Ero impulssiturbiinin ja reaktioturbiinin välillä

Impulssiturbiini vs. reaktioturbiini
 

Turbiinit ovat luokka turbokoneita, joita käytetään virtaavan nesteen energian muuntamiseksi mekaaniseksi energiaksi roottorimekanismien avulla. Turbiinit yleensä muuntavat nesteen lämpö- tai kineettisen energian työksi. Kaasuturbiinit ja höyryturbiinit ovat lämpöturbokoneita, joissa työ syntyy käyttönesteen entalpiamuutoksesta; ts. nesteen potentiaalienergia paineen muodossa muunnetaan mekaaniseksi energiaksi.

Aksiaalisen virtausturbiinin perusrakenne on suunniteltu mahdollistamaan jatkuva nestevirtaus samalla, kun energiaa poistetaan. Lämpöturbiineissa korkeassa lämpötilassa ja paineessa oleva neste johdetaan sarjan roottorien läpi, jotka koostuvat kulmassa olevista teristä, jotka on kiinnitetty akseliin kiinnitettyyn pyörivään kiekkoon. Kunkin roottorilevyn väliin on asennettu kiinteät terät, jotka toimivat suuttimina ja ohjaavat nestevirtausta.

Turbiinit luokitellaan käyttämällä monia parametreja, ja impulssi- ​​ja reaktiojako perustuu menetelmään, jolla muunnetaan nesteen energia mekaaniseksi energiaksi. Impulssiturbiini tuottaa mekaanisen energian kokonaan nesteen impulssista, kun se iskee roottorin siipiin. Reaktioturbiini käyttää suuttimesta tulevaa nestettä vauhtia staattoripyörään.

Lisätietoja impulsiturbiinista

Impulssiturbiinit muuntavat nesteen energian paineen muodossa muuttamalla nesteen virtaussuuntaa, kun se osuu roottorin lapoihin. Vauhdin muutos aiheuttaa impulssin turbiinin siipiin ja roottori liikkuu. Prosessi selitetään käyttämällä newtonin toista lakia.

Impulssiturbiinissa nesteen nopeutta lisätään kuljettamalla sarjan suuttimia läpi ennen kuin ne ohjataan roottorin siipiin. Staattorin lavat toimivat suuttimina ja lisäävät nopeutta vähentämällä painetta. Nestevirta, jolla on suurempi nopeus (vauhti), iskee sitten roottorin siipien kanssa siirtääkseen vauhtia roottorin siipiin. Näiden vaiheiden aikana nesteominaisuuksissa tapahtuu muutoksia, jotka ovat ominaisia ​​impulssiturbiineille. Painehäviö tapahtuu kokonaan suuttimissa (ts. Staattoreissa), ja nopeus kasvaa merkittävästi staattoreissa ja putoaa roottorissa. Pohjimmiltaan impulssiturbiinit muuntavat vain nesteen kineettisen energian, eivät paineen.

Pelton-pyörät ja de Laval -turbiinit ovat esimerkkejä impulssiturbiineista.

Lisätietoja reaktioturbiinista

Reaktioturbiinit muuntavat nesteen energian reaktiolla roottorin siipillä, kun neste muuttuu vauhdissa. Tätä prosessia voidaan verrata raketin pakokaasun aiheuttamaan reaktioon raketissa. Reaktioturbiinien prosessi selitetään parhaiten Newtonin toisella lailla.

Suutinten sarja lisää nestevirtauksen nopeutta staattorivaiheessa. Tämä luo painehäviön ja nopeuden lisääntymisen. Sitten nestevirta johdetaan roottorin siipiin, jotka toimivat myös suuttimina. Tämä vähentää edelleen painetta, mutta myös nopeus laskee kineettisen energian siirron seurauksena roottorin lapoihin. Reaktioturbiineissa paitsi nesteen kineettinen energia myös paineen muodossa olevassa nesteessä oleva energia muunnetaan roottorin akselin mekaaniseksi energiaksi.

Francis-turbiini, Kaplan-turbiini ja monet nykyaikaisista höyryturbiineista kuuluvat tähän luokkaan.

Nykyaikaisessa turbiinisuunnittelussa toimintaperiaatteita käytetään optimaalisen energiantuoton tuottamiseksi ja turbiinin luonne ilmaistaan ​​turbiinin reaktioasteella (Λ). Parametri on pohjimmiltaan roottorivaiheen ja staattorin vaiheen painehäviön välinen suhde.

Λ = (entalpian muutos roottorin vaiheessa) / (entalpian muutos staattorin vaiheessa)

Mitä eroa on impulssiturbiinilla ja reaktioturbiinilla??

Impulssiturbiinissa paineen (entalpian) pudotus tapahtuu kokonaan staattorivaiheessa, ja reaktioturbiinin paine (entalpia) putoaa sekä roottorin että staattorin vaiheissa. Jos neste on puristuvaa, (yleensä) kaasu laajenee sekä roottori- että staattorivaiheissa reaktioturbiineissa.

Reaktioturbiineissa on kaksi suutinjoukkoa (staattorissa ja roottorissa), kun taas impulssiturbiineissa on suuttimet vain staattorissa.

Reaktioturbiineissa sekä paine että kineettinen energia muunnetaan akselienergiaksi, kun taas impulssiturbiineissa vain kineettistä energiaa käytetään akselienergian tuottamiseen.

Impulssiturbiinin toiminta selitetään Newtonin kolmannella lailla ja reaktioturbiinit selitetään Newtonin toisella lailla.