Tua bin xung lực so với Tua bin phản ứng
Tua bin là một loại máy móc tuabin được sử dụng để chuyển đổi năng lượng trong chất lỏng chảy thành năng lượng cơ học bằng cách sử dụng các cơ cấu rôto. Nói chung, tuabin chuyển đổi nhiệt năng hoặc động năng của chất lỏng thành công. Tua bin khí và tua bin hơi là máy móc tuabin nhiệt, nơi công được tạo ra từ sự thay đổi entanpi của chất lỏng làm việc; tức là thế năng của chất lỏng ở dạng áp suất được chuyển thành cơ năng.
Cấu trúc cơ bản của tuabin dòng hướng trục được thiết kế để cho phép dòng chất lỏng liên tục trong khi chiết xuất năng lượng. Trong tuabin nhiệt, chất lỏng làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất được dẫn qua một loạt các rôto gồm các cánh góc gắn trên một đĩa quay gắn với trục. Ở giữa mỗi đĩa rôto, các cánh tĩnh được gắn, hoạt động như vòi phun và hướng dẫn dòng chất lỏng.
Tua bin được phân loại bằng nhiều thông số, và sự phân chia xung lực và phản ứng dựa trên phương pháp chuyển đổi năng lượng của chất lỏng thành cơ năng. Tua bin xung lực tạo ra năng lượng cơ hoàn toàn từ xung động của chất lỏng khi tác động vào các cánh rôto. Tua bin phản ứng sử dụng chất lỏng từ vòi phun để tạo động lượng trên bánh xe stato.
Thông tin thêm về Tua bin xung lực
Tua bin xung chuyển đổi năng lượng của chất lỏng dưới dạng áp suất bằng cách thay đổi hướng của dòng chất lỏng khi tác động vào các cánh rôto. Sự thay đổi động lượng dẫn đến xung lực trên các cánh tuabin và rôto chuyển động. Quá trình này được giải thích bằng cách sử dụng luật thứ hai newtons.
Trong tuabin xung lực, vận tốc của chất lỏng được tăng lên bằng cách đi qua một loạt các vòi phun trước khi được dẫn đến các cánh rôto. Các cánh stato hoạt động như các vòi phun và tăng vận tốc bằng cách giảm áp suất. Dòng chất lỏng có vận tốc (động lượng) cao hơn sau đó tác động với các cánh rôto, để truyền động lượng đến các cánh rôto. Trong các giai đoạn này, đặc tính chất lỏng trải qua những thay đổi đặc trưng cho tuabin xung lực. Sự giảm áp suất xảy ra hoàn toàn trong các vòi phun (tức là các stato), và vận tốc tăng đáng kể trong các stato và giảm xuống trong các rôto. Về bản chất, các tua bin xung lực chỉ chuyển đổi động năng của chất lỏng chứ không phải áp suất.
Bánh xe Pelton và tuabin de Laval là những ví dụ về tuabin xung lực.
Thông tin thêm về Tua bin phản ứng
Tua bin phản ứng chuyển đổi năng lượng của chất lỏng bằng phản ứng trên các cánh rôto, khi chất lỏng trải qua sự thay đổi động lượng. Quá trình này có thể được so sánh với phản ứng trên tên lửa bởi khí thải của tên lửa. Quy trình của các tuabin phản ứng được giải thích tốt nhất bằng cách sử dụng định luật thứ hai của Newton.
Một loạt các vòi phun làm tăng vận tốc của dòng chất lỏng trong giai đoạn stato. Điều này tạo ra sự giảm áp suất và tăng vận tốc. Sau đó, dòng chất lỏng được dẫn đến các cánh rôto, chúng cũng hoạt động như vòi phun. Điều này làm giảm thêm áp suất, nhưng vận tốc cũng giảm do chuyển động năng cho các cánh rôto. Trong tuabin phản ứng, không chỉ động năng của chất lỏng mà cả năng lượng trong chất lỏng ở dạng áp suất cũng được chuyển thành cơ năng của trục rôto.
Tua bin Francis, tuabin Kaplan và nhiều tuabin hơi nước hiện đại thuộc loại này.
Trong thiết kế tuabin hiện đại, các nguyên tắc hoạt động được sử dụng để tạo ra sản lượng năng lượng tối ưu và bản chất của tuabin được thể hiện bằng mức phản lực (Λ) của tuabin. Tham số về cơ bản là tỷ số giữa độ sụt áp trong giai đoạn rôto và giai đoạn stato.
Λ=(thay đổi entanpi trong giai đoạn rôto) / (thay đổi entanpi trong giai đoạn stato)
Sự khác biệt giữa Tua bin xung lực và Tua bin phản ứng là gì?
Trong tuabin xung lực, sự giảm áp suất (entanpi) xảy ra hoàn toàn ở giai đoạn stato, và trong tuabin phản ứng, áp suất tuabin phản ứng (entanpi) giảm ở cả giai đoạn rôto và stato. {Nếu chất lỏng có thể nén được, (thường) khí nở ra ở cả giai đoạn rôto và stato trong tuabin phản ứng.}
Tua bin phản ứng có hai bộ vòi phun (ở stato và rôto) trong khi tua-bin xung lực chỉ có vòi phun ở stato.
Trong tuabin phản ứng, cả áp suất và động năng đều được chuyển đổi thành năng lượng trục trong khi ở tuabin xung lực, chỉ động năng được sử dụng để tạo ra năng lượng trục.
Hoạt động của tuabin xung lực được giải thích bằng định luật thứ ba của Newton và tuabin phản ứng được giải thích bằng định luật thứ hai của Newton.
