Понимание реактивной турбины

Будучи особым типом турбины, используемой на гидроэлектростанциях, реактивная турбина используется во всем мире для производства электроэнергии. Подсчитано, что около 60% турбин, используемых на гидроэлектростанциях, являются реактивными турбинами, хотя они все еще конкурируют с импульсными турбинами. Реакционная турбина состоит из рядов неподвижных лопаток и рядов подвижных лопаток. Эти неподвижные лопасти действуют как сопла, а движущиеся лопасти движутся в результате полученного импульса пара (вызванного изменением количества движения). Также в результате расширения и разгона пара относительно них, по-прежнему действуют форсунки. Это будет объяснено далее, оставайтесь со мной!

Сегодня вы познакомитесь с определением, применением, функцией, компонентами, схемой, типами и принципами работы реактивной турбины. Вы также познакомитесь с преимуществами и недостатками этой реактивной турбины.

Что такое реактивная турбина?

Реактивная турбина работает по третьему закону Ньютона (действие и противодействие равны и противоположны). Система создает крутящий момент в зависимости от давления и веса жидкости. При его работе вода сначала попадает на неподвижные лопасти, а затем на сопло.

В реактивной турбине сумма потенциальной энергии и кинетической энергии воды из-за давления и скорости соответственно заставляет вращаться лопасти турбины. Все тело этой турбины погружено в воду, и изменения давления воды вместе с кинетической энергией воды вызывают энергообмен. Реактивная турбина обычно применяется при более низком напоре и более высоком расходе, чем импульсная турбина.

Лопасти турбины или крыльчатки спроектированы таким образом, чтобы создавать силу с одной стороны, когда вода течет через них, как аэродинамический профиль. В самолете сила, создаваемая аэродинамическим профилем, отвечает за его подъем. Точно так же и здесь сила заставляет вращаться лопасти.

Различные типы реактивных турбин имеют свои идеальные условия работы. Например,

• Пельтоновые турбины предпочтительны там, где можно получить низкий расход и высокий напор (80–1600 м).
• Для турбин Каплана требуется высокая скорость нагнетания наряду с низким или средним напором (2–70 м).
• Турбина Фрэнсиса работает при среднем расходе и среднем напоре. Турбина Фрэнсиса представляет собой комбинацию импульсной и реактивной турбин.

Турбины Фрэнсиса являются наиболее широко используемыми турбинами, поскольку они обеспечивают наивысший КПД и могут работать в широком диапазоне условий эксплуатации.

Применение реактивной турбины

Различные области применения реактивной турбины включают следующее:

• Ветряные электростанции для выработки электроэнергии.
• Также для производства электроэнергии на гидроэлектростанциях.
• Реакционные турбины используются для получения максимальной выходной мощности при низком напоре воды и высокой скорости.

Примечание :основная функция реактивной турбины — выработка электроэнергии.

Компоненты реактивной турбины

Ниже приведены основные компоненты реактивной турбины и их функции.

Спиральный кожух:

эти компоненты реактивной турбины имеют равномерно уменьшающуюся площадь поперечного сечения по окружности. Эта уменьшающаяся площадь поперечного сечения обеспечивает равномерную скорость воды, попадающей на лопасти рабочего колеса. Имеется отверстие для потока воды в лопасти рабочего колеса от начала кожуха, что приводит к снижению давления по мере того, как вода движется вместе с кожухом. Уменьшение площади его поперечного сечения по окружности, чтобы сделать давление равномерным, а значит, равномерным импульсом или скоростью, воздействующей на лопасти бегунка.

Направляющие лопатки:

Направляющие лопатки установлены в спиральном корпусе, чтобы вода, ударяясь о рабочие лопатки, имела направление по длине оси турбины. В противном случае поток будет сильно закручен при прохождении через спиральный кожух, что сделает его недостаточно эффективным для вращения лопастей рабочего колеса. В современных турбинах углы этих направляющих лопаток регулируются, что позволяет регулировать расход воды.

Лезвия для бегунов:

Рабочие лопатки являются важными компонентами реактивной турбины. Фактически, он считается сердцем реактивной турбины. Форма лопастей бегуна использует энергию давления воды для запуска турбины. Их конструкция очень важна и играет важную роль в определении эффективности турбины. В современной версии эти лопасти могут наклоняться вокруг своей оси, поэтому сила давления, действующая на них, может варьироваться в зависимости от нагрузки и доступного давления.

Вытяжная труба:

Отводящая труба соединяет выход рабочего колеса с отводным каналом, имеющим увеличенную по длине площадь поперечного сечения. Вода, выходящая из лопастей рабочего колеса, находится под довольно низким давлением, ее расширяющаяся площадь поперечного сечения восстанавливает давление по мере того, как она течет к отводящему желобу.

Схема реактивной турбины:

Типы реактивных турбин

Ниже представлены различные типы реактивных турбин

Пропеллерные турбины:

Реактивные турбины пропеллерного типа обычно имеют путь потока от 3 до 6 лопастей, при этом вода находится в постоянном контакте со всеми лопастями. Пропеллерные турбины можно устанавливать только там, где нагрузка и высота постоянны. Его кривая энергоэффективности имеет очень пик при частичной нагрузке. Что означает низкую производительность в системе.

Турбины Каплана могут достигать высоких уровней эффективности при различных условиях нагрузки за счет правильной регулировки лопастей во время их работы. Это связано с тем, что угол лезвия можно отрегулировать до требуемой мощности.

Турбины Фрэнсиса:

Эти типы реактивной турбины представляют собой модифицированную версию пропеллерной турбины, так как вода течет радиально и аксиально в рабочее колесо. При работе проточные каналы обычно располагаются в спиральном корпусе с регулируемыми внутри лопастями.

Эти типы реактивных турбин имеют ротор с девятью или более неподвижными лопастями. Вода возникает непосредственно над бегуном и вокруг него, который затем падает и поворачивается.

Гравитационные турбины:

Эти типы реактивных турбин преобразуют силу тяжести во вращательную силу. Таким образом, при его работе кинетическая энергия силы тяжести преобразуется в электричество.

Ламповые турбины:

Типы ламповых турбин представляют собой варианты пропеллерных турбин. Ламповый турбогенератор заключен и герметизирован в обтекаемом водонепроницаемом стальном корпусе, расположенном в центре воздуховода. Этот генератор приводится в движение гребным винтом с переменным шагом на нижнем по потоку конце клапана. Направление поступления и выхода воды из системы практически не меняется или очень незначительно. Его компактность обеспечивает большую гибкость при проектировании мощного оборудования.

Турбины Straflo:

Эти типы реактивных турбин представляют собой осевые турбины с неподвижными лопастями. Его генератор расположен вне водного канала и соединен непосредственно с рабочим колесом турбины.

Трубчатые турбины:

В этой реактивной турбине нагнетательный трубопровод изгибается вскоре после и до пути потока, что обеспечивает прямое соединение с генератором.

Принцип работы реактивной турбины

Работа реактивной турбины менее сложна и ее легко понять. В своей работе ротор с подвижными соплами выпускает воду под высоким давлением. Когда вода выходит из форсунок, на них действует сила реакции, которая вращает ротор с очень высокой скоростью. Кроме того, сила реакции создается жидкостью, движущейся по лопастям рабочего колеса. Сила реакции, создаваемая лопастями бегунка, заставляет бегун вращаться. Жидкость поступает в отсасывающую трубу после прохождения через лопасти рабочего колеса и, наконец, в направляющую часть.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о работе реактивной турбины:

Преимущества и недостатки реактивной турбины

Преимущества:

Ниже приведены преимущества реактивной турбины в различных областях ее применения:

• Высокий гидравлический КПД.
• Высокая скорость работы.
• Дизайн проще.
• Блейды обладают высокой эффективностью.
• Требуется меньше места.
• Использует безмасляную выхлопную систему.
• Портативный размер.
• Возможность использования высокой температуры и давления.

Недостатки:

Несмотря на хорошие преимущества реактивной турбины, все же имеют место некоторые ограничения. Ниже приведены недостатки реактивной турбины в различных ее применениях.

• Требуется высокий уровень обслуживания
• Происходят проблемы с кавитацией.
• Стоимость обслуживания высока.
• Создается сила тяги.
• Нет симметричных лопаток.

Заключение

Реактивная турбина работает по третьему закону Ньютона (действие и противодействие равны и противоположны). Система создает крутящий момент в зависимости от давления и веса жидкости. При его работе вода сначала попадает на неподвижные лопасти, а затем на сопло. Это все, что касается этого поста, в котором я обсудил определение, функции, приложения, компоненты, схему, типы и работу реактивной турбины. Преимущества и недостатки этой реактивной турбины.

Я надеюсь, что вы многое почерпнули из этой статьи, если да, поделитесь с другими студентами. Спасибо за внимание, увидимся в следующий раз!