تurbina بخاری

بخاری توربین یک موتور اصلی محبوب در نیروگاه‌های تولید برق با استفاده از بخار است. ظرفیت بخاری توربین ممکن است از ۵ مگاوات تا ۲۰۰۰ مگاوات متغیر باشد.

مزایای بخاری توربین نسبت به موتور دیزل عبارتند از:

1. اندازه بخاری توربین بسیار کوچکتر از اندازه یک موتور دیزل هم‌قدرت است. اندازه یک توربین بخار ۳۰ مگاواتی مشابه با یک موتور دیزل ۵ مگاواتی است.

2. از نظر ساختار، بخاری توربین بسیار ساده‌تر از یک موتور دیزل است. محور چرخان، پره‌ها و دریچه کنترل بخار سه مؤلفه اساسی یک توربین بخار هستند.

3. در صورت نصب و همسویی صحیح قطعات چرخان سیستم، توربین بخار از لرزش کمتری نسبت به موتور دیزل رنج می‌برد.

4. سرعت یک توربین بخار می‌تواند بسیار بیشتر از سرعت یک موتور دیزل باشد. سرعت استاندارد توربین بخار در یک ایستگاه تولید برق الکتریکی در آمریکا ۳۶۰۰ دور در دقیقه و در بریتانیا ۳۰۰۰ دور در دقیقه است، در حالی که بالاترین سرعت استاندارد یک موتور دیزل برای همان منظور ۲۰۰ دور در دقیقه است.

5. کنترل توربین بخار بسیار ساده‌تر از کنترل یک موتور دیزل است. برای این منظور از یک دریچه کنترل استفاده می‌شود. این دریچه در خط ورودی بخار نصب شده است. این دریچه کنترل جریان بخار به توربین را مدیریت می‌کند. یک دریچه توقف قبل از دریچه کنترل نصب شده است. وظیفه دریچه توقف مسدود کردن کل جریان بخار به توربین در صورت بروز هرگونه ناهماهنگی است. دریچه توقف یک دریچه اضطراری است.

بخار با فشار و دما بالا وارد توربین می‌شود. پس از انجام کار مورد نظر چرخاندن محور، بخار با فشار و دما بسیار پایین‌تر خارج می‌شود. بخار ممکن است با فشار ۱۸۰۰ پاسکال و دمای ۱۰۰۰ درجه فارنهایت وارد توربین شود و فشار و دمای بخار خروجی ممکن است به ترتیب ۱ پاسکال و ۱۰۰ درجه فارنهایت باشد.

اصول کاری توربین بخار

در یک موتور بخار بازگشتی، بخار تحت فشار روی پیستون عمل می‌کند و حرکت مکانیکی پیستون را ایجاد می‌کند. ایده‌آل‌اً، در یک سیستم بازگشتی از عملکرد دینامیکی بخار استفاده نمی‌شود. اما در مورد یک توربین بخار، از عملکرد دینامیکی بخار که به طور ناگهانی گسترش یافته است، به طور اصلی برای انجام کار مکانیکی استفاده می‌شود.

در یک توربین بخار، بخار در نازل‌ها گسترش می‌یابد و بنابراین انرژی جنبشی کسب می‌کند و فشار خود را از دست می‌دهد. بخار در حین گسترش از انرژی داخلی خود انرژی جنبشی می‌گیرد. پره‌های توربین مانع حرکت بخار می‌شوند و بنابراین مجبور می‌کنند تا جهت جریان خود را تغییر دهند. به عبارت دیگر، حرکت بخار نیرویی بر روی پره‌های توربین وارد می‌کند. می‌توان گفت که حرکت بخار گسترش یافته نیروی محرک توربین بخار است.

گسترش بخار و تغییر جهت حرکت ممکن است یک بار در یک مرحله یا چندین بار در مراحل مختلف در ارتباط با نوع توربین اتفاق بیفتد.

وقتی تنها یک فرصت برای گسترش بخار در یک توربین وجود دارد و فشار بخار در طول فرآیند بعد از گسترش آن از طریق نازل‌ها یکنواخت باقی می‌ماند، توربین را توربین ضربه‌ای تک مرحله‌ای می‌نامند. در توربین ضربه‌ای، بخار با فشار و دما بالا که از سر نازل خارج می‌شود گسترش می‌یابد و یک جت بخار ایجاد می‌کند که مستقیماً به پره‌های متحرک برخورد می‌کند و باعث چرخش محور توربین می‌شود.

نوع دیگری از توربین وجود دارد که در آن بخار در طول فرآیند گسترش می‌یابد. در اینجا، گسترش بخار زمانی اتفاق می‌افتد که از طریق پره‌های توربین عبور می‌کند. در حین گسترش، انرژی داخلی بخار به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود و بنابراین محور توربین با عملکرد پروپلر چرخانده می‌شود.

این نوع توربین را توربین واکنشی می‌نامند. در این نوع توربین‌ها، دو مجموعه پره وجود دارد. یک مجموعه پره‌های ثابت به بخش‌های ثابت توربین متصل شده‌اند و مجموعه دیگر پره‌های متحرک به روتور توربین متصل شده‌اند. گسترش بخار در فضایی که توسط پره‌های ثابت و متحرک تشکیل شده است اتفاق می‌افتد.

معمولاً یک توربین عملی دو مؤلفه مهم نازل و پره دارد. نازل یک دستگاه است که در ورودی بخار توربین نصب شده است. بخار با دما و فشار بالا و انرژی جنبشی ناچیز با کمک نازل‌ها گسترش می‌یابد، فشار خود را از دست می‌دهد و بنابراین انرژی جنبشی کافی برای انجام کار مکانیکی کسب می‌کند.

پره‌های توربین نیز به عنوان واگرها شناخته می‌شوند. این امر به این دلیل است که بخار دینامیکی وقتی به پره‌ها برخورد می‌کند، منحرف می‌شود. انرژی مکانیکی بخار گسترش یافته در پره‌های توربین استخراج می‌شود.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.