एक कपलान टर्बाइन का उपयोग ________ के लिए किया जाता है।

Question

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The correct answer is A: कम शीर्ष (low heads) और पानी की बड़ी मात्रा. कपलान टर्बाइन एक अक्षीय-प्रवाह प्रतिक्रिया टर्बाइन है जिसे विशेष रूप से कम शीर्ष (low heads) और उच्च निर्वहन स्थितियों के तहत कुशलतापूर्वक काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह समायोज्य रनर ब्लेड का उपयोग करता है जो टर्बाइन को प्रवाह दरों की एक विस्तृत श्रृंखला में उच्च दक्षता बनाए रखने की अनुमति देता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
कपलान टर्बाइन एक अक्षीय-प्रवाह प्रतिक्रिया टर्बाइन है जिसे विशेष रूप से कम शीर्ष (low heads) और उच्च निर्वहन स्थितियों के तहत कुशलतापूर्वक काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह समायोज्य रनर ब्लेड का उपयोग करता है जो टर्बाइन को प्रवाह दरों की एक विस्तृत श्रृंखला में उच्च दक्षता बनाए रखने की अनुमति देता है।

Working Principle: टर्बाइन प्रतिक्रिया सिद्धांत पर संचालित होता है जहां पानी रनर के माध्यम से अक्षीय रूप से बहता है। ब्लेड का समायोज्य पिच, जो विकेट गेट्स के साथ सिंक्रनाइज़ किए गए गवर्नर तंत्र द्वारा नियंत्रित होता है, यह सुनिश्चित करता है कि ब्लेड का कोण अलग-अलग निर्वहन दरों के लिए अनुकूलित हो, जिससे आंशिक-भार स्थितियों में हाइड्रोलिक दक्षता अधिकतम हो सके।

Key Formulas: $N_s = \frac{N\sqrt{P}}{H^{5/4}}$ — टर्बाइन की विशिष्ट गति को दर्शाता है; $Q = A_v 	imes V_f$ — रनर के माध्यम से निर्वहन दर को दर्शाता है जहां $A_v$ प्रवाह क्षेत्र है और $V_f$ प्रवाह वेग है

Key Points: कपलान टर्बाइन समायोज्य ब्लेड वाला एक प्रोपेलर-प्रकार का टर्बाइन है।; इसे उच्च विशिष्ट गति टर्बाइन ($300 - 1000$ rpm) के अंतर्गत वर्गीकृत किया गया है।; यह आमतौर पर $2$ मीटर से $70$ मीटर तक के शीर्ष के लिए उपयुक्त है।; दोहरे विनियमन (समायोज्य विकेट गेट्स और रनर ब्लेड) के कारण उत्कृष्ट आंशिक-भार दक्षता।

Advantages: आंशिक-भार स्थितियों में उच्च दक्षता; कम शीर्ष वाले प्रतिष्ठानों के लिए कॉम्पैक्ट आकार; पानी के निर्वहन में बड़े बदलावों को संभालने में सक्षम

Disadvantages: समायोज्य ब्लेड के कारण जटिल यांत्रिक डिज़ाइन; निश्चित-ब्लेड प्रोपेलर टर्बाइन की तुलना में उच्च प्रारंभिक रखरखाव लागत; शीर्ष सीमा पार होने पर गुहिकायन (cavitation) के प्रति संवेदनशील

Applications: रन-ऑफ-द-रिवर जलविद्युत संयंत्र; ज्वारीय ऊर्जा संयंत्र; कम-शीर्ष सिंचाई बांध परियोजनाएं

Additional Info: कपलान टर्बाइन के लिए विशिष्ट गति आमतौर पर प्रयुक्त इकाइयों के आधार पर $300$ और $1000$ के बीच होती है।. विकल्प B गलत है क्योंकि कपलान टर्बाइन पानी की बड़ी मात्रा (बड़े निर्वहन) के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।. विकल्प C और D गलत हैं क्योंकि उच्च शीर्ष अनुप्रयोगों के लिए इम्पल्स टर्बाइन (जैसे पेल्टन) या फ्रांसिस टर्बाइन का उपयोग किया जाता है।

Answer: A सही है — कपलान टर्बाइन विशेष रूप से उन कम-शीर्ष स्थलों के लिए इंजीनियर किया गया है जिन्हें महत्वपूर्ण शक्ति उत्पन्न करने के लिए पानी की भारी मात्रा की आवश्यकता होती है।

Exam Tip: विशिष्ट गति सीमा को याद रखें: पेल्टन ($8-30$), फ्रांसिस ($60-300$), और कपलान ($300-1000$)। उच्च विशिष्ट गति का अर्थ हमेशा कम शीर्ष आवश्यकताओं से होता है।

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Option B: कम शीर्ष (low heads) और पानी की कम मात्रा

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Option C: उच्च शीर्ष (high heads) और पानी की कम मात्रा

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Option D: उच्च शीर्ष (high heads) और पानी की बड़ी मात्रा

Correct Answer

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