Impulsturbine vs reaktionsturbine
Turbiner er en klasse af turbomaskiner, der bruges til at omdanne energien i en strømmende væske til mekanisk energi ved hjælp af rotormekanismer. Turbiner omdanner i almindelighed enten termisk eller kinetisk energi af væsken til arbejde. Gasturbiner og dampturbiner er termisk turbomaskineri, hvor arbejdet genereres fra entalpiændringen af arbejdsvæsken; dvs. væskens potentielle energi i form af tryk omdannes til mekanisk energi.
Den grundlæggende struktur af en aksialstrømsturbine er designet til at tillade en kontinuerlig strøm af væske, mens energien udvindes. I termiske turbiner ledes arbejdsvæsken ved en høj temperatur og et tryk gennem en række rotorer bestående af vinklede vinger monteret på en roterende skive fastgjort til akslen. Mellem hver rotorskiver er der monteret stationære vinger, som fungerer som dyser og styrer væskestrømmen.
Turbiner klassificeres ved hjælp af mange parametre, og impuls- og reaktionsopdelingen er baseret på metoden til at omdanne en væskes energi til mekanisk energi. En impulsturbine genererer mekanisk energi fuldstændigt fra væskens impuls, når den støder på rotorbladene. En reaktionsturbine bruger væsken fra dysen til at skabe momentum på statorhjulet.
Mere om Impulse Turbine
Impulsturbiner omdanner væskens energi i form af tryk ved at ændre retningen af væskestrømmen, når de støder på rotorbladene. Ændringen i momentum resulterer i en impuls på turbinebladene, og rotoren bevæger sig. Processen forklares ved hjælp af Newtons anden lov.
I en impulsturbine øges væskens hastighed ved at passere gennem en række dyser, før den ledes til rotorbladene. Statorbladene fungerer som dyser og øger hastigheden ved at reducere trykket. Væskestrøm med højere hastighed (momentum) rammer derefter rotorbladene for at overføre momentum til rotorbladene. I disse stadier undergår væskeegenskaberne ændringer, som er karakteristiske for impulsturbinerne. Trykfaldet opstår fuldstændigt i dyserne (dvs. statorerne), og hastigheden stiger markant i statorerne og falder i rotorerne. I det væsentlige konverterer impulsturbinerne kun væskens kinetiske energi, ikke trykket.
Pelton-hjul og de Laval-turbiner er eksempler på impulsturbiner.
Mere om Reaction Turbine
Reaktionsturbiner omdanner væskens energi ved reaktionen på rotorbladene, når væsken undergår en ændring i momentum. Denne proces kan sammenlignes med reaktionen på en raket af rakettens udstødningsgas. Processen med reaktionsturbinerne forklares bedst ved hjælp af Newtons anden lov.
En række dyser øger hastigheden af væskestrømmen i statortrinnet. Dette skaber et trykfald og en stigning i hastigheden. Derefter ledes væskestrømmen til rotorbladene, som også fungerer som dyser. Dette reducerer trykket yderligere, men hastigheden falder også som følge af overførsel af kinetisk energi til rotorbladene. I reaktionsturbiner omdannes ikke kun væskens kinetiske energi, men også energien i væsken i form af tryk til rotorakslens mekaniske energi.
Francis-turbine, Kaplan-turbine og mange af de moderne dampturbiner tilhører denne kategori.
I moderne turbinedesign bruges driftsprincipper til at generere optimal energiproduktion, og møllens natur udtrykkes ved møllens reaktionsgrad (Λ). Parameteren er grundlæggende forholdet mellem trykfaldet i rotortrinnet og statortrinnet.
Λ=(entalpiændring i rotortrinnet) / (entalpiændring i statortrinnet)
Hvad er forskellen mellem impulsturbinen og reaktionsturbinen?
I en impulsturbine forekommer trykfald (enthalpi) fuldstændigt i statortrinnet, og i reaktionsturbinetryk (enthalpi) falder i både rotor- og statortrin. {Hvis væsken er komprimerbar, udvider gassen (norm alt) i både rotor- og statortrin i reaktionsturbiner.}
Reaktionsturbinerne har to sæt dyser (i statoren og rotoren), mens impulsturbiner kun har dyser i statoren.
I reaktionsturbiner omdannes både tryk og kinetisk energi til akselenergi, mens i impulsturbiner kun den kinetiske energi bruges til at generere akselenergi.
Driften af impulsturbine forklares ved hjælp af Newtons tredje lov, og reaktionsturbinerne forklares ved hjælp af Newtons anden lov.
