Reaktionsturbine verstehen

Als besonderer Turbinentyp in Wasserkraftwerken werden Reaktionsturbinen weltweit zur Stromerzeugung eingesetzt. Es wird geschätzt, dass etwa 60 % der in Wasserkraftwerken verwendeten Turbinen Reaktionsturbinen sind, obwohl sie immer noch in Konkurrenz zu Impulsturbinen stehen. Eine Reaktionsturbine ist aus Reihen feststehender Schaufeln und Reihen beweglicher Schaufeln aufgebaut. Diese feststehenden Schaufeln wirken als Düsen und die beweglichen Schaufeln bewegen sich als Folge des empfangenen Dampfimpulses (verursacht durch eine Impulsänderung). Auch wirken sie infolge Expansion und Beschleunigung des Dampfes relativ zu ihnen noch als Düsen. Dies wird weiter erklärt, bleib bei mir!

Heute lernen Sie die Definition, Anwendungen, Funktion, Komponenten, Diagramm, Typen und Arbeitsprinzipien einer Reaktionsturbine kennen. Außerdem lernen Sie die Vor- und Nachteile dieser Reaktionsturbine kennen.

Was ist eine Reaktionsturbine?

Eine Reaktionsturbine arbeitet mit Newtons drittem Bewegungsgesetz (Aktion und Reaktion sind gleich und entgegengesetzt). Das System erzeugt ein Drehmoment als Reaktion auf den Druck und das Gewicht der Flüssigkeit. Bei seiner Arbeit trifft Wasser zuerst auf die feststehenden Schaufeln und dann auf die Düse.

In einer Reaktionsturbine bewirkt die Summe aus potentieller Energie und kinetischer Energie des Wassers aufgrund des Drucks bzw. der Geschwindigkeit, dass sich die Turbinenschaufeln drehen. Der gesamte Körper dieser Turbine ist in Wasser eingetaucht und Änderungen des Wasserdrucks zusammen mit der kinetischen Energie des Wassers bewirken einen Energieaustausch. Anwendungen einer Reaktionsturbine sind normalerweise bei niedrigeren Fallhöhen und höheren Durchflussraten als beim Impulstyp.

Die Turbinenschaufeln oder Laufradschaufeln sind so konstruiert, dass sie wie ein Tragflügel beim Durchströmen von Wasser einseitig eine Kraft erzeugen können. In einem Flugzeug ist die von einem Tragflügel erzeugte Kraft für dessen Auftrieb verantwortlich. In ähnlicher Weise bewirkt hier die Kraft, dass sich die Klingen drehen.

Verschiedene Arten von Reaktionsturbinen haben ihre eigenen idealen Betriebsbedingungen. Zum Beispiel

• Pelton-Turbinen werden bevorzugt, wenn eine niedrige Abflussrate erreicht werden kann und eine hohe Fallhöhe (80–1600 m) verfügbar ist.
• Kaplan-Turbinen erfordern eine hohe Entladungsrate zusammen mit einer niedrigen oder mittleren Fallhöhe (2–70 m).
• Francis-Turbine arbeitet an mittlerer Durchflussrate und mittlerer Fallhöhe. Francis-Turbine ist eine Kombination aus Impuls- und Reaktionsturbinen.

Francis-Turbinen sind die am weitesten verbreiteten Turbinen, da sie den höchsten Wirkungsgrad bieten und auch unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen arbeiten können.

Anwendungen der Reaktionsturbine

Die verschiedenen Anwendungen einer Reaktionsturbine umfassen die folgenden:

• Windkraftmühlen zur Stromerzeugung.
• Auch zur Stromerzeugung in Wasserkraftwerken.
• Reaktionsturbinen werden verwendet, um eine maximale Leistungsabgabe aus einer niedrigen verfügbaren Wassersäule und hoher Geschwindigkeit zu erzielen.

Hinweis :Die primäre Funktion einer Reaktionsturbine ist die Stromerzeugung.

Komponenten der Reaktionsturbine

Nachfolgend sind die Hauptkomponenten der Reaktionsturbine und ihre Funktion aufgeführt.

Spiralgehäuse:

diese Bauteile der Reaktionsturbine haben entlang des Umfangs eine gleichmäßig abnehmende Querschnittsfläche. Diese abnehmende Querschnittsfläche gewährleistet eine gleichmäßige Wassergeschwindigkeit, die auf die Laufradschaufeln trifft. Es gibt eine Öffnung für den Wasserfluss in die Laufradschaufeln vom Beginn des Gehäuses, was bewirkt, dass der Druck abnimmt, wenn es sich zusammen mit dem Gehäuse bewegt. Die Reduzierung seiner Querschnittsfläche entlang seines Umfangs, um den Druck zu vereinheitlichen, daher einen gleichmäßigen Impuls oder eine gleichmäßige Geschwindigkeit, die auf die Laufradschaufeln trifft.

Leitschaufeln:

Im Spiralgehäuse sind Leitschaufeln angebracht, um sicherzustellen, dass das auf die Laufradschaufeln auftreffende Wasser eine Richtung entlang der Länge der Turbinenachse hat. Andernfalls würde die Strömung stark wirbeln, wenn sie sich durch ein Spiralgehäuse bewegt, wodurch sie nicht effizient genug wäre, um Laufradschaufeln zu drehen. In modernen Turbinen sind die Winkel dieser Leitschaufeln einstellbar, wodurch die Wasserdurchflussmenge einstellbar ist.

Läuferblätter:

Laufradschaufeln sind wichtige Komponenten einer Reaktionsturbine. Tatsächlich gilt es als das Herz der Reaktionsturbine. Die Form der Laufradschaufeln nutzt die Druckenergie des Wassers zum Antrieb der Turbine. Ihr Design ist sehr wichtig und spielt eine große Rolle bei der Entscheidung über die Effizienz einer Turbine. In der modernen Version können diese Schaufeln um ihre Achse neigen, wodurch die auf sie wirkende Druckkraft je nach Belastung und verfügbarem Druck variieren kann.

Zugrohr:

Ein Saugrohr verbindet den Läuferausgang mit dem Heckkanal und hat entlang seiner Länge eine vergrößerte Querschnittsfläche. Das aus den Laufradschaufeln austretende Wasser hat einen beträchtlich niedrigen Druck, seine sich erweiternde Querschnittsfläche stellt den Druck wieder her, wenn es in Richtung des Unterlaufs fließt.

Schema einer Reaktionsturbine:

Arten von Reaktionsturbinen

Nachfolgend sind die verschiedenen Arten von Reaktionsturbinen aufgeführt

Propellerturbinen:

Reaktionsturbinen vom Propellertyp haben normalerweise einen Strömungsweg mit 3 bis 6 Blättern, wobei das Wasser in ständigem Kontakt mit allen Blättern steht. Propellerturbinen können nur dort installiert werden, wo Last und Höhe konstant sind. Seine Energieeffizienzkurve ist im Teillastbereich sehr spitz. Was bedeutet, schlechte Leistung im System.

Kaplan-Turbinen können unter verschiedenen Lastbedingungen hohe Wirkungsgrade erreichen, indem die Schaufeln während ihres Betriebs richtig eingestellt werden. Denn der Blattwinkel kann an die benötigte Leistung angepasst werden.

Francis-Turbinen:

Diese Typen von Reaktionsturbinen sind eine modifizierte Version der Propellerturbine, da das Wasser radial und axial in das Laufrad strömt. Bei seiner Arbeitsweise sind die Strömungskanäle im Allgemeinen in Spiralgehäuse mit innen verstellbaren Einflussschaufeln eingelassen.

Diese Arten von Reaktionsturbinen haben einen Rotor mit neun oder mehr feststehenden Schaufeln. Wasser beginnt direkt über und um den Läufer herum, der dann fällt und sich dreht.

Schwerkraftturbinen:

Diese Reaktionsturbinentypen wandeln Schwerkraft in Rotationskraft um. Bei seiner Arbeit wird also die kinetische Energie der Schwerkraft in Elektrizität umgewandelt.

Glühbirnenturbinen:

Rohrturbinentypen sind Varianten von Propellerturbinen. Der Rohrturbinengenerator ist in einem stromlinienförmigen, wasserdichten Stahlgehäuse eingeschlossen und abgedichtet, das sich in der Kanalmitte befindet. Dieser Generator wird durch einen Verstellpropeller am stromabwärtigen Ende des Ventils angetrieben. Die Richtung des Wassereintritts und -austritts in das System ist praktisch unverändert oder sehr gering. Seine Kompaktheit bietet mehr Flexibilität bei der Gestaltung von Kraftpaketen.

Straflo-Turbinen:

Diese Reaktionsturbinentypen sind Axialturbinen mit feststehenden Schaufeln. Sein Generator befindet sich außerhalb des Wasserkanals und ist direkt mit dem Laufrad der Turbine verbunden.

Röhrenturbinen:

Bei dieser Reaktionsturbine wird die Druckleitung kurz nach und vor dem Strömungspfad abgeknickt, was eine gerade Verbindung zum Generator ermöglicht.

Funktionsprinzip der Reaktionsturbine

Die Funktionsweise einer Reaktionsturbine ist weniger komplex und leicht verständlich. Bei seiner Arbeit ein Rotor mit beweglichen Düsen, der Wasser mit hohem Druck freisetzt. Wenn das Wasser die Düsen verlässt, erfahren sie eine Reaktionskraft, die den Rotor mit sehr hoher Geschwindigkeit dreht. Außerdem wird durch das Fluid, das sich auf den Laufradschaufeln bewegt, eine Reaktionskraft erzeugt. Die an den Laufradschaufeln erzeugte Reaktionskraft bewirkt, dass sich das Laufrad dreht. Die Flüssigkeit gelangt nach dem Bewegen über die Laufradschaufeln in das Saugrohr und schließlich zum Trail Race.

Sehen Sie sich das Video unten an, um mehr über die Funktionsweise der Reaktionsturbine zu erfahren:

Vor- und Nachteile der Reaktionsturbine

Vorteile:

Nachfolgend sind die Vorteile der Reaktionsturbine und ihrer verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

• Hohe hydraulische Effizienz.
• Hohe Arbeitsgeschwindigkeit.
• Das Design ist weniger komplex.
• Klingen haben eine hohe Effizienz.
• Es wird weniger Platz benötigt.
• Verwendet ein ölfreies Abgassystem.
• Tragbare Größe.
• Fähig, hohe Temperaturen und Drücke zu verwenden.

Nachteile:

Trotz der guten Vorteile einer Reaktionsturbine treten immer noch einige Einschränkungen auf. Nachfolgend sind die Nachteile einer Reaktionsturbine in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt.

• Erfordern viel Wartung
• Kavitationsprobleme treten auf.
• Die Wartungskosten sind hoch.
• Schubkraft wird erzeugt.
• Keine symmetrischen Klingen.

Schlussfolgerung

Eine Reaktionsturbine arbeitet mit Newtons drittem Bewegungsgesetz (Aktion und Reaktion sind gleich und entgegengesetzt). Das System erzeugt ein Drehmoment als Reaktion auf den Druck und das Gewicht der Flüssigkeit. Dabei trifft Wasser zuerst auf die feststehenden Schaufeln und dann auf die Düse. Das ist alles für diesen Beitrag, in dem ich die Definition, Funktion, Anwendungen, Komponenten, Diagramme, Typen und Funktionsweise einer Reaktionsturbine besprochen habe. Vor- und Nachteile dieser Reaktionsturbine.

Ich hoffe, Sie haben viel von diesem Artikel mitgenommen, wenn ja, teilen Sie ihn bitte mit anderen Studenten. Danke fürs Lesen, bis zum nächsten Mal!