Разница между импульсной турбиной и реакционной турбиной

Импульсная турбина против реактивной турбины
 

Турбины представляют собой класс турбомашин, используемых для преобразования энергии текучей среды в механическую энергию с помощью роторных механизмов. Обычно турбины преобразуют тепловую или кинетическую энергию жидкости в работу. Газовые турбины и паровые турбины представляют собой тепловые турбомашины, работа которых генерируется изменением энтальпии рабочего тела; т.е. потенциальная энергия жидкости в форме давления преобразуется в механическую энергию.

Базовая конструкция турбины с осевым потоком предназначена для обеспечения непрерывного потока жидкости при извлечении энергии. В тепловых турбинах рабочая жидкость при высокой температуре и давлении направляется через ряд роторов, состоящих из угловых лопастей, установленных на вращающемся диске, прикрепленном к валу. Между дисками каждого ротора установлены стационарные лопасти, которые действуют как сопла и направляют поток жидкости..

Турбины классифицируются по многим параметрам, а разделение импульсов и реакций основано на методе преобразования энергии жидкости в механическую энергию. Импульсная турбина полностью генерирует механическую энергию из импульса жидкости при воздействии на лопасти ротора. Реакционная турбина использует жидкость из сопла для создания импульса на колесе статора.

Подробнее о импульсной турбине

Импульсные турбины преобразуют энергию жидкости в форму давления, изменяя направление потока жидкости при воздействии на лопасти ротора. Изменение импульса приводит к появлению импульса на лопатках турбины, и ротор движется. Процесс объясняется с помощью второго закона Ньютона.

В импульсной турбине скорость жидкости увеличивается путем прохождения через ряд форсунок перед тем, как их направить на лопасти ротора. Лопатки статора действуют как сопла и увеличивают скорость за счет снижения давления. Затем поток жидкости с более высокой скоростью (импульсом) ударяется о лопасти ротора, чтобы передать импульс лопастям ротора. На этих этапах свойства жидкости претерпевают изменения, характерные для импульсных турбин. Падение давления происходит полностью в соплах (то есть в статорах), и скорость значительно увеличивается в статорах и падает в роторах. По сути, импульсные турбины преобразуют только кинетическую энергию жидкости, а не давление.

Колеса Пелтона и турбины де Лаваля являются примерами импульсных турбин.

Подробнее о Реактивной турбине

Реакционные турбины преобразуют энергию жидкости посредством реакции на лопастях ротора, когда жидкость претерпевает изменение импульса. Этот процесс можно сравнить с реакцией на ракету отработавшим газом ракеты. Процесс реакции турбин лучше всего объяснить, используя второй закон Ньютона.

Серия форсунок увеличивает скорость потока жидкости на ступени статора. Это создает падение давления и увеличение скорости. Затем поток жидкости направляется на лопасти ротора, которые также действуют как сопла. Это дополнительно снижает давление, но скорость также падает в результате передачи кинетической энергии лопастям ротора. В реакционных турбинах не только кинетическая энергия жидкости, но и энергия жидкости в виде давления преобразуется в механическую энергию вала ротора..

К этой категории относятся турбина Фрэнсиса, турбина Каплана и многие современные паровые турбины..

В современной конструкции турбины принципы генерации используются для получения оптимальной выработки энергии, а характер турбины выражается степенью реакции (Λ) турбины. Параметр в основном представляет собой соотношение между падением давления на ступени ротора и ступени статора..

Λ = (изменение энтальпии на ступени ротора) / (изменение энтальпии на ступени статора)

В чем разница между импульсной турбиной и реакционной турбиной?

В импульсной турбине падение давления (энтальпии) происходит полностью на ступени статора, а в реакционной турбине падение давления (энтальпии) на ступенях ротора и статора. Если жидкость является сжимаемой, (обычно) газ расширяется на обеих ступенях ротора и статора в реакционных турбинах.

Реакционные турбины имеют два набора форсунок (в статоре и роторе), в то время как импульсные турбины имеют форсунки только в статоре..

В реакционных турбинах давление и кинетическая энергия преобразуются в энергию вала, в то время как в импульсных турбинах для генерирования энергии вала используется только кинетическая энергия..

Работа импульсной турбины объясняется с использованием третьего закона Ньютона, а реакция турбин объясняется с использованием второго закона Ньютона..