Turbina de impuls vs Turbina de reacție
Turbinele sunt o clasă de mașini turbo utilizate pentru a converti energia dintr-un fluid care curge în energie mecanică prin utilizarea mecanismelor rotorului. Turbinele, în general, transformă energia termică sau cinetică a fluidului în lucru. Turbinele cu gaz și turbinele cu abur sunt mașini termo-turbo, unde munca este generată de schimbarea entalpiei fluidului de lucru; adică energia potențială a fluidului sub formă de presiune este convertită în energie mecanică.
Structura de bază a unei turbine cu flux axial este proiectată pentru a permite un flux continuu de fluid în timp ce extrage energia. În turbinele termice, fluidul de lucru la o temperatură ridicată și o presiune este direcționat printr-o serie de rotoare formate din lame înclinate montate pe un disc rotativ atașat la arbore. Între fiecare disc rotor sunt montate lame staționare, care acționează ca duze și ghidează fluxul fluidului.
Turbinele sunt clasificate folosind mulți parametri, iar împărțirea impulsului și a reacției se bazează pe metoda de conversie a energiei unui fluid în energie mecanică. O turbină cu impuls generează energie mecanică complet din impulsul fluidului atunci când impactul asupra palelor rotorului. O turbină de reacție folosește fluidul din duză pentru a crea impuls pe roata statorului.
Mai multe despre Impulse Turbine
Turbinele cu impuls convertesc energia fluidului sub formă de presiune prin schimbarea direcției fluxului de fluid atunci când sunt lovite pe palele rotorului. Schimbarea impulsului are ca rezultat un impuls asupra palelor turbinei și rotorul se mișcă. Procesul este explicat folosind a doua lege newtons.
Într-o turbină cu impuls, viteza fluidului este crescută trecând printr-o serie de duze înainte de a fi direcționată către palele rotorului. Lamele statorului acționează ca duze și măresc viteza prin reducerea presiunii. Fluxul de fluid cu viteză mai mare (impuls) impactează apoi cu palele rotorului, pentru a transfera impulsul către palele rotorului. În aceste etape, proprietățile fluidului suferă modificări caracteristice turbinelor cu impuls. Scăderea de presiune apare complet în duze (adică statori), iar viteza crește semnificativ în statori și scade în rotoare. În esență, turbinele cu impulsuri convertesc doar energia cinetică a fluidului, nu presiunea.
Roțile Pelton și turbinele de Laval sunt exemple de turbine cu impuls.
Mai multe despre Reaction Turbine
Turbinele de reacție convertesc energia fluidului prin reacția asupra palelor rotorului, atunci când fluidul suferă o schimbare de impuls. Acest proces poate fi comparat cu reacția pe o rachetă de către gazele de eșapament ale rachetei. Procesul turbinelor de reacție este cel mai bine explicat folosind a doua lege a lui Newton.
O serie de duze mărește viteza fluxului de fluid în etapa stator. Acest lucru creează o scădere de presiune și o creștere a vitezei. Apoi, fluxul de fluid este direcționat către palele rotorului, care acționează și ca duze. Acest lucru reduce și mai mult presiunea, dar viteza scade, de asemenea, ca urmare a transferului de energie cinetică la palele rotorului. În turbinele de reacție, nu numai energia cinetică a fluidului, ci și energia din fluid sub formă de presiune este transformată în energie mecanică a arborelui rotorului.
Turbina Francis, turbina Kaplan și multe dintre turbinele moderne cu abur aparțin acestei categorii.
În proiectarea modernă a turbinei, principiile de funcționare sunt utilizate pentru a genera o energie optimă, iar natura turbinei este exprimată de gradul de reacție (Λ) al turbinei. Parametrul este practic raportul dintre scăderea de presiune în etapa rotorului și etapa statorului.
Λ = (modificarea entalpiei în stadiul rotorului) / (schimbarea entalpiei în stadiul statorului)
Care este diferența dintre turbina de impuls și turbina de reacție?
Într-o turbină cu impuls, căderea de presiune (entalpia) are loc complet în stadiul stator, iar în presiunea turbinei de reacție (entalpia) scade atât în stadiile rotorului, cât și în stator. {Dacă fluidul este compresibil, (de obicei) gazul se extinde atât în stadiile rotorului, cât și în stator în turbine de reacție.}
Turbinele de reacție au două seturi de duze (în stator și rotor), în timp ce turbinele cu impulsuri au duze doar în stator.
În turbinele de reacție, atât presiunea, cât și energia cinetică sunt transformate în energie a arborelui, în timp ce, în turbinele cu impuls, numai energia cinetică este utilizată pentru a genera energia arborelui.
Funcționarea turbinei cu impuls este explicată folosind a treia lege a lui Newton, iar turbinele de reacție sunt explicate folosind a doua lege a lui Newton.
