Impulsna turbina vs reakciona turbina
Turbine su klasa turbo mašina koje se koriste za pretvaranje energije u tekućini koja teče u mehaničku energiju upotrebom rotorskih mehanizama. Turbine, općenito, pretvaraju ili toplinsku ili kinetičku energiju fluida u rad. Plinske turbine i parne turbine su termičke turbo mašine, gdje se rad stvara promjenom entalpije radnog fluida; tj. potencijalna energija fluida u obliku pritiska pretvara se u mehaničku energiju.
Osnovna struktura turbine sa aksijalnim protokom je dizajnirana da omogući neprekidan protok fluida dok izvlači energiju. U termičkim turbinama radni fluid na visokoj temperaturi i pritisku usmjerava se kroz niz rotora koji se sastoje od ugaonih lopatica postavljenih na rotirajući disk pričvršćen za osovinu. Između diskova rotora, postavljene su stacionarne lopatice, koje djeluju kao mlaznice i usmjeravaju protok tekućine.
Turbine se klasifikuju po mnogim parametrima, a podela impulsa i reakcije zasniva se na metodi pretvaranja energije fluida u mehaničku energiju. Impulsna turbina u potpunosti generiše mehaničku energiju iz impulsa fluida kada udari u lopatice rotora. Reakciona turbina koristi tečnost iz mlaznice da stvori zamah na točku statora.
Više o Impulse Turbine
Impulsne turbine pretvaraju energiju fluida u obliku pritiska promjenom smjera toka fluida kada se udare na lopatice rotora. Promjena impulsa rezultira impulsom na lopaticama turbine i rotor se kreće. Proces je objašnjen korištenjem Newtonovog drugog zakona.
U impulsnoj turbini, brzina fluida se povećava prolaskom kroz niz mlaznica prije nego što se usmjeri na lopatice rotora. Lopatice statora djeluju kao mlaznice i povećavaju brzinu smanjenjem pritiska. Struja fluida sa većom brzinom (momentom) tada udara u lopatice rotora, kako bi prenijela zamah na lopatice rotora. Tokom ovih faza, svojstva fluida prolaze kroz promjene koje su karakteristične za impulsne turbine. Pad tlaka se u potpunosti događa u mlaznicama (tj. statorima), a brzina se značajno povećava u statorima i pada u rotorima. U suštini, impulsne turbine samo pretvaraju kinetičku energiju fluida, a ne pritisak.
Pelton točkovi i de Lavalove turbine su primeri impulsnih turbina.
Više o reakcionoj turbini
Reakcione turbine pretvaraju energiju fluida reakcijom na lopaticama rotora, kada fluid podleže promjeni impulsa. Ovaj proces se može uporediti sa reakcijom na raketu na izduvni gas rakete. Proces reakcionih turbina najbolje je objašnjen korištenjem Newtonovog drugog zakona.
Serija mlaznica povećava brzinu struje fluida u fazi statora. To stvara pad pritiska i povećanje brzine. Zatim se struja fluida usmjerava na lopatice rotora, koje također djeluju kao mlaznice. Ovo dodatno smanjuje pritisak, ali i brzina opada kao rezultat prijenosa kinetičke energije na lopatice rotora. U reakcionim turbinama, ne samo kinetička energija fluida, već i energija u fluidu u obliku pritiska se pretvara u mehaničku energiju osovine rotora.
Francisova turbina, Kaplanova turbina i mnoge moderne parne turbine pripadaju ovoj kategoriji.
U modernom dizajnu turbine, principi rada se koriste za stvaranje optimalne izlazne energije, a priroda turbine se izražava stepenom reakcije (Λ) turbine. Parametar je u osnovi odnos između pada pritiska u stepenu rotora i stepenu statora.
Λ=(promjena entalpije u stupnju rotora) / (promjena entalpije u stupnju statora)
Koja je razlika između impulsne turbine i reakcione turbine?
U impulsnoj turbini, pad tlaka (entalpije) se u potpunosti javlja u stupnju statora, au reakcionoj turbini tlak (entalpija) opada iu stupnju rotora i statora. {Ako je fluid kompresibilan, (obično) gas se širi iu stepenu rotora iu statorskom stepenu u reakcionim turbinama.}
Reakcione turbine imaju dva seta mlaznica (u statoru i rotoru) dok impulsne turbine imaju mlaznice samo u statoru.
U reakcionim turbinama, i pritisak i kinetička energija se pretvaraju u energiju vratila, dok se u impulsnim turbinama samo kinetička energija koristi za stvaranje energije osovine.
Rad impulsne turbine je objašnjen korištenjem Newtonovog trećeg zakona, a reakcione turbine su objašnjene korištenjem Newtonovog drugog zakona.
