Impulsa turbīna pret reakcijas turbīnu
Turbīnas ir turbo mašīnu klase, ko izmanto, lai pārveidotu plūstošā šķidruma enerģiju mehāniskā enerģijā, izmantojot rotora mehānismus. Turbīnas parasti pārveido šķidruma termisko vai kinētisko enerģiju darbā. Gāzes turbīnas un tvaika turbīnas ir termo-turbotehnikas, kurās darbs rodas, mainot darba šķidruma entalpiju; ti šķidruma potenciālā enerģija spiediena veidā tiek pārveidota par mehānisko enerģiju.
Aksiālās plūsmas turbīnas pamatkonstrukcija ir paredzēta, lai nodrošinātu nepārtrauktu šķidruma plūsmu, vienlaikus iegūstot enerģiju. Termo turbīnās darba šķidrums augstā temperatūrā un spiedienā tiek virzīts caur virkni rotoru, kas sastāv no leņķveida asmeņiem, kas uzstādīti uz rotējošā diska, kas piestiprināts pie vārpstas. Starp katru rotora disku ir uzstādīti stacionāri asmeņi, kas darbojas kā sprauslas un vada šķidruma plūsmu.
Turbīnas tiek klasificētas, izmantojot daudzus parametrus, un impulsu un reakciju sadalījums balstās uz metodi šķidruma enerģijas pārvēršanai mehāniskajā enerģijā. Impulsu turbīna, ģenerējot triecienu uz rotora lāpstiņām, pilnībā rada mehānisko enerģiju no šķidruma impulsa. Reakcijas turbīna izmanto šķidrumu no sprauslas, lai radītu impulsu uz statora riteņa.
Vairāk par Impulse Turbine
Impulsu turbīnas pārveido šķidruma enerģiju spiediena veidā, mainot šķidruma plūsmas virzienu, kad tās triecas uz rotora lāpstiņām. Impulsa maiņa izraisa impulsu uz turbīnas lāpstiņām un rotora kustību. Procesu izskaidro, izmantojot ņūtonu otro likumu.
Impulsu turbīnā šķidruma ātrums tiek palielināts, pirms virzīšanas uz rotora lāpstiņām, šķērsojot sprauslu sēriju. Statora lāpstiņas darbojas kā sprauslas un palielina ātrumu, samazinot spiedienu. Šķidruma plūsma ar lielāku ātrumu (impulss) pēc tam triecas ar rotora lāpstiņām, lai virzītu impulsu 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 tikai pārveido šķidruma kinētisko enerģiju, nevis spiedienu.
Impulsu turbīnu piemēri ir Pelton riteņi un de Laval turbīnas.
Vairāk par Reakcijas turbīnu
Reakcijas turbīnas pārveido šķidruma enerģiju, reaģējot uz rotora lāpstiņām, kad šķidruma impulss mainās. Šo procesu var salīdzināt ar raķetes reakciju ar raķetes izplūdes gāzēm. Reakcijas turbīnu procesu vislabāk var 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, kas darbojas arī kā sprauslas. Tas vēl vairāk samazina spiedienu, bet ātrums samazinās arī kinētiskās enerģijas pārneses rezultātā uz rotora lāpstiņām. Reakcijas turbīnās ne tikai šķidruma kinētiskā enerģija, bet arī šķidrumā esošā enerģija spiediena veidā tiek pārveidota par rotora vārpstas mehānisko enerģiju.
Francis kategorijas turbīna, Kaplana turbīna un daudzas mūsdienu tvaika turbīnas pieder šai kategorijai.
Mūsdienu turbīnu projektēšanā optimālai enerģijas izlaidei tiek izmantoti darbības principi, un turbīnas raksturu izsaka turbīnas reakcijas pakāpe (Λ). Parametrs būtībā ir attiecība starp spiediena kritumu rotora pakāpē un statora pakāpē.
Λ = (entalpijas izmaiņas rotora stadijā) / (entalpijas izmaiņas statora stadijā)
Kāda ir atšķirība starp impulsu turbīnu un reakcijas turbīnu?
Impulsu turbīnā spiediens (entalpija) pazeminās pilnīgi statora stadijā, un reakcijas turbīnas spiediens (entalpija) pazeminās gan rotora, gan statora stadijās. {Ja šķidrums ir saspiežams, (parasti) reakcijas turbīnās gāze izplešas gan rotora, gan statora pakāpēs.}
Reakcijas turbīnām ir divi sprauslu komplekti (statorā un rotorā), savukārt impulsu turbīnām sprauslas ir tikai statorā.
Reakcijas turbīnās gan spiediens, gan kinētiskā enerģija tiek pārveidota par vārpstas enerģiju, savukārt impulsu turbīnās vārpstas enerģijas radīšanai tiek izmantota tikai kinētiskā enerģija.
Impulsu turbīnas darbība tiek izskaidrota, izmantojot Ņūtona trešo likumu, bet reakcijas turbīnas - ar Ņūtona otro likumu.
