La eficiencia de cualquier dispositivo mecánico es la relación entre la potencia de salida y la entrada de energía.
Una rueda pelton es una turbina de impulso, lo que significa que extrae energía del impulso del agua en movimiento y la convierte en energía mecánica de la turbina giratoria. La eficiencia de la turbina pelton es la relación entre esta energía mecánica de la turbina y la energía cinética del chorro de agua.
(Fuente de la imagen: imágenes de Google)
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Teóricamente, una turbina Pelton puede tener una eficiencia del 100% si la velocidad del chorro de agua entrante es dos veces la velocidad del cucharón. En este caso, el agua alcanzará una velocidad cero con respecto a la tierra (marco de referencia estacionario) y transferirá toda su energía a la turbina.
Esto se puede probar de la siguiente manera,
Deje que la velocidad de la corriente en chorro sea V y la velocidad de la cuchara en forma de u sea u (V> u).
Entonces la velocidad del jet wrt el cubo = Vu
Suponiendo un flujo incompresible, para fines de conservación masiva, el agua seguirá el contorno del cubo y su velocidad seguirá siendo la misma que el cubo.
Velocidad de salida del cubo de agua wrt = – (Vu)
Velocidad de salida del agua wrt marco fijo = – (Vu) + u = -V + 2u
Para máxima eficiencia, -V + 2u = 0, es decir, V = 2u
Sin embargo, prácticamente podemos lograr una eficiencia cercana al 90%, las pérdidas son pérdidas por fricción, el hecho de que todos los puntos en el cubo no tienen la misma velocidad que sus radios son diferentes y el hecho de que el agua puede salir con una velocidad cercana a cero.