Разлика между импулсна турбина и реакционна турбина

Импулсна турбина срещу турбина на реакцията
 

Турбините са клас турбо машини, използвани за преобразуване на енергията в течаща течност в механична енергия чрез използване на роторни механизми. Обикновено турбините преобразуват топлинна или кинетична енергия на течността в работа. Газовите турбини и парните турбини са топлинни 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 турбината с аксиален поток е проектирана да позволява непрекъснат поток на течност, докато извлича енергията. В термичните турбини работният флуид при висока температура и налягане се насочва през серия ротори, състоящи се от ъглови лопатки, монтирани върху въртящ се диск, прикрепен към вала. Между всеки диск на ротора са монтирани неподвижни остриета, които действат като дюзи и ръководят потока на течността.

Турбините се класифицират по много параметри и разделянето на импулси и реакции се основава на метода за преобразуване на енергията на една течност в механична енергия. Импулсна турбина генерира механична енергия напълно от импулса на течността при въздействие върху лопатките на ротора. Реакционната турбина използва течността от дюзата, за да създаде инерция върху колелото на статора.

Повече за импулсната турбина

Импулсните турбини преобразуват енергията на течността под формата на налягане, като променят посоката на потока на течността при въздействие върху лопатките на ротора. Промяната на инерцията води до импулс върху лопатките на турбината и роторът се движи. Процесът се обяснява с помощта на втория закон на нютоните.

В импулсна турбина скоростта на течността се увеличава чрез преминаване през серия дюзи, преди да бъде насочена към лопатките на ротора. Лопатките на статора действат като дюзите и увеличават скоростта чрез намаляване на налягането. След това флуидният поток с по-голяма скорост (импулс) след това въздейства с лопатките на ротора, за да прехвърли импулса към лопатките на ротора. По време на тези етапи свойствата на течността претърпят промени, характерни за импулсните турбини. Спадът на налягането се случва напълно в дюзите (т.е. статорите), а скоростта се увеличава значително при статорите и спада в роторите. По същество импулсните турбини само преобразуват кинетичната енергия на течността, а не налягането.

Пелтоновите колела и турбините de Laval са примери за импулсните турбини.

Повече за реакционната турбина

Реакционните турбини преобразуват енергията на течността чрез реакцията върху лопатките на ротора, когато течността претърпи промяна в инерцията. Този процес може да се сравни с реакцията на ракета от отработените газове на ракетата. Процесът на реакционните турбини се обяснява най-добре чрез втория закон на Нютон.

Поредица от дюзи увеличава скоростта на потока на течността в статора. Това създава спад на налягането и увеличаване на скоростта. Тогава потокът от течност се насочва към лопатките на ротора, които също действат като дюзи. Това допълнително намалява налягането, но скоростта също спада в резултат на прехвърляне на кинетична енергия към лопатките на ротора. В реакционните турбини не само кинетичната енергия на течността, но и енергията в течността под формата на налягане се превръща в механична енергия на роторния вал.

Франсис турбина, турбина Каплан и много от съвременните парни турбини принадлежат към тази категория.

В съвременния дизайн на турбината принципите на работа се използват за генериране на оптимална мощност, а естеството на турбината се изразява чрез степента на реакция (Λ) на турбината. Параметърът е основно съотношението между спада на налягането в стадия на ротора и статора на статора.

Λ = (промяна на енталпията в етапа на ротора) / (промяна на енталпията в статора на ротора)

Каква е разликата между импулсната турбина и реакционната турбина?

При импулсна турбина спадът на налягането (енталпията) възниква напълно в статора на статора, а в реакционното налягане на турбината (енталпия) спада както в роторния, така и в статорния стадий. Ако течността е сгъваема, (обикновено) газът се разширява както в роторни, така и в статорни етапи в реакционни турбини.

Реакционните турбини имат два комплекта дюзи (в статора и ротора), докато импулсните турбини имат дюзи само в статора.

В реакционните турбини и налягането, и кинетичната енергия се превръщат 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 третия закон на Нютон, а реакционните турбини се обясняват с втория закон на Нютон.