Impulsturbine gegen Reaktionsturbine
Turbinen sind eine Klasse von Turbomaschinen, mit denen die Energie in einem fließenden Fluid mithilfe von Rotormechanismen in mechanische Energie umgewandelt wird. Turbinen wandeln im Allgemeinen entweder thermische oder kinetische Energie des Fluids in Arbeit um. Gasturbinen und Dampfturbinen sind thermische Turbomaschinen, bei denen die Arbeit aus der Enthalpieänderung des Arbeitsmediums erzeugt wird. dh die potentielle Energie des Fluids in Form von Druck wird in mechanische Energie umgewandelt.
Die Grundstruktur einer Axialturbine ist so ausgelegt, dass ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom bei gleichzeitiger Entnahme der Energie möglich ist. In thermischen Turbinen wird das Arbeitsfluid bei einer hohen Temperatur und einem hohen Druck durch eine Reihe von Rotoren geleitet, die aus abgewinkelten Schaufeln bestehen, die auf einer rotierenden Scheibe montiert sind, die an der Welle angebracht ist. Zwischen jeder Rotorscheibe sind stationäre Schaufeln montiert, die als Düsen dienen und den Flüssigkeitsstrom leiten.
Turbinen werden anhand vieler Parameter klassifiziert, und die Impuls- und Reaktionsteilung basiert auf der Methode zur Umwandlung der Energie eines Fluids in mechanische Energie. Eine Impulsturbine erzeugt beim Aufprall auf die Rotorblätter vollständig mechanische Energie aus dem Impuls des Fluids. Eine Reaktionsturbine verwendet das Fluid aus der Düse, um einen Impuls auf dem Statorrad zu erzeugen.
Mehr über Impulsturbine
Impulsturbinen wandeln die Energie des Fluids in Form von Druck um, indem sie die Richtung des Fluidstroms ändern, wenn sie auf die Rotorblätter treffen. Die Änderung des Impulses führt zu einem Impuls auf die Turbinenschaufeln und der Rotor bewegt sich. Der Prozess wird anhand des zweiten Newtonschen Gesetzes erklärt.
In einer Impulsturbine wird die Geschwindigkeit des Fluids durch Durchlaufen einer Reihe von Düsen erhöht, bevor sie zu den Rotorblättern geleitet wird. Die Statorschaufeln wirken als Düsen und erhöhen die Geschwindigkeit durch Verringern des Drucks. Ein Flüssigkeitsstrom mit höherer Geschwindigkeit (Impuls) trifft dann auf die Rotorblätter, um den Impuls auf die Rotorblätter zu übertragen. Während dieser Phasen erfahren die Fluideigenschaften Änderungen, die für die Impulsturbinen charakteristisch sind. Der Druckabfall tritt vollständig in den Düsen (dh den Statoren) auf, und die Geschwindigkeit steigt in den Statoren signifikant an und fällt in den Rotoren ab. Im Wesentlichen wandeln die Impulsturbinen nur die kinetische Energie des Fluids um, nicht den Druck.
Peltonräder und De-Laval-Turbinen sind Beispiele für Impulsturbinen.
Mehr zur Reaktionsturbine
Reaktionsturbinen wandeln die Energie des Fluids durch die Reaktion auf die Rotorblätter um, wenn das Fluid eine Impulsänderung erfährt. Dieser Vorgang kann mit der Reaktion einer Rakete durch das Abgas der Rakete verglichen werden. Der Prozess der Reaktionsturbinen lässt sich am besten mit dem zweiten Newtonschen Gesetz erklären.
Eine Reihe von Düsen erhöht die Geschwindigkeit des Fluidstroms in der Statorstufe. Dies erzeugt einen Druckabfall und eine Erhöhung der Geschwindigkeit. Dann wird der Fluidstrom zu den Rotorblättern geleitet, die auch als Düsen wirken. Dies reduziert den Druck weiter, aber die Geschwindigkeit sinkt auch infolge der Übertragung von kinetischer Energie auf Rotorblätter. In Reaktionsturbinen wird nicht nur die kinetische Energie des Fluids, sondern auch die Energie im Fluid in Form von Druck in mechanische Energie der Rotorwelle umgewandelt.
Zu dieser Kategorie gehören die Francis-Turbine, die Kaplan-Turbine und viele der modernen Dampfturbinen.
In der modernen Turbinenkonstruktion werden Funktionsprinzipien verwendet, um eine optimale Energieabgabe zu erzeugen, und die Art der Turbine wird durch den Reaktionsgrad (Λ) der Turbine ausgedrückt. Der Parameter ist im Wesentlichen das Verhältnis zwischen dem Druckabfall in der Rotorstufe und der Statorstufe.
Λ = (Enthalpieänderung in der Rotorstufe) / (Enthalpieänderung in der Statorstufe)
Was ist der Unterschied zwischen Impulsturbine und Reaktionsturbine?
In einer Impulsturbine tritt der Druckabfall (Enthalpie) vollständig in der Statorstufe auf, und in der Reaktionsturbine fällt der Druckabfall (Enthalpie) sowohl in der Rotor- als auch in der Statorstufe ab. {Wenn die Flüssigkeit komprimierbar ist, dehnt sich das Gas (normalerweise) in Reaktionsturbinen sowohl in der Rotor- als auch in der Statorstufe aus.}
Die Reaktionsturbinen haben zwei Düsensätze (im Stator und im Rotor), während Impulsturbinen nur im Stator Düsen haben.
In Reaktionsturbinen werden sowohl Druck als auch kinetische Energie in Wellenenergie umgewandelt, während in Impulsturbinen nur die kinetische Energie zur Erzeugung von Wellenenergie verwendet wird.
Der Betrieb der Impulsturbine wird unter Verwendung des dritten Newtonschen Gesetzes erklärt, und die Reaktionsturbinen werden unter Verwendung des zweiten Newtonschen Gesetzes erklärt.
