Atšķirība starp impulsa turbīnu un reakcijas turbīnu

Impulsa turbīna vs reakcijas turbīna
 

Turbīnas ir turbo mašīnu klase, ko izmanto, lai plūstošā šķidrumā esošo enerģiju pārveidotu mehāniskā enerģijā, izmantojot rotora mehānismus. Turbīnas parasti darbībā pārvērš šķidruma termisko vai kinētisko enerģiju. Gāzes turbīnas un tvaika turbīnas ir termo turbo mašīnas, kurās darbu rada darba šķidruma entalpijas maiņa; t.i., šķidruma potenciālā enerģija spiediena formā tiek pārveidota par mehānisko enerģiju.

Aksiālās plūsmas turbīnas pamatkonstrukcija ir izstrādāta tā, lai nodrošinātu nepārtrauktu šķidruma plūsmu, vienlaikus iegūstot enerģiju. Termiskās turbīnās darba šķidrums augstā temperatūrā un spiedienā tiek virzīts caur virkni rotoru, kas sastāv no leņķa lāpstiņām, kas piestiprinātas pie rotējoša diska, kas piestiprināts pie vārpstas. Starp katru rotora disku ir uzstādīti nekustīgi asmeņi, kas darbojas kā sprauslas un vada šķidruma plūsmu.

Turbīnas tiek klasificētas, izmantojot daudzus parametrus, un impulsu un reakciju dalīšana ir balstīta uz metodi šķidruma enerģijas pārvēršanai mehāniskā enerģijā. Turbīna ar impulsu ģenerē mehānisku enerģiju no šķidruma impulsa, kad tā ietekmē rotora lāpstiņas. Reakcijas turbīna izmanto šķidrumu no sprauslas, lai radītu impulsu statora ritenī.

Vairāk par Impulse Turbine

Impulsu turbīnas pārveido šķidruma enerģiju spiediena formā, mainot šķidruma plūsmas virzienu, kad tas tiek ietekmēts uz rotora lāpstiņām. Impulsa izmaiņas rada impulsu turbīnas asmeņiem un rotors pārvietojas. Process tiek izskaidrots, izmantojot ūtona otro likumu.

Impulsa turbīnā šķidruma ātrumu palielina, izlaižot cauri sprauslu sērijai, pirms to virza uz rotora lāpstiņām. Statora asmeņi darbojas kā sprauslas un palielina ātrumu, samazinot spiedienu. Pēc tam ar rotora lāpstiņām triecas šķidruma plūsma ar lielāku ātrumu (impulsu), lai impulsu pārnestu uz rotora lāpstiņām. Šajos posmos mainās šķidruma īpašības, kas raksturīgas impulsu turbīnām. Spiediena kritums pilnībā notiek sprauslās (ti, statoros), un ātrums ievērojami palielinās statoros un samazinās rotoros. Būtībā impulsu turbīnas pārveido tikai šķidruma kinētisko enerģiju, nevis spiedienu.

Peltona riteņi un De Laval turbīnas ir impulsu turbīnu piemēri.

Vairāk par reakcijas turbīnu

Reakcijas turbīnas pārveido šķidruma enerģiju, reaģējot uz rotora lāpstiņām, kad šķidrumam mainās impulss. Šo procesu var salīdzināt ar raķetes reakciju, ko veic raķetes izplūdes gāzes. Reakcijas turbīnu procesu vislabāk izskaidrot, izmantojot Ņūtona otro likumu.

Sprauslu sērija palielina šķidruma plūsmas ātrumu statora stadijā. Tas rada spiediena kritumu un ātruma palielināšanos. Tad šķidruma plūsma tiek novirzīta uz rotora lāpstiņām, kuras darbojas arī kā sprauslas. Tas vēl vairāk samazina spiedienu, bet samazinās arī ātrums kinētiskās enerģijas pārnešanas rezultātā uz rotora lāpstiņām. Reakcijas turbīnās ne tikai šķidruma kinētiskā enerģija, bet arī šķidrumā esošā enerģija spiediena formā tiek pārveidota par rotora vārpstas mehānisko enerģiju.

Francis kategorija, Kaplan turbīna un daudzas mūsdienu tvaika turbīnas pieder šai kategorijai.

Mūsdienu turbīnu projektēšanā optimālas enerģijas iegūšanai tiek izmantoti darbības principi, un turbīnas raksturu izsaka ar turbīnas reakcijas pakāpi (Λ). Parametrs pamatā ir attiecība starp spiediena kritumu rotora stadijā un statora pakāpi.

Λ = (entalpijas izmaiņas rotora pakāpē) / (entalpijas izmaiņas statora pakāpē)

Kāda ir atšķirība starp impulsa turbīnu un reakcijas turbīnu?

Impulsa turbīnā spiediena (entalpijas) kritums pilnībā notiek statora stadijā, un reakcijas turbīnas spiediena (entalpijas) kritumā gan rotora, gan statora stadijās. Ja šķidrums ir saspiežams, (parasti) gāze izplešas gan rotora, gan statora fāzēs reakcijas turbīnās.

Reakcijas turbīnām ir divi sprauslu komplekti (statorā un rotorā), savukārt impulsu turbīnām ir sprauslas tikai statorā.

Reakcijas turbīnās gan spiediens, gan kinētiskā enerģija tiek pārveidota par vārpstas enerģiju, savukārt impulsu turbīnās vārpstas enerģijas iegūšanai tiek izmantota tikai kinētiskā enerģija.

Impulsa turbīnas darbība tiek izskaidrota, izmantojot Ņūtona trešo likumu, un reakcijas turbīnas tiek izskaidrotas, izmantojot Ņūtona otro likumu..