Skillnad mellan impulsturbin och reaktionsturbin

Impulsturbin vs reaktionsturbin
 

Turbiner är en klass av turbo-maskiner som används för att omvandla energin i en strömmande vätska till mekanisk energi med hjälp av rotormekanismer. Turbiner omvandlar i allmänhet antingen termisk eller kinetisk energi av vätskan till arbete. Gassturbiner och ångturbiner är termiska turbo-maskiner, där arbetet genereras av arbetsfluidens entalpiförändring. d.v.s. den potentiella energin hos vätskan i form av tryck omvandlas till mekanisk energi.

Den grundläggande strukturen hos en axiell flödesturbin är utformad för att möjliggöra ett kontinuerligt flöde av vätska under extraktion av energin. I termiska turbiner styrs arbetsvätskan vid hög temperatur och ett tryck genom en serie rotorer som består av vinklade blad monterade på en roterande skiva fäst vid axeln. Mellan varje rotordisk är monterade stationära blad monterade, vilka fungerar som munstycken och styr fluidflödet.

Turbiner klassificeras med många parametrar, och impuls- och reaktionsavdelningen är baserad på metoden för att omvandla energi från en vätska till mekanisk energi. En impulsturbin genererar mekanisk energi helt från vätskans impuls när stödet på rotorbladen påverkas. En reaktionsturbin använder vätskan från munstycket för att skapa fart på statorhjulet.

Mer om impulsturbin

Impulsturbiner omvandlar fluidens energi i form av tryck genom att ändra vätskeflödesriktningen när den påverkas på rotorbladet. Förändringen i momentet resulterar i en impuls på turbinbladen och rotorn rör sig. Processen förklaras med hjälp av Newtons andra lag.

I en impulsturbin ökar vätskans hastighet genom att passera genom en serie munstycken innan den riktas mot rotorbladen. Statorbladen fungerar som munstycken och ökar hastigheten genom att minska trycket. Vätskeström med högre hastighet (momentum) påverkar sedan med rotorbladet för att överföra momentum till rotorblad. Under dessa steg genomgår vätskeegenskaperna förändringar som är karakteristiska för impulsturbinerna. Trycket faller helt i munstyckena (dvs statorerna), och hastigheten ökar signifikant i statorerna och droppar i rotorerna. I huvudsak omvandlar impulsturbinerna endast den kinetiska energin hos vätska, inte trycket.

Peltonhjul och Laval turbiner är exempel på impulsturbinerna.

Mer om reaktionsturbin

Reaktionsturbiner omvandlar fluidens energi genom reaktionen på rotorbladen, när vätskan undergår en förändring i momentum. Denna process kan jämföras med reaktionen på en raket av raketens avgas. Processen för reaktionsturbinerna förklaras bäst med Newtons andra lag.

En serie munstycken ökar vätskeströmens hastighet i statorsteget. Detta skapar en tryckfall och en ökning av hastigheten. Därefter riktas vätskeströmmen till rotorbladen, vilka också verkar som munstycken. Detta minskar trycket ytterligare, men hastigheten sjunker också som ett resultat av överföring av kinetisk energi till rotorblad. I reaktionsturbiner omvandlas inte bara fluidens kinetiska energi utan även energin i vätskan i form av tryck till rotoraxelns mekaniska energi.

Francis turbin, Kaplan turbin, och många av de moderna ångturbinerna hör till denna kategori.

I modern turbindesign används driftprinciper för att generera optimal energiproduktion och turbins natur uttrycks av turbins reaktionsgrad (A). Parametern är i grunden förhållandet mellan tryckfallet i rotortrinnet och statorsteget.

Λ = (entalpiförändring i rotortrinnet) / (entalpiförändring i statorsteget)

Vad är skillnaden mellan impulsturbinen och reaktionsturbinen?

I en impulsturbin inträffar tryck (enthalpi) droppe fullständigt i statorsteget och i reaktion turbintryck (enthalpi) faller i både rotor och statorsteg. Om vätskan är komprimerbar expanderar gasen (vanligen) i både rotor- och statorsteg i reaktionsturbiner.

Reaktionsturbinerna har två uppsättningar munstycken (i stator och rotor) medan impulssturbiner endast har munstycken i statoren.

I reaktionsturbiner omvandlas både tryck och kinetisk energi till axelenergi, medan i pulssturbiner endast den kinetiska energin används för att generera axelenergi.

Funktionen av impulsturbin förklaras med hjälp av Newtons tredje lag, och reaktionsturbinerna förklaras med hjälp av Newtons andra lag.