Что нужно знать о турбине

Думая о том, как рабочее тело преобразуется в полезную механическую и/или электрическую энергию, вы должны думать о турбине. Он известен как турбомашина, которая содержит движущуюся часть, называемую узлом ротора. Устройство имеет широкое применение, включая автомобили, аэрокосмическую промышленность, электрические генераторы, газотурбинные двигатели и т. д.

Сегодня вы познакомитесь с определением, применением, функциями, компонентами, классификациями, типами, работой, преимуществами и недостатками турбины.

Что такое турбина?

Турбина представляет собой вращающееся механическое устройство, которое извлекает энергию из потока жидкости и преобразует ее в полезную механическую и электрическую энергию. Это означает, что работа, производимая турбиной, может использоваться для выработки электроэнергии в сочетании с генератором.

В системе имеется набор лопастей, установленных на роторе, извлекающем энергию из движущейся жидкости. Таким образом, турбины могут быть эффективнее и эффективнее друг друга, поскольку существуют разные типы. Что ж, конструкция лопатки турбины может многое сказать о ее эффективности. Вот почему для разных приложений нужен разный дизайн.

кроме того, турбину также можно рассматривать как устройство, использующее кинетическую энергию жидкости, такой как воздух, вода, пар и даже продукты сгорания. Затем созданная энергия преобразуется во вращательное движение самого устройства, которое в дальнейшем используется для выработки энергии.

Слово турбина было введено в 1822 году французским горным инженером Клодом Бурденом. В переводе с греческого это означает «вихрь» или «кружение». Заслуга изобретения паровой турбины принадлежит англо-ирландскому инженеру сэру Чарльзу Парсонсу (1854–1931) за создание реактивной турбины. С 1845 по 1913 год шведский инженер Густав де Лаваль изобрел импульсную турбину. В настоящее время паровая турбина предназначена для использования как реакции, так и импульса в одном и том же блоке, обычно варьируя степень реакции и импульса от корня лопатки к ее периферии.

Применение турбины

Применение турбин широко используется в производстве электроэнергии. На самом деле большая часть электроэнергии в мире вырабатывается турбогенераторами.

Турбины используются в газотурбинных двигателях на суше, на море и в воздухе.

В поршневых двигателях внутреннего сгорания используются турбокомпрессоры для повышения эффективности и скорости двигателя.

Турбодетандеры используются для охлаждения в промышленных процессах.

В главных двигателях космического корабля "Шаттл" использовались турбонасосы (машина, состоящая из насоса, приводимого в движение газотурбинным двигателем) для подачи топлива (жидкого кислорода и жидкого водорода) в камеру сгорания двигателя.

Применение турбин также распространено в тепловых двигателях из-за их высокой эффективности при высокой мощности. Газовые турбины часто используются в тепловых двигателях из-за их гибкости.

Одним из конкретных применений газовых турбин являются реактивные двигатели.

Ветряные турбины, которые работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, используются для выработки электроэнергии путем вращения генератора. Турбина может быть наземной или морской ветряной турбиной.

Водяные турбины используются на гидроэлектростанциях. В качестве рабочей жидкости они используют воду. Наконец,

Паровые турбины используются на атомных и тепловых электростанциях. Вода нагревается для образования пара, а затем проходит через турбины для производства электроэнергии.

Примечание :основная функция турбины — выработка электроэнергии.

Компоненты турбины

Поскольку существуют разные типы турбин, их компоненты будут различаться. Например, в турбине Каплана используется генератор, состоящий из стартера, ротора, вала, калитки и лопастей. Поперечно-точная, представляющая собой модифицированную импульсную турбину, состоит из рабочего колеса, лопастей, проточной части и распределителя. Наконец, компоненты турбины Пелтона включают рабочее колесо (рабочее колесо), сопло, копье, шток копья, впускное отверстие, дефлекторную пластину, ковши и выпускное отверстие. Все эти части турбины будут объяснены ниже вместе с их схемой. Просто держись за меня!

Схема гидроэлектростанции:

Классификации и типы турбин

Ниже приведены классификации турбин, которые используются для определения их типов.

Классификация на основе обмена энергией между водой и машиной.

Так поток жидкости воздействует на лопатки турбины, вызывая гидротурбины. Его можно разделить на два; импульсные и реактивные турбины.

Импульсные турбины:

Импульсная турбина известна тем, что ее колесо приводится в движение кинетической энергией жидкости, которая ударяется о лопатки турбины через сопло или иным образом. В этих типах турбин набор вращающихся механизмов работает за счет атмосферного давления. импульсные турбины подходят для высокого напора и низкого расхода.

Импульсные турбины бывают трех типов:Пельтон, Турго и Поперечный поток. Хотя турбины Пельтона и Турго похожи по конструкции. Однако турбина с поперечным потоком представляет собой модифицированный тип импульсной турбины, но классифицируется как импульсная. Это связано с вращением бегунка при атмосферном давлении.

Реакционные турбины:

Турбины реактивного типа работают за счет суммы потенциальной энергии и кинетической энергии воды. Это связано с тем, что давление и скорость соответственно заставляют вращаться лопасти турбины. В этих типах турбин вся турбина погружается в воду. Он изменяет давление воды вместе с кинетической энергией воды, вызывая обмен энергией. Эти турбины обычно применяются при более низком напоре и более высоких скоростях потока, чем импульсные турбины. Наиболее распространенными типами реактивных турбин являются Фрэнсиса, Каплана и Дериаза.

На основе жидкости, проходящей непосредственно через машину

Классификации типов турбин основаны на прямом прохождении жидкости через машину и прохождении воды через турбину. Он разделен на четыре категории:

Турбина с радиальным потоком:

В турбинах с радиальным потоком поток в рабочем колесе движется радиально. Эта турбина делится на два типа:радиальный поток внутрь и радиальный поток наружу. Турбины Фрэнсиса являются хорошими примерами турбин с радиальным потоком.

Турбина с радиальным потоком внутрь – вода поступает в корпус турбины через затвор, проходит через неподвижные направляющие аппараты к ротору и оттуда выходит. Следовательно, внутренний и внешний диаметры равны выходному и входному диаметру соответственно.

Тангенциальная или периферийная турбина:

В этих типах турбин вода течет по касательной к рабочему колесу. К этой категории относятся турбины Пелтона.

Турбина с осевым потоком:

В этих типах турбин жидкость течет параллельно валу турбины (оси турбины). Каплан — это тип.

Турбины со смешанным потоком:

В этой турбине поток входит радиально и выходит аксиально. Современные турбины Фрэнсиса известны этой особенностью.

Различные типы турбин основаны на рабочем диапазоне гидравлики.

Эти водяные турбины делятся на три категории:

Турбина с низким напором:

Когда гидротурбина, работающая в диапазоне напора менее 45 метров, классифицируется как низконапорная. Турбина Каплана является одним из таких типов. Если напор меньше 3 метров, это считается сверхнизким напором.

Турбина среднего напора:

В этом типе рабочий диапазон для напоров от 45 до 250 метров считается средним напором. В таких условиях работают турбины Фрэнсиса.

Турбины с высоким напором:

Эти турбины поднялись выше 250 метров. Хорошим примером является турбина Пелтона.

Классификация и типы турбин в зависимости от скорости вращения

Удельная скорость турбины обозначается N с. она определяется как скорость турбины с геометрическим подобием, которая вырабатывает единицу мощности под напорным блоком. По этому параметру гидротурбины делятся на три класса:

Турбина с низкой удельной скоростью:

Турбина с низкой удельной скоростью имеет значение от 1 до 10. В этом диапазоне работают импульсные типы турбин. Например, турбина Пелтона обычно работает со скоростью 4.

Турбина средней удельной скорости:

Эти типы турбин работают в определенном диапазоне скоростей от 10 до 100. Турбины типа Фрэнсиса работают в этом соотношении.

Турбина с высокой удельной скоростью:

Высокие удельные скорости выше 100, так работает турбина Каплана.

Работа турбины

Работа турбины довольно проста и понятна. Хотя их работа может быть разной в зависимости от типа турбины. В этой статье я расскажу о газовых турбинах.

В газовой турбине сжатый воздух нагревается и смешивается с топливом. Смесь воспламеняется и подвергается быстрому расширению. Этот расширяющийся воздух входит в турбину, заставляя ее вращаться. Из-за сжатого воздуха большие высоты не влияют на эффективность турбин. Вот почему они идеально подходят для самолетов. См. схему ниже:

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о работе газовых турбин:

Заключение

турбины были объяснены как вращающееся механическое устройство, извлекающее энергию из рабочей жидкости, которая преобразуется в полезную энергию. Это все для поста, в котором мы даем определение, применение, функции, компоненты, схему, типы и работу турбины.

Я надеюсь, что вы многое почерпнули из этого поста, если да, пожалуйста, поделитесь им с другими студентами. Спасибо за чтение. Увидимся в следующий раз!