การทดสอบแรงปะทะของลำการไหล (Impact of a Jet)
กังหันน้ำที่นิยมใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้พลังนั้นแบ่งออกเป็นส 2 แบบ คือ กังหันแบบใช้แรงปฎิกริยา (Reaction turbine) อาศัยความแตกต่างของความดันที่กลีบกังหันทำให้เกิดแรงกระทำบนกลีบผลักให้แกนกังหันหมุน (รูป Bและ C) และกังหันแบบใช้แรงดล (Impulse turbine) อาศัยการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของของไหลมาเป็นแรงที่ทำให้เกิดการหมุน กังหันแบบใช้แรงดลที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือ Pelton Wheel (รูป A) ใช้หัวฉีดฉีดกระแสน้ำให้พุ่งเข้าชนใบกลีบใบจนเกิดแรงผลักให้หมุน โดย Pelton wheel ขนาดใหญ่นั้นสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้กว่า 100 MW กังหันแบบนี้เหมาะสำหรับแหล่งเก็บน้ำที่มีปริมาณน้ำน้อยแต่มีความต่างระดับน้ำสูง
พลังงานของน้ำที่จะถ่ายโอนให้กับกังหันจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่สำคัญอย่างหนึ่งคือ ลักษณะของใบกลีบกังหัน การจะออกแบบระบบดังกล่าวให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ วิศวกรจึงต้องเข้าใจผลกระทบของลักษณะใบกลีบต่อพลังงานที่ถ่ายโอน
การทดลองใช้น้ำที่ต่อมาจากถังเก็บส่งต่อออกมาตามท่อที่ตั้งในแนวดิ่ง ปลายท่อเป็น nozzle ใช้เพิ่มความเร็วให้แก่ลำน้ำที่พุ่งกระทบกับกลีบใบทดสอบซึ่งถูกยึดไว้กับคานที่วางอยู่ด้านบน คานนี้จะถูกใช้ในการคำนวณหาแรงของลำน้ำที่กระทำบนกลีบใบทดสอบ คานมีจุดหมุนและสปริงอ่อนช่วยรองรับให้อยู่ในแนวระดับ ส่วนปลายไว้สำหรับห้อยตุ้มน้ำหนักถ่วงเพื่อช่วยทำให้คานสมดุล โดยก่อนทดสอบคานจะถูกปรับให้อยู่ในแนวระดับ เมื่อปล่อยน้ำเข้ากระทบกลีบใบทดสอบ แรงกระทำที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดโมเมนต์รอบจุดหมุน คานจึงเสียสมดุลไป จากนั้นปรับระยะของก้อนน้ำหนักหาระยะที่ทำให้คานกลับมาอยู่ในสภาพสมดุลเดิม เมื่อคานสมดุลโมเมนต์ของน้ำหนักกับของแรงที่เกิดจากกระแสน้ำจะเท่ากัน ทำให้สามารถคำนวณหาค่าแรงที่น้ำกระทำบนชิ้นทดสอบได้
ปฏิบัติการนี้จึงเป็นการพิจารณาขนาดของแรงกระทำเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงลักษณะของใบกลีบทดสอบ รวมถึงเมื่อเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลของลำน้ำที่พุ่งชนด้วย
[เอกสารประกอบปฏิบัติการ] [บรรยายสรุปปฏิบัติการ]