กังหันน้ำ

ภาพหน้าตัดกังหันน้ำผลิตกระแสไฟฟ้า

กังหันน้ำ เป็นเครื่องจักรกลในการเปลี่ยนพลังงานของการไหลของน้ำ หรือการตกของน้ำไปสู่พลังงานรูปอื่น ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการพัฒนาพลังงานน้ำ ในยุคกลาง กังหันน้ำถูกใช้เป็นเครื่องมือในโรงงานอุตสาหกรรมในหลายประเภททั่วโลกในลักษณะเดียวกับกังหันลม ตัวอย่างของโรงงานที่ใช้กังหันน้ำได้แก่ โรงโม่แป้ง รวมถึงโรงงานกระดาษ กังหันน้ำประกอบไปด้วยวงล้อไม้หรือเหล็ก และใบกังหันที่จัดเรียงในแนวรอบของวงล้อนั้น โดยทั่วไปวงล้อจะวางในแนวดิ่งในลักษณะขวางกับทางไหลของน้ำ

เขื่อนพลังงานน้ำนั้นสามารถถูกเรียกได้ว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่พัฒนาต่อมาจากความคิดของกังหันน้ำ โดยนำการไหลของน้ำในแนวดิ่งมาใช้ประโยชน์

ประเภทของกังหันน้ำ

ประเภทของกังหันน้ำจะแบ่งเป็นสองประเภทหลักตามหลักการทำงานตามหลักฟิสิกส์คือ รีแอกชัน และ อิมพัลส์

กังหันรีแอกชัน (reaction turbine)

กังหันที่ทำงานโดยความดันของน้ำที่เคลื่อนที่ผ่านกังหันจะเปลี่ยนมาเป็นพลังงาน ตามหลักการของกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันข้อที่ 3 โดยกังหันน้ำรีแอกชันจะถูกใช้งานในบริเวณที่เฮดของน้ำต่ำ โดยแบ่งเป็น ประเภทเฮดต่ำ (<30 เมตร/ 98 ฟุต) และประเภทเฮดระดับกลาง (30-300 เมตร/ 98-984 ฟุต)

กังหันอิมพัลส์ (impulse turbine)

กังหันที่ทำงานโดยเปลี่ยนความเร็วของน้ำด้วยหัวฉีดและเมื่อน้ำกระแทกกับใบกังหันจะเกิดโมเมนตัมทำให้ใบพัดหมุน การทำงานของกังหันประเภทนี้ใช้หลักการของกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันข้อที่ 2 โดยกังหันประเภทอิมพัลส์จะถูกใช้งานในบริเวณที่เฮดของน้ำสูง (>300 เมตร/ 984 ฟุต)

การออกแบบและการใช้งาน

แผนผังแสดงการออกแบบกังหันน้ำ และพลังงานที่เกิดขึ้น

การเลือกกังหันนั้นสำหรับพื้นที่นั้นจะเลือกตามไฮดรอลิกเฮดเป็นหลัก และอัตราการไหลของน้ำ ซึ่งโดยทั่วไป กังหันอิมพัลส์จะถูกเลือกใช้ในบริเวณที่มีเฮดสูง และกังหันรีแอกชันจะถูกเลือกใช้ในบริเวณที่มีเฮดต่ำ

ชนิดของกังหันตามระดับของเฮด

ประเภทกังหัน	H = ระดับเฮดในหน่วยเมตร
กังหันวงล้อ	0.2 < H < 4
กังหันสกรูของอาร์คิมิดีส	1 < H < 10
กังหันแคปแลน	2 < H < 40
กังหันเทอร์โก	15 < H < 300
กังหันฟรานซิส	10 < H < 350
กังหันเพลตัน	50 < H < 1300

ดูเพิ่ม

• ระหัด
• ระหัดใบพัด

อ้างอิง

• Wilson, Andrew (1995), "Water-Power in North Africa and the Development of the Horizontal Water-Wheel", Journal of Roman Archaeology 8: 499–510