Impulsinė turbina prieš reakcijos turbiną
Turbinos yra turbininių mašinų klasė, naudojama tekančio skysčio energijai paversti mechanine energija naudojant rotoriaus mechanizmus. Turbinos paprastai paverčia skysčio šiluminę arba kinetinę energiją darbu. Dujų turbinos ir garo turbinos yra šiluminės turbinos mašinos, kuriose darbas susidaro keičiantis darbinio skysčio entalpijai; y., skysčio potenciali energija slėgio pavidalu paverčiama mechanine energija.
Pagrindinė ašinio srauto turbinos struktūra sukurta taip, kad būtų užtikrintas nenutrūkstamas skysčio srautas išgaunant energiją. Šiluminėse turbinose darbinis skystis esant aukštai temperatūrai ir slėgiui nukreipiamas per eilę rotorių, susidedančių iš kampuotų mentių, sumontuotų ant besisukančio disko, pritvirtinto prie veleno. Tarp kiekvieno rotoriaus diskų sumontuotos stacionarios mentės, kurios veikia kaip purkštukai ir nukreipia skysčio srautą.
Turbinos klasifikuojamos naudojant daugybę parametrų, o impulsų ir reakcijos padalijimas grindžiamas skysčio energijos pavertimo mechanine energija metodu. Impulsinė turbina visiškai generuoja mechaninę energiją iš skysčio impulso, kai atsitrenkia į rotoriaus mentes. Reakcijos turbina naudoja skystį iš purkštuko, kad sukurtų impulsą statoriaus ratui.
Daugiau apie Impulse Turbine
Impulsinės turbinos paverčia skysčio energiją slėgio forma, keisdamos skysčio srauto kryptį, kai atsitrenkia į rotoriaus mentes. Pasikeitus impulsui, atsiranda impulsas turbinos mentėms, o rotorius juda. Procesas paaiškinamas naudojant antrąjį Niutono dėsnį.
Impulsinėje turbinoje skysčio greitis padidinamas praleidžiant purkštukus prieš nukreipiant jį į rotoriaus mentes. Statoriaus mentės veikia kaip purkštukai ir padidina greitį mažindami slėgį. Tada didesnio greičio (impulso) skysčio srautas atsitrenkia į rotoriaus mentes, kad impulsas būtų perkeltas į rotoriaus mentes. Šių etapų metu keičiasi skysčių savybės, būdingos impulsinėms turbinoms. Slėgis visiškai nukrenta purkštukuose (t. y. statoriuose), o greitis žymiai padidėja statoriuose ir sumažėja rotoriuose. Iš esmės impulsinės turbinos konvertuoja tik skysčio kinetinę energiją, o ne slėgį.
Pelton ratai ir de Laval turbinos yra impulsinių turbinų pavyzdžiai.
Daugiau apie reakcijos turbiną
Reakcijos turbinos paverčia skysčio energiją reaguodamos į rotoriaus mentes, kai keičiasi skysčio impulsas. Šį procesą galima palyginti su raketos išmetamųjų dujų reakcija. Reakcijos turbinų procesas geriausiai paaiškinamas naudojant antrąjį Niutono dėsnį.
Purkštukų serija padidina skysčio srauto greitį statoriaus pakopoje. Dėl to sumažėja slėgis ir padidėja greitis. 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 perdavimo rotoriaus mentes. Reakcijos turbinose ne tik skysčio kinetinė energija, bet ir skysčio energija slėgio pavidalu paverčiama mechanine rotoriaus veleno energija.
Francis turbina, Kaplan turbina ir daugelis šiuolaikinių garo turbinų priklauso šiai kategorijai.
Šiuolaikinėje turbinos konstrukcijoje veikimo principai naudojami optimaliai išvesties energijai generuoti, o turbinos pobūdis išreiškiamas turbinos reakcijos laipsniu (Λ). Parametras iš esmės yra slėgio kritimo rotoriaus ir statoriaus pakopoje santykis.
Λ=(entalpijos pokytis rotoriaus pakopoje) / (entalpijos pokytis statoriaus pakopoje)
Kuo skiriasi impulsinė turbina ir reakcijos turbina?
Impulsinėje turbinoje slėgis (entalpija) visiškai nukrenta statoriaus stadijoje, o reakcijos turbinos slėgis (entalpija) krenta ir rotoriaus, ir statoriaus pakopose. {Jei skystis yra suspaudžiamas, (paprastai) reakcijos turbinose dujos plečiasi ir rotoriaus, ir statoriaus stadijose.}
Reakcijos turbinos turi du purkštukų rinkinius (statoriuje ir rotoriuje), o impulsinės turbinos turi purkštukus tik statoriuje.
Reakcijos turbinose slėgis ir 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 – naudojant antrąjį Niutono dėsnį.
