Импульсийн турбин ба урвалын турбин
Турбин нь роторын механизмын тусламжтайгаар урсаж буй шингэн дэх энергийг механик энерги болгон хувиргахад ашигладаг турбо машинуудын ангилал юм. Турбинууд нь ерөнхийдөө шингэний дулааны эсвэл кинетик энергийг ажил болгон хувиргадаг. Хийн турбин ба уурын турбин нь ажлын шингэний энтальпийн өөрчлөлтөөс үүсдэг дулааны турбо машин юм; өөрөөр хэлбэл даралт хэлбэрээр байгаа шингэний боломжит энерги нь механик энерги болж хувирдаг.
Тэнхлэгийн урсгалын турбины үндсэн бүтэц нь энерги гаргаж авахын зэрэгцээ шингэний тасралтгүй урсгалыг хангах зориулалттай. Дулааны турбинуудад ажлын шингэн нь өндөр температур, даралттай байх нь босоо аманд бэхлэгдсэн эргэлдэх дискэн дээр суурилуулсан өнцөгт ирээс бүрдэх хэд хэдэн ротороор дамждаг. Роторын диск бүрийн хооронд хошууны үүрэг гүйцэтгэж, шингэний урсгалыг чиглүүлдэг суурин ирийг суурилуулсан.
Турбинуудыг олон үзүүлэлтээр ангилах ба импульс ба урвалын хуваагдал нь шингэний энергийг механик энерги болгон хувиргах аргад суурилдаг. Импульсийн турбин нь роторын ирэнд цохилт өгөх үед шингэний импульсээс бүрэн механик энерги үүсгэдэг. Урвалын турбин нь хушуунаас гарч буй шингэнийг ашиглан статорын дугуйн дээр импульс үүсгэдэг.
Импульсийн турбины талаар дэлгэрэнгүй
Импульс турбинууд нь роторын ирэнд цохилт өгөх үед шингэний урсгалын чиглэлийг өөрчлөх замаар шингэний энергийг даралт хэлбэрээр хувиргадаг. Импульсийн өөрчлөлтийн үр дүнд турбины ир дээр импульс үүсч, ротор хөдөлдөг. Уг процессыг Ньютоны хоёрдугаар хуулийг ашиглан тайлбарлав.
Импульсийн турбинд шингэний хурдыг роторын ир рүү чиглүүлэхээс өмнө хэд хэдэн хошуугаар дамжуулснаар нэмэгддэг. Статорын ир нь хушууны үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд даралтыг бууруулж хурдыг нэмэгдүүлдэг. Илүү өндөр хурдтай (момент) шингэний урсгал нь роторын ир рүү цохиж, импульсийг роторын ир рүү шилжүүлдэг. Эдгээр үе шатанд шингэний шинж чанар нь импульсийн турбинуудын онцлог шинж чанартай өөрчлөлтөд ордог. Даралтын уналт нь цорго (жишээ нь, статор) -д бүрэн тохиолддог бөгөөд хурд нь статоруудад мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, роторуудад буурдаг. Нэг ёсондоо импульсийн турбинууд нь шингэний даралтыг бус зөвхөн кинетик энергийг хувиргадаг.
Пелтон дугуй ба де Лавалын турбинууд нь импульсийн турбинуудын жишээ юм.
Reaction Turbine-ийн талаар дэлгэрэнгүй
Урвалын турбин нь шингэний импульсийн өөрчлөлтөд орох үед роторын ир дээрх урвалын дагуу шингэний энергийг хувиргадаг. Энэ үйл явцыг пуужингийн утааны хийгээр пуужин дээрх урвалтай харьцуулж болно. Урвалын турбинуудын үйл явцыг Ньютоны хоёрдугаар хуулийг ашиглан хамгийн сайн тайлбарласан болно.
Цуврал хушуу нь статорын үе шатанд шингэний урсгалын хурдыг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь даралтын уналт, хурдыг нэмэгдүүлдэг. Дараа нь шингэний урсгал нь хошууны үүрэг гүйцэтгэдэг роторын ир рүү чиглэнэ. Энэ нь даралтыг улам бүр бууруулдаг боловч кинетик энергийг роторын ир рүү шилжүүлсний үр дүнд хурд нь бас буурдаг. Урвалын турбинд шингэний кинетик энерги төдийгүй даралт хэлбэрээр шингэн дэх энерги нь роторын босоо амны механик энерги болж хувирдаг.
Франсис турбин, Каплан турбин болон орчин үеийн уурын турбинуудын ихэнх нь энэ ангилалд хамаарна.
Орчин үеийн турбины загварт үйл ажиллагааны зарчмуудыг оновчтой эрчим хүч гаргахад ашигладаг бөгөөд турбины шинж чанарыг турбины урвалын зэрэг (Λ)-аар илэрхийлдэг. Параметр нь үндсэндээ роторын үе ба статорын үе дэх даралтын уналтын харьцаа юм.
Λ=(роторын үе шат дахь энтальпийн өөрчлөлт) / (статорын үе дэх энтальпийн өөрчлөлт)
Импульсийн турбин болон урвалын турбин хоёрын ялгаа юу вэ?
Импульсийн турбинд даралт (энтальпи) уналт нь статорын шатанд бүрэн тохиолддог ба урвалын үед турбины даралт (энтальпи) нь ротор болон статорын аль алинд нь буурдаг. {Хэрэв шингэн нь шахагдах чадвартай бол (ихэвчлэн) урвалын турбин дахь хий нь ротор болон статорын аль алинд нь тэлдэг.}
Урвалын турбинууд нь хоёр багц хушуутай (статор ба роторт), импульс турбинууд нь зөвхөн статорт хушуутай байдаг.
Урвалын турбинд даралт болон кинетик энерги хоёулаа босоо амны энерги болж хувирдаг бол импульс турбинд зөвхөн кинетик энергийг босоо амны энерги бий болгоход ашигладаг.
Импульсийн турбины ажиллагааг Ньютоны 3-р хуулийг, урвалын турбинуудыг Ньютоны 2-р хуулийг ашиглан тайлбарлав.
