De Verscheidenheid aan Turbines: Typen, Gebruik en Toepassingen

Met de overgrote meerderheid van energieopwekking en vloeistofafgifte, is een turbine van verschillende typen die hetzelfde doel dienen in diverse toepassingen. Het is een apparaat dat de kinetische energie van een vloeistof zoals water, stoom, lucht of verbrandingsgassen benut en omzet in de rotatiebeweging van het apparaat zelf. Het apparaat is verder verbonden met een generator die elektrisch vermogen genereert, of het kan voor mechanisch werk gebruikt worden.

Vandaag leer je de verschillende turbinetypen, hun diagram en werkprincipes kennen.

Typen turbines

Hieronder de diverse typen turbines

Impuls- en reactieturbine

Impuls- en reactieturbines zijn turbines die in hydroelektrische centrales worden gebruikt. Ze zijn waterturbines die water als hun werkvloeistof hebben. In hun werking worden miljoenen liters water verzameld uit een dam, de hoogte van de dam bepaalt de druk waarmee het water stroomt. Het hoogdruk water mag door een grote buis genaamd een drukbuis (penstock) stromen.

De turbine bevindt zich aan het einde van de drukbuis, wat het hoogdruk water gemakkelijke toegang geeft om de bladen van de turbine met hoge snelheid te raken, waardoor deze draait. Elektriciteit wordt gegenereerd wanneer de turbine verder verbonden is met een generator. Een van de basisverschillen tussen impuls- en reactieturbine is de vorm van de turbineschaufels.

Een impulsturbine werkt in principe onder Newtons 2^e wet. In plaats van bladen op de loper, worden een aantal elliptische halfgrootte emmers gemonteerd. Dus, wanneer water de emmers met hoge snelheid treft, begint de loper te draaien, dit betekent, de kinetische energie van water wordt omgezet in rotatie-mechanische energie. Daarom wordt elektriciteit gegenereerd wanneer één uiteinde van de turbine-as verbonden is met de generator. Voorbeelden van een impulsturbine zijn Pelton, Turgo en Cross-flow.

In een reactieturbine veroorzaakt de som van potentiële energie en kinetische energie van water door de druk en snelheid, respectievelijk, dat de turbineschaufels draaien. Het gehele lichaam van deze turbine is in water gedoopt en veranderingen in waterdruk samen met de kinetische energie van het water veroorzaken energie-uitwisseling. Toepassingen van deze turbine zijn meestal bij lagere valhoogten en hogere doorstromingen dan impulstype.

Stoomturbine

Stoomturbine typen worden vaak gebruikt in kern- en thermische centrales. Water wordt verhit om stoom te produceren die dan door een turbine stroomt om elektriciteit te produceren. Een stoomturbine kan ook geclassificeerd worden in impuls- en reactietypen, vooral moderne. Het verschil tussen deze turbines is dat de indeling en het ontwerp anders zijn.

Stoomturbines bestaan uit rotatiebladen genaamd rotoren en statische bladen genaamd statoren. Deze twee componenten worden afwisselend geplaatst om de meeste energie eruit te halen. Dit proces heet compounderen. In een impulsturbine zijn de bewegende emmers ontworpen om door de stoom geduwd te worden. Terwijl de loperbladen in reactieturbines vleugelprofielvormig zijn, wat zichzelf laat reactie genereren en ook de stoom zijn snelheid laten behouden.

In de meeste stoomturbines stroomt de stoom eerst door een hoge-druk (H.D.) turbine gevolgd door een middeldruk (M.D.) turbine. Na herverhitting van de stoom, stroomt het vervolgens door een lage-druk (L.D.) turbine (grote set bladen). Het doel van de toename in bladformaten van de binnenkant naar de buitenkant is omdat de stoom expandeert terwijl het zijn druk en kinetische energie verliest.

Gasturbine

Gasturbines worden vaak in warmte-motoren gebruikt, weshalb ze ook interne verbrandingsmotoren genoemd worden. Ze zijn een van de meest flexibele typen turbines, waardoor hun toepassing breed is. Het wordt in centrales gebruikt voor elektriciteitsopwekking en ook voor het voortstuwen van vliegtuigen en helikopters. Het systeem heeft een axiale compressor aan de inlaat, die sets van rotatiebladen zijn. Deze bladen zuigen een enorme hoeveelheid lucht en comprimeren het om de temperatuur van de lucht te verhogen. De lucht wordt verder geleverd aan de verbrandingskamer. In de werking van deze typen turbines wordt brandstof in de verbrandingskamer toegevoegd en een ontsteker ontsteekt de brandstof. Daarom wordt een grote hoeveelheid uitlaatgassen geproduceerd die door turbines worden gemaakt te stromen.

De verschillende typen gasturbines/straalmotoren zijn:

1. Turbojet
2. Turbofan
3. Turbojet
4. Turboshaft
5. Ramjet

Windturbine

De uitvinding van een windturbine heeft de mensheid gebaat omdat het bekend is als een schone methode van elektriciteitsopwekking. Net als andere typen turbines, heeft een windturbine drie bladen en is ontworpen om te draaien wanneer wind recht doorheen stroomt. Windturbines draaien met een zeer lage RPM, wat geen elektriciteit van de vereiste frequentie kan produceren. Daarom is een versnellingsbak vereist in het systeem om de snelheid van de as te verhogen. De uitgang is wat verbonden is met de generator die elektriciteit produceert.

Met andere woorden, windtypen turbines werken door de kinetische energie in wind om te zetten in mechanisch vermogen. Dit vermogen wordt vervolgens gebruikt om elektriciteit te genereren door een generator te laten draaien. De turbine kan op land of offshore zijn.

De 3 primaire typen windturbines zijn:

1. Horizontale-as windturbines (HAWT)
2. Savonius verticale-as windturbine (Savonius VAWT)
3. Darrieus verticale-as windturbine (Darrieus VAWT)

Conclusie

Dit was het artikel over de verschillende typen turbines, waaronder impuls- en reactieturbine, stoomturbine, gasturbine en windturbine.

Ik hoop dat je er veel aan hebt gehad. Deel dit graag met anderen. Dank voor het lezen, tot de volgende keer!