Reactieturbine begrijpen

Omdat het een speciaal type turbine is dat wordt gebruikt in waterkrachtcentrales, wordt reactieturbine over de hele wereld gebruikt voor de opwekking van elektriciteit. Geschat wordt dat ongeveer 60% van de turbines die in waterkrachtcentrales worden gebruikt, reactieturbines zijn, hoewel ze nog steeds concurreren met impulsturbines. Een reactieturbine is opgebouwd uit rijen vaste bladen en rijen bewegende bladen. Deze vaste bladen werken als sproeiers en de bewegende bladen bewegen als gevolg van de ontvangen stoomstoot (veroorzaakt door een verandering in momentum). Ook als gevolg van uitzetting en versnelling van de stoom ten opzichte van hen, werken ze nog steeds als mondstukken. Dit wordt verder uitgelegd, blijf bij me!

Vandaag maakt u kennis met de definitie, toepassingen, functie, componenten, diagram, typen en werkingsprincipes van een reactieturbine. Ook leer je de voor- en nadelen van deze reactieturbine kennen.

Wat is een reactieturbine?

Een reactieturbine werkt met de derde bewegingswet van Newton (actie en reacties zijn gelijk en tegengesteld). Het systeem genereert koppel als reactie op de druk en het gewicht van de vloeistof. Als het werkt, raakt het water eerst de vaste bladen en vervolgens het mondstuk.

In een reactieturbine zorgt de som van potentiële energie en kinetische energie van water als gevolg van respectievelijk de druk en snelheid ervoor dat de turbinebladen draaien. Het hele lichaam van deze turbine is ondergedompeld in water en veranderingen in waterdruk samen met de kinetische energie van het water veroorzaken vermogensuitwisseling. Toepassingen van een reactieturbine zijn meestal bij lagere opvoerhoogten en hogere stroomsnelheden dan het impulstype.

De turbinebladen of waaierbladen zijn ontworpen om aan één kant een kracht op te wekken als er water doorheen stroomt, net als een vleugelprofiel. In een vliegtuig is de kracht die door een vleugel wordt geproduceerd verantwoordelijk voor het optillen ervan. Op dezelfde manier zorgt de kracht ervoor dat de bladen roteren.

Verschillende typen reactieturbines hebben hun eigen ideale bedrijfsomstandigheden. Voor voorbeelden,

• Pelton-turbines hebben de voorkeur waar een lage afvoersnelheid kan worden verkregen en een hoge opvoerhoogte (80-1600 m) beschikbaar is.
• Kaplanturbines vereisen een hoge afvoersnelheid en een lage of gemiddelde opvoerhoogte (2-70 m).
• Francisturbine werkt op medium stroomsnelheid en medium opvoerhoogte. Francisturbine is een combinatie van impuls- en reactieturbines.

Francis-turbines zijn de meest gebruikte turbines omdat ze de hoogste efficiëntie bieden en ook in een breed scala aan bedrijfsomstandigheden kunnen werken.

Toepassingen van reactieturbine

De verschillende toepassingen van een reactieturbine omvatten de volgende:

• Windkrachtmolens om elektriciteit op te wekken.
• Ook voor elektriciteitsopwekking in waterkrachtcentrales.
• Reactieturbines worden gebruikt om een ​​maximaal vermogen te verkrijgen uit een lage beschikbare waterkolom en hoge snelheid.

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

Onderdelen van reactieturbine

Hieronder staan ​​de belangrijkste componenten van de reactieturbine en hun functie.

Spiraalbehuizing:

deze componenten van de reactieturbine hebben langs de omtrek een gelijkmatig afnemend dwarsdoorsnedeoppervlak. Dit afnemende oppervlak van de dwarsdoorsnede zorgt voor een uniforme snelheid van het water dat de runnerbladen raakt. Er is een opening voor waterstroom in de runnerbladen vanaf het begin van de behuizing, waardoor de druk afneemt terwijl deze met de behuizing meegaat. De verkleining van het dwarsdoorsnedegebied langs de omtrek om de druk uniform te maken, dus een uniform momentum of snelheid die de runnerbladen raakt.

Leideschoepen:

Geleideschoepen zijn gemonteerd in de spiraalvormige behuizing om ervoor te zorgen dat het water dat de runnerbladen raakt een richting heeft langs de lengte van de as van de turbine. Anders zou de stroom zeer wervelend zijn als deze door een spiraalvormige behuizing beweegt, waardoor deze niet efficiënt genoeg is om runnerbladen te roteren. In moderne turbines zijn de hoeken van deze leischoepen instelbaar, waardoor het waterdebiet instelbaar is.

Looppers:

Loperbladen zijn belangrijke onderdelen van een reactieturbine. In feite wordt het beschouwd als het hart van de reactieturbine. De vorm van de runnerbladen gebruikt de drukenergie van water om de turbine te laten draaien. Hun ontwerp is zeer essentieel en speelt een belangrijke rol bij het bepalen van de efficiëntie van een turbine. In de moderne versie kunnen deze bladen om hun as hellen, dus de drukkracht die erop inwerkt, kan variëren afhankelijk van de belasting en de beschikbare druk.

Conceptbuis:

Een tochtbuis verbindt de uitgang van de runner met de tailrace, met een groter dwarsdoorsnede-oppervlak over de lengte. Water dat uit de runnerbladen komt, staat onder een aanzienlijk lage druk, het uitdijende oppervlak van de dwarsdoorsnede herstelt de druk terwijl het naar het afvoerkanaal stroomt.

Diagram van een reactieturbine:

Typen reactieturbine

Hieronder staan ​​de verschillende soorten reactieturbines

Propellerturbines:

Propellertypes van reactieturbines hebben meestal een stroompad van 3 tot 6 bladen, waarbij het water constant in contact staat met alle bladen. Propellerturbines kunnen alleen worden geïnstalleerd op de plaats waar belasting en hoogte constant zijn. De energie-efficiëntiecurve is zeer piek bij deellast. Dat betekent slechte prestaties in het systeem.

Kaplanturbines kunnen onder verschillende belastingsomstandigheden een hoog rendement halen door de bladen tijdens hun werking goed af te stellen. Dit komt doordat de bladhoek kan worden aangepast aan het benodigde vermogen.

Francis-turbines:

Dit type reactieturbine is een aangepaste versie van de propellerturbine, omdat het water radiaal en axiaal in de runner stroomt. In zijn werking zijn de stromingskanalen over het algemeen geplaatst in een spiraalvormige behuizing met inwendig verstelbare invloedsbladen.

Dit type reactieturbines heeft een rotor met negen of meer vaste bladen. Water begint direct boven en rond de loper, die vervolgens valt en draait.

Zwaartekrachtturbines:

Deze typen reactieturbines zetten de zwaartekracht om in rotatiekracht. Dus tijdens zijn werking wordt de kinetische energie van de zwaartekracht omgezet in elektriciteit.

Bolturbines:

Bulb-turbinetypes zijn varianten van propellerturbines. De bulbturbinegenerator is ingesloten en afgedicht in een gestroomlijnde waterdichte stalen behuizing die zich in het midden van het kanaal bevindt. Deze generator wordt aangedreven door een propeller met variabele spoed aan het stroomafwaartse uiteinde van de klep. De richting van het water dat het systeem binnenkomt en verlaat is praktisch ongewijzigd of zeer weinig. Zijn compactheid biedt meer flexibiliteit bij het ontwerpen van krachtpatsers.

Straflo-turbines:

Deze typen reactieturbines zijn axiale turbines met vaste bladen. De generator bevindt zich buiten het waterkanaal en is rechtstreeks aangesloten op de turbineloper.

Buizenturbines:

In deze reactieturbine wordt de drukleiding kort na en voor het stroompad gebogen, waardoor een rechte verbinding met de generator mogelijk is.

Werkingsprincipe van reactieturbine

De werking van een reactieturbine is minder complex en gemakkelijk te begrijpen. In zijn werking een rotor met bewegende sproeiers die water onder hoge druk afgeven. Toen het water de sproeiers verliet, ondervonden ze een reactiekracht die de rotor met een zeer hoge snelheid ronddraait. Ook wordt een reactiekracht gegenereerd door de vloeistof die op de runnerbladen beweegt. De reactiekracht die op de runnerbladen wordt geproduceerd, zorgt ervoor dat de runner draait. De vloeistof komt de trekbuis binnen nadat het over de runnerbladen is gegaan en dan uiteindelijk naar de trailrace.

Bekijk de video hieronder voor meer informatie over de werking van een reactieturbine:

Voor- en nadelen van reactieturbine

Voordelen:

Hieronder vindt u de voordelen van de reactieturbine in zijn verschillende toepassingen:

• Hoge hydraulische efficiëntie.
• Hoge werksnelheid.
• Ontwerp is minder complex.
• Messen hebben een hoog rendement.
• Er is minder ruimte nodig.
• Gebruikt een olievrij uitlaatsysteem.
• Draagbaar van formaat.
• In staat om hoge temperaturen en druk te gebruiken.

Nadelen:

Ondanks de goede voordelen van een reactieturbine doen zich toch enkele beperkingen voor. Hieronder staan ​​de nadelen van een reactieturbine in zijn verschillende toepassingen.

• Veel onderhoud nodig
• Er treden cavitatieproblemen op.
• De onderhoudskosten zijn hoog.
• Duwkracht wordt gegenereerd.
• Geen symmetrische bladen.

Conclusie

Een reactieturbine werkt met de derde bewegingswet van Newton (actie en reacties zijn gelijk en tegengesteld). Het systeem genereert koppel als reactie op de druk en het gewicht van de vloeistof. Bij het werken raakt het water eerst de vaste bladen en vervolgens het mondstuk. Dat is alles voor dit bericht waar ik de definitie, functie, toepassingen, componenten, diagram, typen en werking van een reactieturbine besprak. Voor- en nadelen van deze reactieturbine.

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