Differenza tra turbina a impulsi e turbina a reazione

Turbina a turbina contro turbina a reazione
 

Le turbine sono una classe di macchine turbo utilizzate per convertire l'energia in un fluido che scorre in energia meccanica mediante l'uso di meccanismi del rotore. Le turbine, in generale, convertono l'energia termica o cinetica del fluido in lavoro. Le turbine a gas e le turbine a vapore sono macchine a turbo termico, in cui il lavoro viene generato dal cambiamento di entalpia del fluido di lavoro; cioè l'energia potenziale del fluido sotto forma di pressione viene convertita in energia meccanica.

La struttura di base di una turbina a flusso assiale è progettata per consentire un flusso continuo di fluido durante l'estrazione dell'energia. Nelle turbine termiche, il fluido di lavoro ad alta temperatura e una pressione viene diretto attraverso una serie di rotori costituiti da pale inclinate montate su un disco rotante fissato all'albero. Tra ogni disco del rotore, vengono montate delle pale fisse che fungono da ugelli e guidano il flusso del fluido.

Le turbine sono classificate utilizzando molti parametri e la divisione di impulso e reazione si basa sul metodo di conversione dell'energia di un fluido in energia meccanica. Una turbina ad impulsi genera energia meccanica completamente dall'impulso del fluido quando colpisce le pale del rotore. Una turbina di reazione utilizza il fluido dall'ugello per creare la quantità di moto sulla ruota dello statore.

Ulteriori informazioni su Impulse Turbine

Le turbine ad impulsi convertono l'energia del fluido sotto forma di pressione cambiando la direzione del flusso del fluido quando viene colpito dalle pale del rotore. Il cambiamento della quantità di moto provoca un impulso sulle pale della turbina e il rotore si muove. Il processo è spiegato usando la seconda legge newton.

In una turbina ad impulsi, la velocità del fluido viene aumentata passando attraverso una serie di ugelli prima di essere diretta alle pale del rotore. Le pale dello statore agiscono come gli ugelli e aumentano la velocità riducendo la pressione. Flusso fluido con maggiore velocità (quantità di moto), quindi impatti con le pale del rotore, per trasferire la quantità di moto alle pale del rotore. Durante queste fasi, le proprietà del fluido subiscono cambiamenti che sono caratteristici delle turbine ad impulso. La caduta di pressione si verifica completamente negli ugelli (vale a dire gli statori) e la velocità aumenta in modo significativo negli statori e nelle cadute nei rotori. In sostanza, le turbine ad impulso convertono solo l'energia cinetica del fluido, non la pressione.

Le ruote Pelton e le turbine de Laval sono esempi delle turbine ad impulso.

Maggiori informazioni su Reaction Turbine

Le turbine di reazione convertono l'energia del fluido dalla reazione sulle pale del rotore, quando il fluido subisce una variazione di quantità di moto. Questo processo può essere paragonato alla reazione su un razzo dal gas di scarico del razzo. Il processo delle turbine di reazione è meglio spiegato usando la seconda legge di Newton.

Una serie di ugelli aumenta la velocità del flusso di fluido nello stadio di statore. Questo crea una caduta di pressione e un aumento della velocità. Quindi il flusso del fluido viene diretto alle pale del rotore, che fungono anche da ugelli. Ciò riduce ulteriormente la pressione, ma anche la velocità diminuisce a seguito del trasferimento di energia cinetica alle pale del rotore. Nelle turbine di reazione, non solo l'energia cinetica del fluido, ma anche l'energia nel fluido sotto forma di pressione viene convertita in energia meccanica dell'albero del rotore.

La turbina Francis, la turbina Kaplan e molte delle moderne turbine a vapore appartengono a questa categoria.

Nella moderna progettazione di turbine, i principi di funzionamento sono utilizzati per generare una produzione di energia ottimale e la natura della turbina è espressa dal grado di reazione (Λ) della turbina. Il parametro è fondamentalmente il rapporto tra la caduta di pressione nello stadio del rotore e lo stadio dello statore.

Λ = (cambiamento dell'entalpia nello stadio del rotore) / (cambiamento dell'entalpia nello stadio dello statore)

Qual è la differenza tra Impulse Turbine e la Reaction Turbine?

In una turbina a impulsi, la caduta di pressione (entalpia) avviene completamente nello stadio di statore e nella pressione di reazione della turbina (entalpia) cala in entrambi gli stadi del rotore e dello statore. Se il fluido è comprimibile, (di solito) il gas si espande negli stadi del rotore e dello statore nelle turbine di reazione.

Le turbine di reazione hanno due serie di ugelli (nello statore e nel rotore) mentre le turbine impulsive hanno ugelli solo nello statore.

Nelle turbine di reazione, sia la pressione che l'energia cinetica vengono convertite in energia dell'albero mentre, nelle turbine ad impulso, viene utilizzata solo l'energia cinetica per generare energia dell'albero.

L'operazione della turbina ad impulsi è spiegata usando la terza legge di Newton e le turbine di reazione sono spiegate usando la seconda legge di Newton.