Dingen die u moet weten over turbine

Als u denkt aan hoe een werkvloeistof wordt omgezet in bruikbare mechanische energie en/of elektrische energie, moet u denken aan een turbine. Het staat bekend als een turbomachine die een bewegend onderdeel bevat dat rotorassemblage wordt genoemd. Het apparaat heeft een uitgebreide toepassing, waaronder auto's, ruimtevaart, elektrische generatoren, gasturbinemotoren, enz.

Vandaag maak je kennis met de definitie, toepassingen, functies, componenten, classificaties, typen, werking en voor- en nadelen van een turbine.

Wat is een turbine?

Een turbine is een roterend mechanisch apparaat dat energie uit een vloeistofstroom haalt en omzet in bruikbare mechanische en elektrische energie. Dit betekent dat het werk van een turbine kan worden gebruikt voor het opwekken van elektrische stroom in combinatie met een generator.

In het systeem is een set bladen gemonteerd op een rotor die energie onttrekt aan de bewegende vloeistof. Turbines kunnen dus efficiënter en effectiever zijn dan elkaar, omdat er verschillende typen zijn. Welnu, het ontwerp van een turbineblad heeft veel te zeggen over de efficiëntie ervan. Daarom hebben verschillende toepassingen verschillende ontwerpen nodig.

daarnaast kan een turbine ook worden gezien als een apparaat dat de kinetische energie van een vloeistof zoals lucht, water, stoom en zelfs verbrandingsgassen benut. De gecreëerde energie wordt vervolgens omgezet in de roterende beweging van het apparaat zelf, die verder wordt gebruikt voor energieopwekking.

Het woord turbine werd in 1822 geïntroduceerd door een Franse mijningenieur Claude Burdin. In een Grieks woord betekent het "vortex" of "wervelend". De eer voor de uitvinding van de stoomturbine wordt gegeven aan de Anglo-Ierse ingenieur Sir Charles Parsons (1854 – 1931) voor het maken van een reactieturbine. Van 1845 – 1913 vond de Zweedse ingenieur Gustaf de Laval de impulsturbine uit. Tegenwoordig is een stoomturbine ontworpen om zowel reactie als impuls in dezelfde eenheid te gebruiken, waarbij typisch de mate van reactie en impuls varieert van de bladwortel tot de periferie.

Toepassingen van turbine

Toepassingen van turbines worden veel gebruikt bij de opwekking van elektrische energie. In feite wordt een groot deel van 's werelds elektrische stroom opgewekt door turbogeneratoren.

Turbines worden gebruikt in gasturbinemotoren op land, zee en in de lucht.

Zuigermotoren met inwendige verbranding maken gebruik van turbocompressoren om de efficiëntie en snelheid van de motor te verhogen.

Turboexpanders worden gebruikt voor koeling in industriële processen.

De hoofdmotoren van de spaceshuttle gebruikten turbopompen (een machine die bestaat uit een pomp die wordt aangedreven door een turbinemotor) om de drijfgassen (vloeibare zuurstof en vloeibare waterstof) naar de verbrandingskamer van de motor te voeren.

Toepassingen van turbines zijn ook gebruikelijk in warmtemotoren vanwege hun hoge rendement bij hoog vermogen. Gasturbines worden vaak gebruikt in warmtemotoren vanwege hun flexibiliteit.

Een van de specifieke toepassingen van gasturbines is in straalmotoren.

Windturbines die werken door kinetische energie in wind om te zetten in mechanische energie, worden gebruikt om elektriciteit op te wekken door een generator te laten draaien. De turbine kan op het land staan ​​of offshore windturbines zijn.

Waterturbines worden gebruikt in waterkrachtcentrales. Ze gebruiken water als hun werkvloeistof. Eindelijk,

Stoomturbines worden gebruikt in kern- en thermische centrales. Water wordt verwarmd om stoom te vormen en stroomt vervolgens door turbines om elektriciteit te produceren.

Opmerking :de primaire functie van een turbine is het opwekken van energie.

Onderdelen van turbine

Omdat er verschillende soorten turbines zijn, zullen hun componenten variëren. Een Kaplanturbine maakt bijvoorbeeld gebruik van een generator die bestaat uit een starter, rotor, as, looppoort en schoepen. Een dwarsstroom die een gemodificeerde impulsturbine is, heeft zijn componenten als loper, schoepen, waterstroomdeel en verdeler. Tot slot omvatten Pelton-turbinecomponenten waaier (runner), mondstuk, speer, speerstang, inlaat, deflectorplaat, emmers en afvoer. Al deze turbineonderdelen worden hieronder uitgelegd, samen met hun schema. Blijf gewoon bij me!

Diagram van hydro-elektrische turbine:

Classificaties en typen turbines

Hieronder staan ​​de classificaties van de turbines die worden gebruikt om hun type te bepalen.

Classificaties op basis van energie-uitwisseling tussen het water en de machine.

Zo reageert de vloeistofstroom op de turbinebladen waardoor hydroturbines ontstaan. Het kan in twee worden ingedeeld; impuls- en reactieturbines.

Impulsturbines:

Impulsturbine is bekend doordat het wiel wordt aangedreven door de kinetische energie van een vloeistof die de turbinebladen raakt door een mondstuk of anderszins. In dit soort turbines wordt een reeks roterende machines aangedreven door atmosferische druk. impulsturbines zijn geschikt voor hoge opvoerhoogte en lage stroomsnelheden.

De drie soorten impulsturbines zijn Pelton, Turgo en Cross-flow. Hoewel, Pelton- en Turgo-turbines qua constructie vergelijkbaar zijn. De dwarsstroomturbine is echter een gemodificeerd type impulsturbine, maar wordt alleen geclassificeerd als een impuls. Dit komt door de rotatie van de loper bij atmosferische druk.

Reactieturbines:

Reactietypes van turbines werken vanwege de som van potentiële energie en kinetische energie van water. Dit komt door respectievelijk de druk en de snelheid waardoor de turbinebladen gaan draaien. Bij dit soort turbines wordt de hele turbine in het water gedompeld. Het verandert in waterdruk samen met de kinetische energie van het water waardoor energie wordt uitgewisseld. Toepassingen van deze turbines zijn meestal bij lagere opvoerhoogten en hogere stroomsnelheden dan impulsturbines. De meest voorkomende typen reactieturbines zijn Francis, Kaplan en Deriaz.

Gebaseerd op de vloeistof rechtstreeks door de machine

Classificaties van typen turbines op basis van de vloeistof direct door de machine zijn de waterdoorgang door de turbine. Het is onderverdeeld in vier categorieën:

Radiale stromingsturbine:

Bij turbines met radiale stroming beweegt de stroming in de runner radiaal. Deze turbine is verdeeld in twee typen:radiale stroming naar binnen en radiale stroming naar buiten. Francisturbines zijn goede voorbeelden van radiale stromingsturbines.

Inwaartse radiale stromingsturbine – water komt het turbinehuis binnen via een afsluiter, en reist door de vaste leischoepen naar de rotor en verlaat het daar. Daarom zijn de binnen- en buitendiameters respectievelijk als de uitlaat en de inlaat.

Tangentiale of perifere stromingsturbine:

Bij dit soort turbines stroomt het water in tangentiële richting naar de loper. Pelton-turbines vallen onder deze categorie.

Axiale stromingsturbine:

Bij dit soort turbines stroomt de vloeistof parallel aan de turbine-as (turbine-as). Kaplan is een type.

Gemengde stroomturbines:

In deze turbine komt de stroom radiaal binnen en verlaat deze axiaal. Moderne Francis-turbines staan ​​bekend om deze functie.

Verschillende typen turbines zijn gebaseerd op het hydraulische werkbereik.

Deze watertypes van turbines zijn onderverdeeld in drie categorieën:

Turbine met lage kop:

Wanneer een hydraulische turbine die in het opvoerhoogtebereik van minder dan 45 meter werkt, wordt geclassificeerd als een lage opvoerhoogte. Kaplanturbine is een van deze typen. Als het hoofd minder dan 3 meter is, wordt het beschouwd als een ultra-laag hoofd.

Middelgrote turbine:

Bij dit type wordt het werkbereik voor koppen van 45 tot 250 meter beschouwd als medium koppen. Francisturbines werken in dergelijke omstandigheden.

Turbines met hoge kop:

Deze turbines hebben een hoogte van meer dan 250 meter bereikt. De Pelton-turbine is een goed voorbeeld.

Classificaties en typen turbines op basis van specifieke snelheid

De specifieke snelheid van een turbine wordt aangegeven met N_s. het wordt gedefinieerd als de snelheid van een turbine met een geometrische gelijkenis die een eenheid van vermogen genereert onder een hoofdeenheid. Op basis van deze parameter worden waterturbines ingedeeld in drie klassen:

Turbine met lage specifieke snelheid:

Een turbine met een laag specifiek toerental heeft een waarde tussen 1 en 10. In dit bereik werken turbines van het impulstype. De Pelton-turbine werkt bijvoorbeeld meestal met een specifieke snelheid van 4.

Turbine met gemiddelde specifieke snelheid:

Dit soort turbines werken in een specifiek snelheidsbereik van 10 tot 100. Het Francis-type werkt in deze verhouding.

Turbine met hoge specifieke snelheid:

De hoge specifieke snelheden liggen boven de 100 en zo werkt de Kaplanturbine.

Werking van een turbine

De werking van een turbine is vrij eenvoudig en gemakkelijk te begrijpen. Hoewel hun werking kan verschillen, afhankelijk van het type turbine. In dit artikel zal ik gasturbines uitleggen.

In een gasturbine wordt perslucht verwarmd en gemengd met wat brandstof. Het mengsel ontbrandt en ondergaat een snelle expansie. Deze uitzettende lucht komt de turbine binnen waardoor deze gaat draaien. Vanwege de samengeperste lucht hebben grote hoogten geen invloed op het rendement van de turbines. Daarom zijn ze perfect voor vliegtuigen. Zie diagram hieronder:

Bekijk de video hieronder voor meer informatie over de werking van gasturbines:

Conclusie

turbines zijn uitgelegd als een roterend mechanisch apparaat dat energie haalt uit een werkvloeistof die wordt omgezet in bruikbare energie. Dat is alles voor een post waarin we de definitie, toepassingen, functie, componenten, diagram, typen en werking van een turbine geven.

Ik hoop dat je veel aan dit bericht zult hebben, zo ja, deel het dan met andere studenten. Bedankt voor het lezen. Tot de volgende keer!