Импулсна турбина срещу реакционна турбина
Турбините са клас турбо машини, използвани за преобразуване на енергията в течаща течност в механична енергия чрез използване на роторни механизми. Турбините, като цяло, преобразуват топлинната или кинетичната енергия на флуида в работа. Газовите турбини и парните турбини са термични турбо машини, при които работата се генерира от промяната на енталпията на работния флуид; т.е. потенциалната енергия на течността под формата на налягане се преобразува в механична енергия.
Основната структура на турбина с аксиален поток е проектирана да позволява непрекъснат поток от течност, докато извлича енергията. В термичните турбини работният флуид при висока температура и налягане се насочва през серия от ротори, състоящи се от ъглови лопатки, монтирани върху въртящ се диск, прикрепен към вала. Между всеки диск на ротора са монтирани неподвижни лопатки, които действат като дюзи и направляват потока на течността.
Турбините се класифицират с помощта на много параметри, а разделянето на импулси и реакции се основава на метода за преобразуване на енергията на течност в механична енергия. Импулсната турбина генерира механична енергия изцяло от импулса на флуида при въздействие върху лопатките на ротора. Реакционната турбина използва течността от дюзата, за да създаде импулс върху колелото на статора.
Повече за Impulse Turbine
Импулсните турбини преобразуват енергията на флуида под формата на налягане, като променят посоката на флуидния поток при въздействие върху роторните лопатки. Промяната в импулса води до импулс върху лопатките на турбината и роторът се движи. Процесът се обяснява с помощта на втория закон на Нютон.
В импулсна турбина скоростта на флуида се увеличава чрез преминаване през серия от дюзи, преди да бъде насочена към роторните лопатки. Лопатките на статора действат като дюзи и увеличават скоростта чрез намаляване на налягането. След това флуиден поток с по-висока скорост (импулс) се сблъсква с лопатките на ротора, за да прехвърли импулса към лопатките на ротора. По време на тези етапи свойствата на течността претърпяват промени, които са характерни за импулсните турбини. Падането на налягането се случва изцяло в дюзите (т.е. статорите), а скоростта се увеличава значително в статорите и пада в роторите. По същество импулсните турбини преобразуват само кинетичната енергия на течността, а не налягането.
Пелтоновите колела и турбините на Лавал са примери за импулсни турбини.
Повече за Reaction Turbine
Реакционните турбини преобразуват енергията на флуида чрез реакция на роторните перки, когато флуидът претърпи промяна в инерцията. Този процес може да се сравни с реакцията на ракета от изгорелите газове на ракетата. Процесът на реакционните турбини се обяснява най-добре с помощта на втория закон на Нютон.
Поредица от дюзи увеличава скоростта на флуидния поток в етапа на статора. Това създава спад на налягането и увеличаване на скоростта. След това потокът от течност се насочва към лопатките на ротора, които също действат като дюзи. Това допълнително намалява налягането, но скоростта също пада в резултат на прехвърлянето на кинетична енергия към роторните перки. В реакционните турбини не само кинетичната енергия на флуида, но и енергията във флуида под формата на налягане се преобразува в механична енергия на роторния вал.
Турбината на Франсис, турбината на Каплан и много от съвременните парни турбини принадлежат към тази категория.
В модерния дизайн на турбини принципите на работа се използват за генериране на оптимална мощност на енергия и естеството на турбината се изразява чрез степента на реакция (Λ) на турбината. Параметърът е основно съотношението между спада на налягането в етапа на ротора и етапа на статора.
Λ=(промяна на енталпията в етапа на ротора) / (промяна на енталпията в етапа на статора)
Каква е разликата между импулсната турбина и реактивната турбина?
В импулсна турбина спадът на налягането (енталпията) се случва напълно в етапа на статора, а в реакционната турбина налягането (енталпията) пада както в етапа на ротора, така и в статора. {Ако течността е компресируема, (обикновено) газът се разширява както в роторните, така и в статорните етапи в реакционните турбини.}
Реакционните турбини имат два комплекта дюзи (в статора и ротора), докато импулсните турбини имат дюзи само в статора.
В реакционните турбини както налягането, така и кинетичната енергия се преобразуват в енергия на вала, докато в импулсните турбини само кинетичната енергия се използва за генериране на енергия на вала.
Работата на импулсната турбина се обяснява с помощта на третия закон на Нютон, а реакционните турбини се обясняват с помощта на втория закон на Нютон.
