冲动涡轮机与反应涡轮机
涡轮机是一类用于通过使用转子机制将流体流体中能量转换为机械能的能量的涡轮机械。通常,涡轮机将流体的热能或动能转换为工作。燃气轮机和汽轮机是热涡轮机器,在工作流体的焓变化中产生了工作;即压力形式的流体的势能被转化为机械能。
轴向流动涡轮机的基本结构旨在在提取能量时允许连续流动流动。在热涡轮机中,在高温下的工作流体和压力是通过一系列转子指向的,这些转子由安装在轴上连接的旋转盘上的倾斜叶片组成。在每个转子磁盘之间,固定叶片安装,充当喷嘴并引导流体流动。
使用许多参数对涡轮机进行了分类,并且脉冲和反应分裂基于将液体能量转化为机械能的方法。当对转子叶片的影响时,冲动涡轮机从流体的脉冲中完全产生机械能。反应涡轮机利用喷嘴的流体在定子轮上产生动量。
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冲动涡轮机在对转子叶片上影响时通过改变流体流的方向来转换流体的能量。动量的变化导致涡轮叶片的冲动,转子移动。该过程是使用纽顿第二定律来解释的。
在一个冲动式汽轮机,流体的速度s increased by passing through a series of nozzles before being directed to the rotor blades. The stator blades act as the nozzles and increase the velocity by reducing the pressure. Fluid stream with higher velocity (momentum) then impacts with the rotor blades, to transfer the momentum to the rotor blades. During these stages, the fluid properties undergo changes which are characteristic to the impulse turbines. The pressure drop occurs completely in the nozzles (i.e the stators), and the velocity increases significantly in the stators and drops in the rotors. In essence, the impulse turbines only convert the kinetic energy of fluid, not the pressure.
Pelton Wheels和De Laval涡轮机是冲动涡轮机的例子。
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当流体发生动量变化时,反应涡轮通过转子叶片上的反应转化流体的能量。可以将此过程与火箭的废气在火箭上的反应进行比较。反应涡轮机的过程最好使用牛顿的第二定律来解释。
一系列喷嘴增加了定子阶段流体流的速度。这会产生压力下降和速度增加。然后将流体流引向转子叶片,后者也充当喷嘴。这进一步降低了压力,但是由于动能向转子叶片的转移,速度也下降。在反应涡轮机中,不仅是流体的动能,而且压力形式的流体中的能量也被转化为转子轴的机械能。
Francis turbine, Kaplan turbine, and many of the modern steam turbines belong to this category.
在现代涡轮设计中,使用操作原理来产生最佳能量输出,并且涡轮机的性质由涡轮机的反应程度(λ)表示。参数基本上是转子阶段和定子阶段的压降之间的比率。
λ=(转子阶段的焓变) /(定子阶段的焓变)
脉冲涡轮机和反应涡轮机有什么区别?
In an impulse turbine, pressure (enthalpy) drop occurs completely in the stator stage, and in reaction turbine pressure (enthalpy) drops in both rotor and stator stages. {If the fluid is compressible, (usually) the gas expands in both rotor and stator stages in reaction turbines.}
The reaction turbines have two sets of nozzles (in the stator and rotor) while impulse turbines have nozzles only in the stator.
In reaction turbines, both pressure and kinetic energy are converted to shaft energy while, in impulse turbines, only the kinetic energy is used to generate shaft energy.
使用牛顿的第三定律来解释冲动涡轮机的操作,并使用牛顿的第二定律来解释反应涡轮机。
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