Impulsna turbina naspram reakcijske turbine
Turbine su klasa turbo strojeva koji se koriste za pretvaranje energije u tekućini koja teče u mehaničku energiju korištenjem rotorskih mehanizama. Turbine općenito pretvaraju toplinsku ili kinetičku energiju tekućine u rad. Plinske turbine i parne turbine su toplinski turbostrojevi, kod kojih rad nastaje iz promjene entalpije radnog fluida; tj. Potencijalna energija tekućine u obliku tlaka pretvara se u mehaničku energiju.
Osnovna struktura turbine s aksijalnim protokom dizajnirana je da omogući kontinuirani protok tekućine uz izvlačenje energije. U toplinskim turbinama, radna tekućina pri visokoj temperaturi i tlaku usmjerava se kroz niz rotora koji se sastoje od kutnih lopatica montiranih na rotirajući disk pričvršćen na osovinu. Između diskova svakog rotora montirane su stacionarne lopatice koje djeluju kao mlaznice i usmjeravaju protok tekućine.
Turbine se klasificiraju prema mnogim parametrima, a podjela na impulsne i reakcijske temelji se na načinu pretvaranja energije fluida u mehaničku energiju. Impulsna turbina stvara mehaničku energiju u potpunosti iz impulsa tekućine kada udari o lopatice rotora. Reakcijska turbina koristi tekućinu iz mlaznice za stvaranje momenta na kotaču statora.
Više o Impulsnoj turbini
Impulsne turbine pretvaraju energiju fluida u obliku tlaka mijenjajući smjer protoka fluida kada udari na lopatice rotora. Promjena količine gibanja rezultira impulsom na lopaticama turbine i rotor se pomiče. Proces je objašnjen pomoću drugog Newtonovog zakona.
U impulsnoj turbini, brzina fluida se povećava prolaskom kroz niz mlaznica prije nego što se usmjeri na lopatice rotora. Lopatice statora djeluju kao mlaznice i povećavaju brzinu smanjenjem tlaka. Struja tekućine veće brzine (zamah) zatim udara u lopatice rotora, kako bi prenijela zamah na lopatice rotora. Tijekom ovih faza, svojstva fluida prolaze kroz promjene koje su karakteristične za impulsne turbine. Pad tlaka se potpuno događa u mlaznicama (tj. statorima), a brzina se značajno povećava u statorima i pada u rotorima. U biti, impulsne turbine samo pretvaraju kinetičku energiju tekućine, a ne tlak.
Peltonovi kotači i de Lavalove turbine primjeri su impulsnih turbina.
Više o reakcijskoj turbini
Reakcijske turbine pretvaraju energiju fluida reakcijom na lopaticama rotora, kada fluid prolazi kroz promjenu momenta. Ovaj se proces može usporediti s reakcijom na raketi ispušnim plinom rakete. Proces reakcijskih turbina najbolje se objašnjava pomoću drugog Newtonovog zakona.
Niz mlaznica povećava brzinu struje fluida u statorskom stupnju. To stvara pad tlaka i povećanje brzine. Zatim se struja tekućine usmjerava na lopatice rotora, koje također djeluju kao mlaznice. To dodatno smanjuje tlak, ali i brzina pada kao rezultat prijenosa kinetičke energije na lopatice rotora. U reakcijskim turbinama ne samo kinetička energija fluida, već i energija u fluidu u obliku tlaka pretvara se u mehaničku energiju osovine rotora.
Francisova turbina, Kaplanova turbina i mnoge moderne parne turbine pripadaju ovoj kategoriji.
U modernom dizajnu turbina, principi rada koriste se za generiranje optimalne izlazne energije, a priroda turbine izražava se stupnjem reakcije (Λ) turbine. Parametar je u osnovi omjer između pada tlaka u stupnju rotora i stupnju statora.
Λ=(promjena entalpije u stupnju rotora) / (promjena entalpije u stupnju statora)
Koja je razlika između impulsne turbine i reakcijske turbine?
U impulsnoj turbini, pad tlaka (entalpije) događa se u potpunosti u statorskom stupnju, au reakcijskoj turbini tlak (entalpija) pada u oba stupnja rotora i statora. {Ako je tekućina stlačiva, (obično) plin se širi u stupnju rotora i statora u reakcijskim turbinama.}
Reakcijske turbine imaju dva seta mlaznica (u statoru i rotoru), dok impulsne turbine imaju mlaznice samo u statoru.
U reakcijskim turbinama, i tlak i kinetička energija pretvaraju se u energiju osovine, dok se u impulsnim turbinama samo kinetička energija koristi za stvaranje energije osovine.
Rad impulsne turbine objašnjen je pomoću trećeg Newtonovog zakona, a reakcijske turbine objašnjene su pomoću drugog Newtonovog zakona.
