Dinge, die Sie über Impulsturbinen wissen müssen

Impulsturbine ist eine der einfachsten Turbinen, die zusammen mit Reaktionsturbinen als Wasserturbinen klassifiziert werden. Diese Turbinen werden basierend darauf gruppiert, wie die Energie zwischen dem Fluid und der Turbine ausgetauscht wird. Sie werden installiert, um die potentielle Energie und die kinetische Energie des Wasserflusses in mechanische Arbeit umzuwandeln. Wasserkraftwerke verwenden häufig eine Impulsturbine, die zum Pumpen von Wasser verwendet werden kann.

Heute lernen Sie die Definition, Anwendungen, Funktion, Komponenten, Diagramm, Typen und das Arbeitsprinzip einer Impulsturbine kennen. Außerdem lernen Sie die Vor- und Nachteile dieser Freistoßturbine in ihren verschiedenen Anwendungen kennen.

Was ist eine Impulsturbine?

Eine Impulsturbine ist ein Gerät, das die kinetische Energie der Flüssigkeit nutzt, um die Schaufeln durch die Düse zu treffen. In diesen Turbinen arbeitet eine Reihe rotierender Maschinen bei atmosphärischem Druck. Sie eignen sich für hohe Förderhöhen und niedrige Durchflussraten. Impulsturbinen arbeiten auf der Grundlage der Änderung von Geschwindigkeitsvektoren, d. h. die potentielle Energie des Wassers (oder anderer Fluidquellen, z. B. Dampf) wird in Abhängigkeit von der Höhe des Wasserfalls durch eine oder mehrere Düsen in kinetische Energie umgewandelt.

Wenn das Wasser mit hoher Geschwindigkeit auf die Turbinenschaufeln trifft, dreht sich die Turbine und eine mit dem Generator verbundene Welle ermöglicht die Stromerzeugung. Dies macht es geeignet, um Energie aus den Bedingungen mit hoher Förderhöhe und niedrigem Durchfluss zu extrahieren.

Es gibt drei Arten von Impulsturbinen:Pelton, Turgo und Cross-Flow. Der Aufbau von Pelton- und Turgo-Turbinen ist sehr ähnlich. Eine Querstromturbine ist jedoch eine modifizierte Version einer Impulsturbine, die als Impulsturbine klassifiziert wird. Dies liegt an der Rotation des Laufrads bei atmosphärischem Druck und nicht als Unterwasserturbine.

Anwendungen der Impulsturbine

Die Anwendungen einer Impulsturbine sind weit verbreitet für die elektrische Energieerzeugung. Tatsächlich wird ein großer Teil der weltweiten elektrischen Energie von Turbogeneratoren erzeugt.

Die Haupttriebwerke des Space Shuttles verwendeten Turbopumpen (eine Maschine, die aus einer Pumpe besteht, die von einem Turbinentriebwerk angetrieben wird), um die Treibmittel (flüssiger Sauerstoff und flüssiger Wasserstoff) in die Brennkammer des Triebwerks zu leiten.

Wasserturbinen werden in Wasserkraftwerken eingesetzt. Sie verwenden Wasser als Arbeitsmedium. Schließlich,

Dampfturbinen werden in Kern- und Wärmekraftwerken eingesetzt. Wasser wird zu Dampf erhitzt und dann durch Turbinen geleitet, um Strom zu erzeugen.

Hinweis :Die Hauptfunktion einer Impulsturbine ist die Stromerzeugung und das Pumpen von Wasser.

Komponenten der Impulsturbine

Nachfolgend sind die Hauptkomponenten einer Impulsturbine sowie ihre Funktionen aufgeführt:

Läufer:

Dieser Teil in einer Impulsturbine ist wie eine kreisförmige Scheibe, an der eine Reihe gekrümmter Schaufeln befestigt sind. In der Mitte befindet sich eine Zylinderwelle, die ebenso wie der Läufer aus Edelstahl besteht. Nun, das Laufrad kann aus Gusseisen bestehen, wenn die Förderhöhe geringer ist.

Eimer:

Die Schaufeln sind wie ein Satz löffelförmiger Tassen, die um das Laufrad herum montiert sind, um Energie zwischen der Flüssigkeit und der Turbine auszutauschen. Das Fluid trifft mit hoher Geschwindigkeit auf diese Schaufeln, nachdem es die Düse verlassen hat, wodurch die Turbinenschaufeln rotieren und am äußeren Rand der Schaufel austreten. Das Turbinendesign bestimmt die Richtungsänderung des Fluids beim Austritt im Vergleich zum Aufprallwinkel. Der größte Impuls wird bei einem Winkel von 180 Grad erreicht.

Düse:

Die Funktion einer Düse in einer Impulsturbine besteht darin, den Fluidstrom einzustellen, zu modifizieren und auszustoßen, um auf die Schaufeln zu treffen. Es ist ein wichtiger Teil dieser Turbine, der Druckänderungen verursacht und die Umwandlung der Förderhöhe in kinetische Energie ermöglicht. Ein als Speer bezeichnetes Teil in diesem Gerät wird verwendet, um das Volumen des Wasserstrahls einzustellen, der die Eimer erreicht. Diese Düsen bestehen aus Wolframcarbid, das sehr hart ist und erosiven Partikeln widerstehen kann.

Gehäuse:

Das Gehäuse einer Impulsturbine dient als Schutzschild über der Turbine, um zu verhindern, dass Wasser herausspritzt. Es leitet es auch zum Überlauf, der für das zusätzliche Wasser vorhanden ist, um die strukturelle Integrität des Damms zu schützen. Im Allgemeinen wird dieses Teil aus Gusseisen hergestellt.

Druckleitung:

Das Teil wird in Wasserkraftwerken häufig als Rohre und Kanäle verwendet, die Wasser aus Dämmen und Stauseen oder Turbinen befördern. Darin fließt Wasser mit sehr hohem Druck. Schieber bestehen normalerweise aus Stahl

Schaubild Impulsturbine:

Arten von Impulsturbinen

Nachfolgend sind die verschiedenen Arten von Impulsturbinen, die in Wasserkraftwerken verwendet werden, sowie ihre Funktionsweise aufgeführt:

Pelton:

Eine Pelton-Turbine hat ihre Hauptkomponenten als Laufrad, Düse und Deflektor. Es wird für hohe Wassertropfenhöhen verwendet. Eine oder mehrere Düsen (bis zu 6) helfen dabei, die Wassersäule in einen Hochgeschwindigkeitsfluss umzuwandeln. Als Wasserdurchfluss wird folglich die Leistung der Turbine durch Regulieren der Wasserdurchflussmenge gesteuert.

Das System weist eine Reihe von Laufschaufeln auf, die symmetrisch um das zylindrische Laufrad der Turbine angeordnet sind. Das Design und die Form dieser Eimer bewirken, dass der Wasserstrahl auf die Mitte des Eimers trifft und von beiden Seiten austritt. Dieser Ausstieg erfolgt so, dass das aus dem Eimer austretende Wasser nicht auf den nächsten auftrifft und es zu einer Bremsung kommt. Die Achse des Turbinenrades kann vertikal oder horizontal montiert werden. Für hohe Leistungen, Effizienz und eine höhere Anzahl an Düsen ist die Radwelle immer vertikal und der Generator ist über der Turbine installiert.

Zwischen dem Läufer und der Düse befindet sich ein Deflektor. Es hilft zu verhindern, dass Wasser von der Düse auf die Schaufeln spritzt, wenn die Last plötzlich von der Turbine genommen wird. Dadurch erhöht sich seine Drehzahl. Schließlich wird ein Speer verwendet, um den Wasserfluss zu stoppen.

Diagramm einer Pelton-Impulsturbine:

Turgo:

Die Turgo-Typen von Impulsturbinen funktionieren ähnlich wie die von Pelton. Ihr wesentlicher Unterschied besteht darin, dass der Wasserstrahl schräg (ca. 20 Grad) auf die Eimer trifft. Dies liegt daran, dass die Form des Eimers kompliziert und schwieriger herzustellen ist. Turgo-Turbinen haben eine höhere spezifische Drehzahl als Pelton. Ein Vorteil dieser Art von Impulsturbinen ist der größere Strahl und eine kleinere Maschinengröße im Vergleich zu Pelton bei gleicher Leistung. Kleine Wasserkraftwerke nutzen diese Turbine.

Diagramm der Turgo-Impulsturbine:

Cross-Flow:

Diese Turbinentypen sind die Modifikation von Impulsturbinen, die häufig in kleinen Wasserkraftwerken verwendet werden. Genau wie bei Impulsturbinen dreht sich der Rotor in der Luft und ist nicht wie bei einer Reaktionsturbine vollständig untergetaucht. Zu den Vorteilen dieser Turbine gehört der Betrieb in einem breiten Bereich von Durchflussrate, Fallhöhe und folglich Leistung. Darüber hinaus kann es sich gut an Strömungsänderungen anpassen und dabei Effizienz sparen. Es gibt ein spezielles Steuerungssystem, das den aktiven Teil der Turbine entsprechend der Wassermenge anpassen kann.

Schema einer Querstromturbine:

Funktionsprinzip einer Impulsturbine

Die Funktionsweise einer Impulsturbine ist anders, da es verschiedene Typen gibt. Nun, während ich die verschiedenen Typen erklärte, erwähnte ich, wie sie funktionieren. Im Allgemeinen müssen beim Stromerzeugungsprozess in Impulsturbinen die folgenden Schritte durchgeführt werden.

• Das gespeicherte Wasser fließt von einer Quelle stromaufwärts durch die Druckleitung, um zur Düse geliefert zu werden.
• Die potenzielle Energie des Wassers in der Düse wird in kinetische Energie umgewandelt und in die Schaufeln oder Schaufeln eingespritzt; somit dreht sich der Läufer.
• Es gibt einen Mechanismus zur Steuerung des in den Läufer eingespritzten Wasserflusses. Der Speer spielt dabei meist eine wichtige Rolle.
• Der an der Welle befestigte Generator wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um.

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

Vor- und Nachteile einer Impulsturbine

Vorteile:

Nachfolgend sind die Vorteile von Impulsturbinen in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt.

• Einfach zu warten.
• Einfacher Aufbau.
• Hohe Arbeitseffizienz.
• Kann bei atmosphärischem Druck arbeiten.
• Seine Rotationsgeschwindigkeit ist hoch.

Nachteile:

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

• Es nimmt aufgrund seiner Größe viel Platz ein.
• Die Installationskosten sind hoch.
• Die Arbeitseffizienz nimmt mit der Zeit ab.
• Nicht geeignet für hohe Durchflussraten.
• Ideal nur für geringe Entladung.
• Es erfordert einen hohen Kopf, der schwer zu handhaben ist.

Schlussfolgerung

Impulsturbinen sind spezielle Arten von Turbinen zur Stromerzeugung und Wasserförderung. Es gibt drei Typen, darunter Pelton, Turgo und Cross-Flow. Das ist alles dieser Beitrag, in dem die Definition, Anwendungen, Funktion, Komponenten, Diagramm und Funktionsweise einer Impulsturbine erklärt wurden. Auch die Vor- und Nachteile wurden genannt.

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