Turbine Impulse vs Tourbine Reaction
توربین ها دسته ای از ماشین آلات توربو هستند که برای تبدیل انرژی در سیال جاری به انرژی مکانیکی با استفاده از مکانیسم های روتور استفاده می شوند. توربین ها، به طور کلی، انرژی حرارتی یا جنبشی سیال را به کار تبدیل می کنند. توربین های گاز و توربین های بخار ماشین آلات توربو حرارتی هستند که در آن کار از تغییر آنتالپی سیال عامل ایجاد می شود. یعنی انرژی پتانسیل سیال به شکل فشار به انرژی مکانیکی تبدیل می شود.
ساختار اصلی یک توربین جریان محوری طوری طراحی شده است که امکان جریان مداوم سیال را در حین استخراج انرژی فراهم کند.در توربین‌های حرارتی، سیال کار در دما و فشار بالا از طریق یک سری روتور متشکل از پره‌های زاویه‌دار که روی یک دیسک دوار متصل به شفت نصب شده‌اند هدایت می‌شود. در بین هر دیسک روتور، تیغه های ثابتی نصب شده اند که به عنوان نازل عمل می کنند و جریان سیال را هدایت می کنند.
توربین ها با استفاده از پارامترهای زیادی طبقه بندی می شوند و تقسیم تکانه و واکنش بر اساس روش تبدیل انرژی یک سیال به انرژی مکانیکی است. یک توربین ضربه ای انرژی مکانیکی را به طور کامل از ضربه سیال در هنگام برخورد به پره های روتور تولید می کند. یک توربین واکنش از مایع نازل برای ایجاد تکانه روی چرخ استاتور استفاده می کند.
بیشتر درباره Impulse Turbin
توربین های ضربه ای با تغییر جهت جریان سیال هنگام برخورد به پره های روتور، انرژی سیال را به شکل فشار تبدیل می کنند. تغییر در تکانه منجر به یک ضربه بر روی پره های توربین و حرکت روتور می شود.این فرآیند با استفاده از قانون دوم نیوتن توضیح داده شده است.
در یک توربین ضربه ای، سرعت سیال با عبور از یک سری نازل قبل از هدایت به پره های روتور افزایش می یابد. تیغه های استاتور به عنوان نازل عمل می کنند و با کاهش فشار، سرعت را افزایش می دهند. جریان سیال با سرعت بالاتر (ممنتوم) سپس با پره های روتور برخورد می کند تا تکانه را به پره های روتور منتقل کند. در طی این مراحل، خواص سیال دستخوش تغییراتی می شود که مشخصه توربین های ضربه ای است. افت فشار به طور کامل در نازل ها (یعنی استاتورها) اتفاق می افتد و سرعت در استاتورها به طور قابل توجهی افزایش می یابد و در روتورها افت می کند. در اصل، توربین های ضربه ای فقط انرژی جنبشی سیال را تبدیل می کنند، نه فشار را.
چرخ های پلتون و توربین های د لاوال نمونه هایی از توربین های ضربه ای هستند.
بیشتر درباره Reaction Turbine
توربین‌های واکنشی، انرژی سیال را با واکنش روی پره‌های روتور، زمانی که سیال دستخوش تغییر در حرکت می‌شود، تبدیل می‌کند.این فرآیند را می توان با واکنش روی موشک توسط گاز خروجی موشک مقایسه کرد. فرآیند توربین های واکنش به بهترین وجه با استفاده از قانون دوم نیوتن توضیح داده می شود.
یک سری نازل سرعت جریان سیال را در مرحله استاتور افزایش می دهد. این باعث کاهش فشار و افزایش سرعت می شود. سپس جریان سیال به سمت پره های روتور هدایت می شود که به عنوان نازل نیز عمل می کنند. این باعث کاهش بیشتر فشار می شود، اما سرعت نیز در نتیجه انتقال انرژی جنبشی به پره های روتور کاهش می یابد. در توربین های واکنش نه تنها انرژی جنبشی سیال، بلکه انرژی موجود در سیال به صورت فشار نیز به انرژی مکانیکی شفت روتور تبدیل می شود.
توربین فرانسیس، توربین کاپلان و بسیاری از توربین‌های بخار مدرن متعلق به این دسته هستند.
در طراحی مدرن توربین، از اصول عملکرد برای تولید انرژی خروجی بهینه استفاده می شود و ماهیت توربین با درجه واکنش (Λ) توربین بیان می شود.پارامتر اساساً نسبت بین افت فشار در مرحله روتور و مرحله استاتور است.
Λ=(تغییر آنتالپی در مرحله روتور) / (تغییر آنتالپی در مرحله استاتور)
تفاوت بین توربین ایمپالس و توربین واکنش چیست؟
در یک توربین ضربه ای، افت فشار (آنتالپی) به طور کامل در مرحله استاتور رخ می دهد و در توربین واکنش (آنتالپی) در هر دو مرحله روتور و استاتور افت می کند. {اگر سیال قابل تراکم باشد، (معمولا) گاز در هر دو مرحله روتور و استاتور در توربین های واکنش منبسط می شود.}
توربین های واکنش دارای دو مجموعه نازل (در استاتور و روتور) هستند در حالی که توربین های ضربه ای فقط در استاتور نازل دارند.
در توربین های واکنش، هم فشار و هم انرژی جنبشی به انرژی شفت تبدیل می شوند، در حالی که در توربین های ضربه ای، فقط انرژی جنبشی برای تولید انرژی شفت استفاده می شود.
عملکرد توربین ضربه ای با استفاده از قانون سوم نیوتن و توربین های واکنشی با استفاده از قانون دوم نیوتن توضیح داده شده اند.
