turbine

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Tre typer vandmøller: Kaplan -blad (foran), Pelton -hjul (i midten), Francis -turbine (bag til venstre)

En turbine ( latinsk turbare , 'at dreje' ) er en roterende væskestrømsmaskine , der omdanner faldet i den indre energi af et flydende væske (væske eller gas) til mekanisk kraft ( drejningsmoment gange hastighed ), som den udsender via sin aksel .

En del af dens indre energi (hovedsagelig bestående hovedsageligt af kinetisk , positionel og tryk energi ) trækkes tilbage fra væskestrømmen af ​​den turbulensfrie ( laminære ) strømning omkring turbinebladene , som overføres til turbinebladene. Om dette tilføjes turbineakslen i rotation derefter, den anvendelige effekt leveres til et redskab, der er koblet til en arbejdsmaskine, såsom en generator , indsendt.

Kraftværksmøller er blandt de mest kraftfulde maskiner . I dag når deres mekanisk anvendelige effekt næsten 1,8 gigawatt i de største atomkraftværker med en turbine bestående af flere delvise møller (høj-, mellem- og lavtryksmøller) til høje output. Den stejle drejningsmoment karakteristisk for generatoren sikrer en konstant hastighed på kraftværk møllen, ellers hastigheden skal holdes konstant via en styreenhed .

I daglig tale bruges udtrykket turbine også til jetmotorer , selvom turbinen kun er en del af motoren; motoren består også af en kompressor , forbrændingskammer og andre komponenter.

Udtrykket "turbine" blev opfundet af den franske ingeniør Claude Burdin .

Grundlæggende

teori

Anvendelse af Eulers turbineligning på maskiner med aksial strømning
Perspektiv repræsentation af de fysiske størrelser for Eulers mølleligning

Det teoretiske grundlag for beregning af enhver form for turbine blev lagt af Leonhard Euler allerede i 1700 -tallet .

Eulers turbineligning

Grundlaget for Eulers turbineligning kan findes i bevarelsen af ​​vinkelmomentet i et materialestrøm i et lukket system:

Ændringen i momentum inden for et undersystem (her: turbinebladene) genererer et drejningsmoment omkring turbinens centrum:

Det er fornuftigt, at kun dele af væskens strømningshastighed, der er vinkelret på turbinens drejepunkt i armenes forstand , kan levere en del af drejningsmomentet. Sådanne aktier er markeret med indekset u .

En integration af formlen giver følgende resultat:

Fra forholdet mellem drejningsmoment og hastighed og ydeevne er beregnet:

med end den størst mulige omkredshastighed i et tværsnit, der overvejes.

Re-integration leverer

eller.

Den sidste ligning kaldes Eulers turbineligning. Din løsning er:

her er det specifikke skovlarbejde, periferihastigheden for den roterende bladspids ved indløbet (indeks 1) og udløbet (indeks 2) samt den anvendelige væskehastighed ved ind- og udstigning.

I virkeligheden skal der for den ru mølledesign også tages hensyn til friktionstabet for det flydende væske.

teknologi

Montering af en dampturbine

Som regel er flere knive fastgjort til et nav, så der skabes et blad eller skovlhjul . Bladene har en buet profil , der ligner en flyvinge.

Hvis møllerne er installeret i et hus med et flow gennem dem, er der en stator foran hvert løbehjulstrin. Styreskovlene stikker ud fra huset ind i det flydende medium og giver det et vinkelmoment (hvirvel). Den hvirvel, der genereres i statoren ( kinetisk energi ) reduceres så fuldstændigt som muligt i det efterfølgende skovlhjul for at drive akslen, som skovlbladene er monteret på via navet. Akslens rotation kan f.eks. Bruges til at drive en generator. I sidste ende omdannes den mekaniske strømningsenergi af vandkraft , damp eller luft til elektrisk energi. Tomgang og løbehjul omtales sammen som en scene . I gas og især dampturbiner er flere sådanne faser forbundet i serie; vandmøller er et-trins. Da statoren står stille, kan dens styreskovle fastgøres til både indersiden og ydersiden af ​​huset og dermed forbinde et leje til skovlhjulets aksel. Fritstående møller (f.eks. I vindkraftværker ) har normalt ikke noget styrehjul og kun et trin. Skovlhjulene er afgørende for klassificering af niveauer - hver er grundlaget for sit eget niveau.

Turbiner kan kobles direkte til højhastighedsgeneratorer , der omdanner mekanisk rotationsenergi til elektrisk energi. Disse højhastigheds, lavpolede generatorer kaldes også turbogeneratorer . En kombination af turbine og turbo generator kaldes et turbo sæt .

Hvis en turbine drives ved hjælp af en kompressor og et forbrændingssystem til gas eller olie , kaldes hele systemet en " gasturbine ". Gasturbiner bruges f.eks. I fly , skibe eller i gas- og oliekraftværker . Turbine jetmotorer er gasturbiner, der driver fly helt eller delvist gennem rekylen af ​​deres accelererede udstødningsgasser ( tryk ). Møllemøller genererer en større del af kraften ved hjælp af en turbinedrevet blæser ("ventilator").

særlige tilfælde

Der var vindmøller, der var designet med kun et rotorblad (og en modvægt), de såkaldte single -wing -enheder .

Ljungström -møllen er en type dampturbine, der fungerer uden styreskovle. Møllen, hvorigennem turbinen flyder radialt fra indersiden til ydersiden, består af to sammenlåsende halvdele, der roterer i modsatte retninger. Skovlbladene på den ene halvdel fungerer som styreklinger til den anden halvdel. I Pelton- og Laval -møllerne reduceres diffusoren til en eller flere dyser.

Typologi

Møller kan differentieres efter forskellige kriterier:

Kompressibilitet af det anvendte medium

Flowretning

Differentiering i henhold til mediumets strømningsretning:

Forholdet mellem væsketryksindløb og udløb

Se også

litteratur

  • Willi Bohl: Fluidmaskiner 1, struktur og funktionsmåde, Vogel Fachbuch Verlag Würzburg, 8. udgave 2002, ISBN 3-8023-1935-4 , kapitel 3.3: Eulers hovedvæskemaskines ligning, tabel 3.1 / S.29 (for motorer og maskiner: Momentligning, teoretisk effekt, hovedturbineligning ifølge Euler)

Weblinks

Wiktionary: Turbine - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser
Commons : Turbiner (turbomaskinekomponent) - samling af billeder, videoer og lydfiler