Ångturbin
Ångturbinen är en favoritdrivkraft i ångkraftverk. Ångturbinen kan ha en kapacitet mellan 5 megawatt och 2000 megawatt.
Fördelarna med en ångturbin jämfört med en dieselmotor är följande.
Storleken på en ångturbin är mycket mindre än den på en motsvarande dieselmotor. Storleken på en 30-megawatt ångturbin är samma som en 5-megawatt dieselmotor.
Konstruktionstekniskt sett är ångturbinen mycket enklare än en dieselmotor. Rotaxeln, bladen och ångkontrollventilen är de tre viktigaste komponenterna i en ångturbin.
En ångturbin drabbas av mindre vibrationer än en dieselmotor om de roterande delarna i systemet är korrekt installerade och justerade.
Hastigheten hos en ångturbin kan vara mycket högre än den hos en dieselmotor. Den standardhastighet för en ångturbin som används i ett elektricitetsproduktionsanläggning är 3600 varv per minut i USA och 3000 varv per minut i Storbritannien, medan den högsta standardhastigheten för en dieselmotor som används för samma ändamål är 200 varv per minut.
Kontrollen av en ångturbin är mycket enklare än den av en dieselmotor. Ett kontrollventil används för detta ändamål. Ventilen är monterad i inmatningslinjen för ången. Denna kontrollventil styr flödet av ånga till turbinen. Det finns ett stoppventil installerat före kontrollventilen. Funktionen hos stoppventilen är att blockera hela flödet av ånga till turbinen vid eventuella avvikelser. Stoppventilen är en nödventil.
Ången går in i turbinen under hög tryck och temperatur. Efter att ha utfört det önskade arbetet med att rotera roteraren utmattas ången med mycket lägre tryck och temperatur. Ången kan gå in i turbinen med ett tryck och temperatur på 1800 Pa respektive 1000oF, och trycket och temperaturen på utmattade ånga kan vara 1 Pa respektive 100oF.
Arbetsprincip för ångturbin
I en reciproker ångmaskin verkar pressuriserad ånga på pistongen vilket orsakar mekanisk rörelse av pistongen. Idealiskt sett används ingen dynamisk verkan av ången i ett reciprok system. Men i fallet med en ångturbin utnyttjas huvudsakligen den dynamiska verkan av plötsligt expanderad ånga för att utföra mekaniskt arbete.
I en ångturbin expanderar ången i näslarna och får därför kinetisk energi och förlorar sitt tryck. Ången får kinetisk energi under sin expansion från sin interna entalpi. Bladen i turbinen hindrar ångans rörelsemängd och tvingar ången att ändra riktningen av sitt flöde. Med andra ord, ångans rörelsemängd orsakar en kraft på turbinens blad. Vi kan säga att rörelsemängden av expanderad ånga är drivkraften för en ångturbin.
Expansionen av ånga och ändringen av rörelsemängdens riktning kan inträffa en gång i en enda etapp eller flera gånger i olika etapper beroende på typen av turbin.
När det bara finns ett utrymme för expansion av ånga i en turbin och trycket på ången förblir konstant genom hela processen efter att den har expanderat genom näslarna, kallas turbinen enendestagsimpulsturbin. I impulsturbin expanderar högtrycks, högtempererad ånga som kommer ur näslhuvudet och bildar en ångstråle som direkt träffar de rörliga bladen, vilket orsakar rotation av turbinens rotor.
Det finns en annan typ av turbin där ången expanderar genom hela processen. Här sker expansionen av ången när den passerar genom turbinens blad. Under expansionen konverteras ångens entalpi till kinetisk energi, vilket leder till att turbinens rotor roterar med propellerverkan.
Denna typ av turbin kallas reaktionsturbin. I denna typ av turbiner finns det två uppsättningar blad. En uppsättning är fasta blad som är fastmonterade till de stationära delarna av turbinen, och en annan uppsättning är rörliga blad som är fastmonterade till rotorn av turbinen. Expansionen av ånga sker i det utrymme som bildas av de fasta och rörliga bladen.
Vanligtvis har en praktisk turbin två viktiga komponenter, nämligen näslar och blad. Näslan är en enhet som är monterad vid ånginmatningen av en turbin. Högtempererad, högtrycksånga med försumbar kinetisk energi expanderar, förlorar tryck och får därför tillräcklig kinetisk energi för att utföra mekaniskt arbete med hjälp av näslarna.
Bladen i turbinerna kallas också deflektor. Detta beror på att den dynamiska ången avleds när den träffar bladen. Den mekaniska energin av expanderad ånga extraheras vid turbinens blad.
Ut
