İmpuls Türbini ve Reaksiyon Türbini
Türbinler, rotor mekanizmalarını kullanarak akan bir sıvıdaki enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürmek için kullanılan bir turbo makine sınıfıdır. Türbinler genel olarak sıvının ısıl veya kinetik enerjisini işe dönüştürür. Gaz türbinleri ve buhar türbinleri, işin, çalışma sıvısının entalpi değişiminden üretildiği termal turbo makinelerdir; yani sıvının basınç biçimindeki potansiyel enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür.
Eksenel akış türbininin temel yapısı, enerjiyi çekerken sürekli bir sıvı akışına izin verecek şekilde tasarlanmıştır. Termik türbinlerde, yüksek sıcaklık ve basınçtaki çalışma sıvısı, mile bağlı dönen bir disk üzerine monte edilmiş açılı kanatlardan oluşan bir dizi rotor aracılığıyla yönlendirilir. Her rotor diski arasına, nozul görevi gören ve sıvı akışını yönlendiren sabit kanatlar monte edilmiştir.
Türbinler birçok parametre kullanılarak sınıflandırılır ve dürtü ve reaksiyon bölümü, bir sıvının enerjisini mekanik enerjiye dönüştürme yöntemine dayanır. Bir dürtü türbini, rotor kanatlarına çarptığında tamamen sıvının dürtüsünden mekanik enerji üretir. Bir reaksiyon türbini, stator çarkında momentum oluşturmak için memeden gelen sıvıyı kullanır.
Dürtü Türbini hakkında daha fazla bilgi
İmpuls türbinleri, rotor kanatlarına çarpıldığında akışkanın akış yönünü değiştirerek akışkanın enerjisini basınç şeklinde dönüştürür. Momentumdaki değişiklik, türbin kanatlarında bir itme ile sonuçlanır ve rotor hareket eder. İşlem Newton'un ikinci yasası kullanılarak açıklanmıştır.
İmpuls türbininde, rotor kanatlarına yönlendirilmeden önce bir dizi memeden geçerek akışkanın hızı artırılır. Stator kanatları meme görevi görür ve basıncı az altarak hızı arttırır. Daha yüksek hıza sahip (momentum) sıvı akışı rotor kanatlarına çarparak momentumu rotor kanatlarına aktarır. Bu aşamalar sırasında, sıvı özellikleri, impuls türbinlerine özgü değişikliklere uğrar. Basınç düşüşü tamamen nozüllerde (yani statorlarda) meydana gelir ve statorlarda hız önemli ölçüde artar ve rotorlarda düşer. Özünde, dürtü türbinleri basıncı değil, yalnızca sıvının kinetik enerjisini dönüştürür.
Pelton tekerlekleri ve de Laval türbinleri, dürtü türbinlerinin örnekleridir.
Reaction Turbine hakkında daha fazla bilgi
Reaksiyon türbinleri, akışkan momentumda bir değişime uğradığında rotor kanatlarındaki reaksiyonla akışkanın enerjisini dönüştürür. Bu süreç, roketin egzoz gazının bir roket üzerindeki reaksiyona benzetilebilir. Reaksiyon türbinlerinin süreci en iyi Newton'un ikinci yasası kullanılarak açıklanır.
Bir dizi meme, stator aşamasında sıvı akışının hızını artırır. Bu, bir basınç düşüşü ve hızda bir artış yaratır. Daha sonra sıvı akışı, aynı zamanda meme görevi gören rotor kanatlarına yönlendirilir. Bu, basıncı daha da az altır, ancak kinetik enerjinin rotor kanatlarına aktarılmasının bir sonucu olarak hız da düşer. Reaksiyon türbinlerinde akışkanın sadece kinetik enerjisi değil, akışkanın içindeki basınç şeklindeki enerji de rotor milinin mekanik enerjisine dönüştürülür.
Francis türbini, Kaplan türbini ve modern buhar türbinlerinin çoğu bu kategoriye aittir.
Modern türbin tasarımında, optimum enerji çıktısı üretmek için çalışma prensipleri kullanılır ve türbinin doğası, türbinin reaksiyon derecesi (Λ) ile ifade edilir. Parametre temel olarak rotor kademesindeki basınç düşüşü ile stator kademesi arasındaki orandır.
Λ=(rotor aşamasındaki entalpi değişimi) / (stator aşamasındaki entalpi değişimi)
İmpuls Türbini ile Reaksiyon Türbini arasındaki fark nedir?
İmpuls türbininde, basınç (entalpi) düşüşü tamamen stator aşamasında meydana gelir ve reaksiyon türbininde basınç (entalpi) düşüşleri hem rotor hem de stator aşamalarında gerçekleşir. {Akışkan sıkıştırılabilir ise, (genellikle) gaz reaksiyon türbinlerinde hem rotor hem de stator aşamalarında genişler.}
Reaksiyon türbinlerinde (stator ve rotorda) iki nozül grubu bulunurken, impuls türbinlerinde yalnızca statorda nozüller bulunur.
Reaksiyon türbinlerinde hem basınç hem de kinetik enerji şaft enerjisine dönüştürülürken, darbe türbinlerinde şaft enerjisi üretmek için sadece kinetik enerji kullanılır.
İmpuls türbininin çalışması Newton'un üçüncü yasası kullanılarak açıklanır ve reaksiyon türbinleri Newton'un ikinci yasası kullanılarak açıklanır.
