Impulsinė turbina vs reakcijos turbina
Turbinos yra turbo mašinų klasė, naudojama tekančio skysčio energijai paversti mechanine energija naudojant rotoriaus mechanizmus. Turbinos apskritai paverčia skysčio šiluminę arba kinetinę energiją į darbą. Dujų turbinos ir garo turbinos yra šiluminės turbininės mašinos, kuriose darbas gaunamas keičiant darbinio skysčio entalpiją; ty skysčio potenciali slėgio pavidalo energija paverčiama mechanine energija.
Pagrindinė ašinio srauto turbinos konstrukcija yra sukurta taip, kad išgaunant energiją būtų galima tęsti nepertraukiamą skysčio srautą. Terminėse turbinose darbinis skystis esant aukštai temperatūrai ir slėgiui yra nukreipiamas per rotorių seriją, susidedančią iš kampuotų ašmenų, sumontuotų ant besisukančio disko, pritvirtinto prie veleno. Tarp kiekvieno rotoriaus disko yra sumontuoti stacionarūs peiliai, kurie veikia kaip purkštukai ir nukreipia skysčio srautą.
Turbinos klasifikuojamos naudojant daugybę parametrų, o impulsų ir reakcijų pasidalijimas pagrįstas skysčio energijos pavertimo mechanine energija metodu. Impulsinė turbina sukuria mechaninę energiją iš skysčio impulso, kai smūgis į rotoriaus mentes. Reakcijos turbina panaudoja skystį iš purkštuko, kad sukurtų impulsą statoriaus ratui.
Daugiau apie „Impulse Turbine“
Impulsinės turbinos skysčio energiją paverčia slėgio pavidalu, keisdamos skysčio srauto kryptį, kai smūgis į rotoriaus mentes. Pasikeitus impulsui, impulsas kyla į turbinos mentes ir rotorius juda. Procesas paaiškinamas naudojant antrąjį niutonų dėsnį.
Impulsinėje turbinoje skysčio greitis padidėja praeinant per eilę purkštukų prieš nukreipiant jį į rotoriaus mentes. Statoriaus mentės veikia kaip purkštukai ir padidina greitį sumažindami slėgį. Skysčio srautas, kurio greitis didesnis (impulsas), paveikia rotoriaus mentes, kad impulsas būtų perduotas rotoriaus mentėms. Šių etapų metu pasikeičia skysčio savybės, būdingos impulsinėms turbinoms. Slėgio kritimas visiškai įvyksta purkštukuose (ty statoriuose), o greitis žymiai padidėja statoriuose ir sumažėja rotoriuose. Iš esmės impulsinės turbinos konvertuoja tik skysčio kinetinę energiją, o ne slėgį.
Impulsinių turbinų pavyzdžiai yra „Pelton“ratai ir „de Laval“turbinos.
Daugiau apie reakcijos turbiną
Reakcijos turbinos skysčio energiją paverčia reakcija į rotoriaus mentes, kai skysčio impulsas pasikeičia. Šį procesą galima palyginti su raketos reakcija raketos išmetamosiomis dujomis. Reakcijos turbinų procesas geriausiai paaiškinamas naudojant antrąjį Niutono dėsnį.
Purkštukų serija padidina skysčio srauto greitį statoriaus etape. Tai sukuria slėgio kritimą ir greičio padidėjimą. Tada skysčio srautas nukreipiamas į rotoriaus mentes, kurios taip pat veikia kaip purkštukai. Tai dar labiau sumažina slėgį, tačiau greitis taip pat sumažėja dėl kinetinės energijos perkėlimo į rotoriaus mentes. Reakcijos turbinose ne tik skysčio kinetinė energija, bet ir skysčio energija slėgio paverčiama rotoriaus veleno mechanine energija.
„Francis“turbina, „Kaplan“turbina ir daugelis šiuolaikinių garo turbinų priklauso šiai kategorijai.
Modernioje turbinos konstrukcijoje optimaliam energijos išėjimui generuoti naudojami veikimo principai, o turbinos pobūdis išreiškiamas turbinos reakcijos laipsniu (Λ). Parametras iš esmės yra santykis tarp slėgio kritimo rotoriaus ir statoriaus pakopose.
Λ = (entalpijos pokytis rotoriaus etape) / (entalpijos pokytis statoriaus etape)
Kuo skiriasi impulsinė turbina ir reakcijos turbina?
Impulsinėje turbinoje slėgis (entalpija) sumažėja visiškai statoriaus stadijoje, o reakcijos turbinos slėgis (entalpija) krinta tiek rotoriaus, tiek statoriaus stadijose. {Jei skystis yra suspaudžiamas, (paprastai) reakcijos turbinose dujos išsiplečia tiek rotoriaus, tiek statoriaus stadijose.}
Reakcijos turbinos turi du purkštukų rinkinius (statoriuje ir rotoriuje), o impulsinės turbinos turi purkštukus tik statoriuje.
Reakcijos turbinose tiek slėgis, tiek kinetinė energija paverčiama veleno energija, o impulsinėse turbinose veleno energijai generuoti naudojama tik kinetinė energija.
Impulsinės turbinos veikimas paaiškinamas naudojant trečiąjį Niutono dėsnį, o reakcijos turbinos - antrąjį Niutono dėsnį.
