Razlika između impulse turbine i reakcijske turbine

Impulsna turbina vs reakcijska turbina
 

Turbine su klasa turbo strojeva koji se koriste za pretvaranje energije u fluidu u tekućinu u mehaničku energiju pomoću mehanizama rotora. Turbine, općenito, pretvaraju ili toplinsku ili kinetičku energiju tekućine u rad. Plinske turbine i parne turbine su termički turbo strojevi, gdje je rad nastao iz promjene entalpije radnog fluida; tj. potencijalna energija fluida u obliku tlaka pretvara se u mehaničku energiju.

Osnovna struktura turbine aksijalnog protoka dizajnirana je tako da omogućava kontinuirani protok tekućine uz istiskivanje energije. U termalnim turbinama radni fluid pri visokoj temperaturi i tlaku usmjerava se kroz niz rotora koji se sastoje od kutnih lopatica montiranih na rotirajućem disku pričvršćenom na osovinu. Između svakog diska rotora postavljeni su stacionarni noževi koji djeluju kao mlaznice i usmjeravaju protok tekućine.

Turbine su razvrstane po mnogim parametrima, a podjela impulsa i reakcije temelji se na metodi pretvaranja energije neke tekućine u mehaničku energiju. Impulska turbina potpuno stvara mehaničku energiju iz impulsa tekućine kada udara u lopatice rotora. Reakcijska turbina koristi tekućinu iz mlaznice kako bi stvorila zamah na kolu statora.

Više o impulsnoj turbini

Impulse turbine pretvaraju energiju tekućine u obliku tlaka mijenjajući smjer protoka fluida kada je utjecao na lopatice rotora. Promjena momenta rezultira impulsom na lopaticama turbine i kreće se rotor. Proces je objašnjen korištenjem drugog zakona Newtona.

U impulznoj turbini brzina fluida povećava se prolaskom kroz niz mlaznica prije nego što se usmjeri na lopatice rotora. Lopatice statora djeluju kao mlaznice i povećavaju brzinu smanjujući pritisak. Tok tekućine s većom brzinom (zamah) zatim udara s lopaticama rotora, kako bi se moment preneo na lopatice rotora. Tijekom tih faza svojstva fluida prolaze kroz promjene karakteristične za impulse turbina. Pad tlaka potpuno se pojavljuje u mlaznicama (tj. U statorima), a brzina se značajno povećava u statorima i pada u rotorima. U osnovi, impulse turbine pretvaraju samo kinetičku energiju tekućine, a ne tlak.

Peltonovi kotači i turbine De Laval primjeri su impulznih turbina.

Više o reakcijskoj turbini

Reakcijske turbine pretvaraju energiju tekućine reakcijom na noževima rotora, kada fluid podliježe promjeni zamaha. Taj se postupak može usporediti s reakcijom na raketu ispušnim plinovima rakete. Proces reakcijskih turbina najbolje se objašnjava Newtonovim drugim zakonom.

Niz mlaznica povećava brzinu strujanja tekućine u fazi statora. To stvara pad tlaka i povećanje brzine. Zatim se struja tekućine usmjerava na lopatice rotora, koji također djeluju kao mlaznice. To dodatno smanjuje tlak, ali brzina također opada kao rezultat prijenosa kinetičke energije na lopatice rotora. U reakcijskim turbinama ne samo kinetička energija tekućine, 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 se koriste za stvaranje optimalne proizvodnje energije, a priroda turbine izražena je stupnjem reakcije (Λ) turbine. Parametar je u osnovi omjer pada tlaka u stupnju rotora i statora.

Λ = (promjena entalpije u stupnju rotora) / (promjena entalpije u stupnju rotora)

Koja je razlika između impulse turbine i reakcijske turbine?

U impulznoj turbini, pad tlaka (entalpije) se u fazi statora potpuno pojavljuje, a reakcijski tlak turbine (entalpija) pada i u fazama rotora i u statoru. Ako je fluid komprimiran, (plin) se obično širi u fazama rotora i statora u reakcijskim turbinama.

Reakcijske turbine imaju dva seta mlaznica (u statoru i rotoru) dok impulzne turbine imaju mlaznice samo u statoru.

U reakcijskim turbinama i tlačna i kinetička energija pretvaraju se u osovinu, dok se u impulznim turbinama koristi samo kinetička energija za proizvodnju energije osovine.

Rad impulznih turbina objasnjen je korištenjem Newtonovog trećeg zakona, a reakcijske turbine objasnjene su Newtonovim drugim zakonom.