Impulsna turbina vs reakcijska turbina
Turbine su klasa turbo strojeva koji se koriste za pretvaranje energije u tekućem fluidu u mehaničku energiju pomoću rotorskih mehanizama. Turbine, općenito, pretvaraju ili toplinsku ili kinetičku energiju tekućine u rad. Plinske i parne turbine su termo turbo strojevi, kod kojih se rad generira entalpijskom promjenom radne tekućine; tj. potencijalna energija fluida u obliku tlaka pretvara se u mehaničku energiju.
Osnovna struktura aksijalne turbine osmišljena je tako da omogućuje kontinuirani protok fluida uz istodobno izvlačenje energije. U toplinskim turbinama radna tekućina pri visokoj temperaturi i tlaku usmjerava se kroz niz rotora koji se sastoje od kutnih lopatica postavljenih na rotirajućem disku pričvršćenom na osovinu. Između svakog rotorskog diska ugrađene su nepokretne lopatice koje djeluju kao mlaznice i vode protok tekućine.
Turbine se klasificiraju prema mnogim parametrima, a podjela impulsa i reakcije temelji se na metodi pretvaranja energije fluida u mehaničku energiju. Impulsna turbina u potpunosti stvara mehaničku energiju iz impulsa fluida pri udaru na lopatice rotora. Reakcijska turbina koristi tekućinu iz mlaznice da stvori zamah na statorskom kotaču.
Više o impulsnoj turbini
Impulsne turbine pretvaraju energiju fluida u obliku tlaka mijenjajući smjer protoka fluida kada se utječe na lopatice rotora. Promjena impulsa rezultira impulsom na lopaticama turbine i rotor se pomiče. Postupak je objašnjen uporabom Newtonovog drugog zakona.
U impulsnoj turbini brzina fluida povećava se prolaskom kroz niz mlaznica prije nego što se usmjeri na lopatice rotora. Lopatice statora djeluju kao mlaznice i povećavaju brzinu smanjenjem tlaka. Struja fluida s većom brzinom (impulsom) zatim udara lopaticama rotora da bi se impuls prenio na lopatice rotora. Tijekom ovih faza svojstva fluida podvrgavaju se promjenama karakterističnim za impulsne turbine. Pad tlaka dolazi u potpunosti u mlaznicama (tj. Statorima), a brzina se značajno povećava u statorima i pada u rotorima. U osnovi, impulsne turbine samo pretvaraju kinetičku energiju fluida, a ne tlak.
Peltonovi kotači i de Laval turbine primjeri su impulsnih turbina.
Više o reakcijskoj turbini
Reakcijske turbine pretvaraju energiju fluida reakcijom na lopaticama rotora, kada tekućina podvrgne promjeni u zamahu. Taj se postupak može usporediti s reakcijom na raketi ispušnim plinovima rakete. Proces reakcijskih turbina najbolje je objasniti uporabom Newtonovog drugog zakona.
Niz mlaznica povećava brzinu strujanja tekućine u stupnju statora. To stvara pad tlaka i povećanje brzine. Tada se tok tekućine usmjerava na lopatice rotora, koje također djeluju kao mlaznice. To dodatno smanjuje tlak, ali brzina također pada kao rezultat prijenosa kinetičke energije na lopatice rotora. U reakcijskim turbinama ne samo kinetička energija fluida, već i energija u fluidu u obliku tlaka pretvara se u mehaničku energiju osovine rotora.
Francisova turbina, Kaplanova turbina i mnoge moderne parne turbine pripadaju ovoj kategoriji.
U modernom dizajnu turbine, principi rada koriste se za stvaranje optimalne izlazne energije, a priroda turbine izražava se stupnjem reakcije (Λ) turbine. Parametar je u osnovi odnos između pada tlaka u stupnju rotora i stupnju statora.
Λ = (promjena entalpije u stupnju rotora) / (promjena entalpije u stupnju statora)
Koja je razlika između impulsne turbine i reakcijske turbine?
U impulsnoj turbini pad tlaka (entalpija) dolazi u potpunosti u stupnju statora, a u reakcijskoj turbini tlak (entalpija) pada i u stupnju rotora i statora. {Ako je tekućina kompresibilna, (obično) plin se širi i u fazama rotora i statora u reakcijskim turbinama.}
Reakcijske turbine imaju dvije skupine mlaznica (u statoru i rotoru), dok impulsne turbine imaju mlaznice samo u statoru.
U reakcijskim turbinama i tlak i kinetička energija pretvaraju se u energiju osovine, dok se u impulsnim turbinama za generiranje energije osovine koristi samo kinetička energija.
Rad impulsne turbine objašnjen je pomoću Newtonovog trećeg zakona, a reakcijske turbine objašnjeni su pomoću Newtonovog drugog zakona.
