Impulsturbine versus reactieturbine
Turbines zijn een klasse turbomachines die worden gebruikt om de energie in een stromende vloeistof om te zetten in mechanische energie door middel van rotormechanismen. Turbines zetten in het algemeen thermische of kinetische energie van de vloeistof om in arbeid. Gasturbines en stoomturbines zijn thermische turbomachines, waarbij het werk wordt gegenereerd door de enthalpieverandering van de werkvloeistof; d.w.z. de potentiële energie van de vloeistof in de vorm van druk wordt omgezet in mechanische energie.
De basisstructuur van een axiale turbine is ontworpen om een continue vloeistofstroom mogelijk te maken terwijl de energie wordt geëxtraheerd. In thermische turbines wordt de werkvloeistof met een hoge temperatuur en een hoge druk door een reeks rotoren geleid, bestaande uit schuine bladen die zijn gemonteerd op een roterende schijf die aan de as is bevestigd. Tussen elke rotorschijf zijn stationaire bladen gemonteerd, die fungeren als mondstukken en de vloeistofstroom geleiden.
Turbines worden geclassificeerd met behulp van veel parameters, en de impuls- en reactiedeling is gebaseerd op de methode om de energie van een vloeistof om te zetten in mechanische energie. Een impulsturbine genereert mechanische energie volledig uit de impuls van de vloeistof bij impact op de rotorbladen. Een reactieturbine gebruikt de vloeistof uit het mondstuk om momentum op het statorwiel te creëren.
Meer over Impulsturbine
Impulsturbines zetten de energie van de vloeistof om in de vorm van druk door de richting van de vloeistofstroom te veranderen wanneer ze op de rotorbladen worden geraakt. De verandering in het momentum resulteert in een impuls op de turbinebladen en de rotor beweegt. Het proces wordt uitgelegd met behulp van de tweede wet van newton.
In een impulsturbine wordt de snelheid van de vloeistof verhoogd door door een reeks mondstukken te gaan voordat deze naar de rotorbladen wordt geleid. De statorschoepen fungeren als mondstukken en verhogen de snelheid door de druk te verminderen. Vloeistofstroom met hogere snelheid (momentum) botst vervolgens met de rotorbladen, om het momentum over te brengen op de rotorbladen. Tijdens deze fasen ondergaan de vloeistofeigenschappen veranderingen die kenmerkend zijn voor de impulsturbines. De drukval vindt volledig plaats in de mondstukken (d.w.z. de stators), en de snelheid neemt aanzienlijk toe in de stators en da alt in de rotors. In wezen zetten de impulsturbines alleen de kinetische energie van vloeistof om, niet de druk.
Pelton-wielen en de Laval-turbines zijn voorbeelden van de impulsturbines.
Meer over Reactieturbine
Reactieturbines zetten de energie van de vloeistof om door de reactie op de rotorbladen, wanneer de vloeistof een verandering in momentum ondergaat. Dit proces is te vergelijken met de reactie op een raket door het uitlaatgas van de raket. Het proces van de reactieturbines kan het best worden uitgelegd met behulp van de tweede wet van Newton.
Een reeks mondstukken verhoogt de snelheid van de vloeistofstroom in de statortrap. Dit zorgt voor een drukval en een toename van de snelheid. Vervolgens wordt de vloeistofstroom naar de rotorbladen geleid, die ook als sproeiers werken. Hierdoor wordt de druk verder verlaagd, maar neemt ook de snelheid af als gevolg van overdracht van kinetische energie naar rotorbladen. In reactieturbines wordt niet alleen de kinetische energie van de vloeistof, maar ook de energie in de vloeistof in de vorm van druk omgezet in mechanische energie van de rotoras.
Francisturbine, Kaplanturbine en veel van de moderne stoomturbines behoren tot deze categorie.
In modern turbineontwerp worden werkingsprincipes gebruikt om een optimale energie-output te genereren en de aard van de turbine wordt uitgedrukt door de mate van reactie (Λ) van de turbine. De parameter is in feite de verhouding tussen de drukval in de rotortrap en de statortrap.
Λ=(enthalpieverandering in de rotortrap) / (enthalpieverandering in de statortrap)
Wat is het verschil tussen de impulsturbine en de reactieturbine?
In een impulsturbine vindt de drukval (enthalpie) volledig plaats in de statortrap, en bij de reactie da alt de turbinedruk (enthalpie) in zowel de rotor- als de statortrap. {Als de vloeistof samendrukbaar is, zet het gas (meestal) uit in zowel rotor- als statortrappen in reactieturbines.}
De reactieturbines hebben twee sets mondstukken (in de stator en rotor), terwijl impulsturbines alleen mondstukken in de stator hebben.
In reactieturbines wordt zowel druk als kinetische energie omgezet in asenergie, terwijl in impulsturbines alleen de kinetische energie wordt gebruikt om asenergie op te wekken.
De werking van een impulsturbine wordt verklaard met behulp van de derde wet van Newton, en de reactieturbines worden verklaard met behulp van de tweede wet van Newton.
