Rozdíl mezi impulsní turbínou a reakční turbínou

Impulzní turbína vs. reakční turbína
 

Turbíny jsou třídou turbo strojů používaných k přeměně energie v tekoucí tekutině na mechanickou energii pomocí rotorových mechanismů. Turbíny obecně převádějí buď tepelnou nebo kinetickou energii tekutiny do práce. Plynové turbíny a parní turbíny jsou termální turbo stroje, kde se práce generuje změnou entalpie pracovní tekutiny; tj. potenciální energie tekutiny ve formě tlaku je přeměněna na mechanickou energii.

Základní struktura turbíny s axiálním tokem je navržena tak, aby umožňovala nepřetržitý tok tekutiny při extrahování energie. V tepelných turbínách je pracovní tekutina při vysoké teplotě a tlaku směrována prostřednictvím řady rotorů sestávajících z úhlových lopatek namontovaných na rotačním disku připojeném k hřídeli. Mezi každým rotorovým diskem jsou namontovány nehybné lopatky, které fungují jako trysky a vedou tok tekutiny.

Turbíny jsou klasifikovány pomocí mnoha parametrů a rozdělení impulzů a reakcí je založeno na metodě přeměny energie tekutiny na mechanickou energii. Impulzní turbína generuje mechanickou energii zcela z impulsu kapaliny při nárazu na lopatky rotoru. Reakční turbína používá tekutinu z trysky k vytvoření hybnosti na statorovém kole.

Více o impulsní turbíně

Impulzní turbíny přeměňují energii tekutiny ve formě tlaku změnou směru toku tekutiny při nárazu na lopatky rotoru. Změna hybnosti má za následek impulz na lopatkách turbíny a rotor se pohybuje. Tento proces je vysvětlen pomocí newtonovského druhého zákona.

V impulsní turbíně je rychlost tekutiny zvýšena průchodem řadou trysek před tím, než je nasměrována na lopatky rotoru. Listy statoru fungují jako trysky a zvyšují rychlost snižováním tlaku. Proud tekutiny s vyšší rychlostí (hybnost) pak dopadá na lopatky rotoru, aby se hybnost přenesla na lopatky rotoru. Během těchto fází podléhají vlastnosti tekutiny změnám charakteristickým pro impulzní turbíny. K poklesu tlaku dochází zcela v tryskách (tj. Ve statorech) a rychlost se výrazně zvyšuje ve statorech a klesá v rotorech. Impulsní turbíny v podstatě přeměňují pouze kinetickou energii tekutiny, nikoli tlak.

Peltonova kola a de Lavalovy turbíny jsou příklady impulsních turbín.

Více o Reakční turbíně

Reakční turbíny přeměňují energii tekutiny reakcí na lopatkách rotoru, když tekutina podléhá změně hybnosti. Tento proces lze porovnat s reakcí na raketě výfukovým plynem rakety. Proces reakčních turbín se nejlépe vysvětlí Newtonovým druhým zákonem.

Série trysek zvyšuje rychlost proudu tekutiny ve statorové fázi. To vytváří pokles tlaku a zvýšení rychlosti. Potom je proud tekutiny směrován k lopatkám rotoru, které také působí jako trysky. To dále snižuje tlak, ale rychlost také klesá v důsledku přenosu kinetické energie na lopatky rotoru. V reakčních turbínách se nejen kinetická energie tekutiny, ale také energie v tekutině ve formě tlaku přeměňuje na mechanickou energii hřídele rotoru..

Francisova turbína, Kaplanova turbína a mnoho moderních parních turbín patří do této kategorie.

V moderním designu turbíny se používají provozní principy k vytvoření optimálního energetického výkonu a povaha turbíny je vyjádřena stupněm reakce (Λ) turbíny. Parametr je v zásadě poměr mezi poklesem tlaku ve fázi rotoru a statoru.

Λ = (změna entalpie ve fázi rotoru) / (změna entalpie ve fázi statoru)

Jaký je rozdíl mezi impulzní turbínou a reakční turbínou??

V impulsní turbíně nastává pokles tlaku (entalpie) úplně ve statorové fázi a v reakční turbíně (entalpie) pokles ve fázi rotoru i statoru. Pokud je tekutina stlačitelná, (obvykle) se plyn v reakčních turbínách rozpíná jak ve fázi rotoru, tak ve statoru.

Reakční turbíny mají dvě sady trysek (ve statoru a rotoru), zatímco impulzní turbíny mají trysky pouze ve statoru.

V reakčních turbínách se tlaková i kinetická energie přemění na energii hřídele, zatímco v impulzních turbínách se k výrobě energie hřídele použije pouze kinetická energie..

Provoz impulsní turbíny je vysvětlen pomocí Newtonova třetího zákona a reakční turbíny jsou vysvětleny pomocí Newtonova druhého zákona.