В предыдущей статье мы обсуждали реактивные турбины. Эта статья посвящена принципу работы импульсной турбины и некоторым другим аспектам.
Что такое импульсная турбина?
Импульсная турбина — это тип турбины, в которой высокоскоростная струя воды ударяется о лопасти турбины и вращает ее, вырабатывая электроэнергию. Импульсная турбина работает по принципу второго закона Ньютона. Француз Реаль и француз Пишон изобрели составную импульсную турбину в 1827 году.
Импульсные турбины являются наиболее доступной формой турбины. Она содержит ряд лопаток и ряд сопел. Сопла и лопатки являются основными компонентами импульсной турбины.
Импульсная турбина имеет несколько статических сопел, которые преобразуют давление струи воды в кинетическую энергию. После прохождения через сопло вода ударяется о лопасти рабочего колеса. Лопасти рабочего колеса турбины получают почти всю кинетическую энергию водяной струи и преобразуют ее в скорость воды. Такие турбины используются при низких расходах воды и высоком напоре.
Основное различие между реактивными и импульсными турбинами заключается в том, что в импульсной турбине вся гидравлическая энергия воды преобразуется в К.Э. через сопла и в процессе не происходит изменения давления. В отличие от этого, в реактивных турбинах только определенное количество существующей энергии преобразуется в кинетическую энергию.
Принцип работы импульсной турбины
Принцип работы импульсной турбины соответствует основному принципу импульса. Второй закон движения Ньютона объясняет принцип работы импульсной турбины. Для импульсных турбин вода накапливается в высоких местах и протекает через сопла турбины.
- Струя воды движется из водохранилища или плотины в неподвижное сопло турбины.
- Когда вода попадает в сопло, сопло преобразует потенциальную энергию воды в кинетическую энергию и увеличивает скорость воды.
- После выхода через сопло эта высокоскоростная струя воды ударяется о лопатки бегуна и вращает его вокруг собственной оси.
- Вал турбины соединен с бегунком. Когда бегунок вращается, он передает свое движение на вал.
- Далее вал турбины соединяется с катушкой генератора. Вал передает свое вращательное движение на катушку генератора и вращает ее.
- Вращаясь, катушка генератора преобразует полученную механическую энергию (т.е. вращательное движение) в электрическую. Произведенная электроэнергия далее подается в различные отрасли промышленности и дома.
Работа импульсной турбины
Для лучшего понимания посмотрите следующее видео:
Компоненты импульсной турбины
- Ковши
- Бегун
- Кожух
- Сопло
- Копье
1) Ковши или лопасти
Лопасть рабочего колеса имеет чашеобразную полусферическую конструкцию. Она навинчивается на верхнюю часть рабочего колеса. Ковши входят в основные компоненты импульсной турбины. Струя попадает на эти лопасти и вращает рабочее колесо.
Эти лопасти сконструированы таким образом, что преобразуют кинетическую энергию воды в скорость и увеличивают скорость воды. Конструкция лопастей играет важную роль в определении эффективности турбины. Они изготавливаются из чугуна или нержавеющей стали.
2) Рабочий орган или рабочее колесо
Рабочее колесо турбины представляет собой сплошной диск, расположенный на цилиндрическом валу. Рабочее колесо и вал изготовлены из высокопрочной нержавеющей стали. По этой причине нагрузка на турбину довольно высока.
Рабочее колесо также изготавливается из чугуна, где полезный напор воды минимален, поэтому сила, действующая на турбину, не слишком велика.
3) Корпус
Корпус относится к основным компонентам импульсной турбины. Это тип защитного экрана для турбины. В основном он защищает турбину от повреждений, когда на нее падает тяжелый предмет. Обычно она изготавливается из чугуна. Он останавливает разбрызгивание воды и направляет ее в переливной канал.
4) Сопло
Назначение сопла — направлять поток воды на лопасти рабочего колеса. Вода из плотины поступает внутрь сопла, которое преобразует энергию давления воды в кинетическую энергию. После этого преобразования она направляет воду с повышенной кинетической энергией в рабочее колесо, где вода ударяется о лопасти рабочего колеса.
5) Копье
Копье имеет коническую структуру, которая позволяет контролировать поток воды, поступающий в сопло и выходящий из него, и попадает в ведро. Оно контролирует поток воды за счет движения вперед-назад в сопле.
Копье крепится к насадке. Оно включает в себя основные компоненты импульсной турбины.
Типы импульсных турбин
- Турбина Пелтона
- Турбина Турго
- Турбина с поперечным потоком
1) Турбина с колесом Пельтона
Основная статья: Турбина с колесом Пельтона
Эта турбина использует высокий напор воды. Во время работы турбины Pelton Wheel одно или несколько сопел преобразуют напор воды в высокоскоростной поток. Регулируя мощность потока воды, можно управлять мощностью турбины.
Турбина Пельтона имеет ряд лопаток, которые установлены симметрично вокруг цилиндрического рабочего колеса. Благодаря особой форме этих лопаток, струя воды попадает на центр (дефлектор) лопаток и выходит с обоих концов. Благодаря конструкции турбины, выходящая вода из одной лопатки не попадает на следующую и не замедляется.
Дефлектор этой турбины установлен между соплом и рабочим колесом. Дефлектор предотвращает перетекание воды из сопел в лопатки, когда нагрузка неожиданно снимается с турбины и ее скорость увеличивается. Тогда поток воды медленно останавливается копьем.
- Эти турбины используют для напоров от 20-100 метров.
- Эти турбины могут сбрасывать воду со скоростью 5-1000 л/с.
- Турбины Пельтона просты в установке по сравнению с реактивными турбинами аналогичной производительности. Это объясняется тем, что турбина Пельтона имеет относительно низкую скорость потока, и необходимые трубы также невелики.
- Эти турбины работают при высоком напоре воды, поэтому для них требуются сложные и дорогие пенштоки.
- КПД этих турбин может достигать 95%. На малых гидроэлектростанциях КПД может достигать 90%.
2) Турбина Турго
Импульсная турбина Турго почти аналогична турбине Пелтона. Основное различие между этими турбинами заключается в том, что в турбине Турго используется одинарная чашка вместо двойной чашки в ступице, и эти чашки имеют более плоскую форму. В турбине Турго струя воды попадает на лопатки по диагонали (примерно 20 градусов).
Импульсные турбины Пельтона имеют более низкую определенную скорость, чем турбины Турго. По сравнению с турбинами Пельтона той же мощности, турбины Турго имеют малый размер машины и большую водяную струю. Этот тип импульсных турбин используется в микрогидроэлектростанциях.
- Они имеют более высокие скорости потока, чем турбины Пелтона того же размера.
- Подходят для высоких скоростей.
- Эта турбина может работать с большим расходом воды.
- Эти турбины просты в сборке.
3) Турбина поперечного потока
Основная статья: Турбина поперечного потока
Турбина поперечного потока — это усовершенствованная импульсная турбина, используемая в микрогидроэлектростанциях. Одной из главных особенностей и преимуществ этих турбин является их способность работать в широком диапазоне расходов, напоров и мощностей. Более того, она может хорошо приспосабливаться к различным притокам, не снижая при этом эффективности. Определенная система управления может регулировать движущиеся части турбины в зависимости от потока воды.
Эта турбина имеет рабочее колесо в форме барабана. Когда напор высокий, рабочее колесо короткое, а когда напор низкий, рабочее колесо длинное.
Вода поступает в турбину после прохождения через входной адаптер и направляющие ковши, которые направляют поток воды и попадают на ротор под правильным углом для достижения максимальной эффективности. Пройдя дважды через рабочее колесо, вода покидает турбину через выпускной клапан.
- Эти турбины используются для напора от 2м до 200м с расходом от 2 0 до 2000 л/сек.
- Просты в изготовлении.
- Они требуют очень низкого технического обслуживания.
- Эти турбины идеально подходят для малых гидроэлектростанций (вырабатывают мощность от 5 кВт-100 кВт ) и больших станций (вырабатывают мощность до 3 МВт).
Как увеличить мощность импульсной турбины?
В зависимости от нагрузки турбины, копье перемещается внутрь и наружу сопла для управления потоком воды.
Чтобы получить наибольшую отдачу от турбины, скорость водяной струи, ударяющей по бегущим лопаткам, должна быть в два раза больше скорости движущихся лопаток. Скорость впрыска воды должна соответствовать скорости и нагрузке турбины, чтобы турбина продолжала работать в наиболее эффективном диапазоне.
Рекомендуется использовать три-четыре сопла вместо одного. Таким образом, увеличивается выходная мощность турбины, и она может выдержать большую нагрузку. Когда нагрузка на турбину становится низкой, отключите некоторые сопла, чтобы отрегулировать мощность. Если нагрузка на турбину резко падает, а копье не может быстро регулировать поток водяной струи, то скорость турбины будет продолжать расти, и турбина может быть повреждена. Чтобы избежать этого, следует использовать дефлектор для отвода потока воды в сторону от лопастей турбины. Он удерживает турбину в безопасной зоне.
Реактивная турбина против импульсной турбины
Преимущества и недостатки импульсной турбины
Преимущества импульсной турбины
- Она проста в обслуживании.
- Ее конструкция очень проста.
- Эффективность импульсной турбины высока.
- Эти турбины легко монтируются.
- Она работает при атмосферном давлении.
- Она имеет высокую скорость вращения.
Недостатки импульсной турбины
- Ее размеры велики по сравнению с другими турбинами.
- Она требует высокого напора, которым трудно управлять.
- Эффективность снижается со временем.
- Высокая стоимость установки.
- Это не лучшая турбина для высоких расходов.
- Она подходит только для низких расходов.
Применение импульсной турбины
- Используется в системах питьевого водоснабжения.
- Импульсные турбины чаще всего используются на гидроэлектростанциях.
Раздел часто задаваемых вопросов
Почему турбина называется импульсной?
Импульсные турбины известны как импульсные турбины, потому что в этих турбинах вода создает импульсную силу вместо реакции для вращения турбины.
Что такое импульсная турбина на примере?
- Турбина поперечного потока
- Турбина с колесом Пельтона
- Турбина Турго
Каковы типы импульсных турбин?
Кто изобрел импульсную турбину?
Французы Реаль и Пишон изобрели первую составную импульсную турбину в 1827 году. В 1884 году Чарльз Парсонс изобрел современную паровую турбину.
В этой статье мы подробно рассмотрим принцип работы импульсной турбины и некоторые другие важные аспекты. Поэтому, если у вас есть вопросы, дайте мне знать без колебаний. Я постараюсь сделать все возможное, чтобы дать вам хороший ответ.
См. подробнее
1 мысль о «Как работает импульсная турбина? | Работа импульсной турбины».
Большое спасибо за все ваши ценные труды на этой веб-странице. Ким любит заниматься расследованиями, и это очень легко понять, почему. Многие из нас знают все о динамической среде, вы делаете проницательные шаги на этом веб-блоге, а также улучшить участие людей на этой идее, так что наша девочка, безусловно, открывает для себя много вещей. Желаю вам удачи в оставшейся части нового года. Вы проводите мощную работу.
Оставить комментарий Отменить ответ
сообщить об этом объявлении
