冲击式水轮机与反作用式水轮机
涡轮是一种涡轮机械,通过使用转子机构将流动流体中的能量转换为机械能。一般来说,涡轮机将流体的热能或动能转化为功。燃气轮机和蒸汽轮机是热力涡轮机械,其功是由工作流体的焓变产生的,即流体以压力形式存在的势能转化为机械能。
轴流式涡轮机的基本结构设计允许流体在提取能量的同时连续流动。在热力涡轮机中,高温和高压下的工作流体通过一系列转子,这些转子由安装在轴上的旋转盘上的倾斜叶片组成。在每个转子盘之间,安装有静叶,它们充当喷嘴并引导流体流动。
涡轮采用多种参数进行分类,冲量和反作用的划分是基于将流体的能量转化为机械能的方法。冲击式水轮机在冲击转子叶片时完全由流体的冲击力产生机械能。反作用涡轮利用喷嘴中的液体在定子轮上产生动量。
关于脉冲涡轮机的更多信息
冲击式涡轮机通过改变流体在撞击转子叶片时的流动方向,以压力的形式转换流体的能量。动量的变化会在涡轮叶片上产生脉冲,转子也会移动。用牛顿第二定律解释了这一过程。
在冲击式涡轮机中,流体在被引导到转子叶片之前通过一系列喷嘴来提高速度。定子叶片充当喷嘴,通过降低压力来提高速度。较高速度(动量)的流体与转子叶片碰撞,将动量传递给转子叶片。在这些阶段,流体特性发生变化,这是冲击式涡轮机的特点。压力降完全发生在喷嘴(即定子)中,定子中的速度显著增加,转子中的速度下降。本质上,冲击式涡轮机只转换流体的动能,而不是压力。
冲击式水轮机和德拉瓦尔水轮机就是冲击式水轮机的例子。
关于反作用涡轮机的更多信息
当流体发生动量变化时,反作用式涡轮机通过转子叶片上的反作用来转换流体的能量。这个过程可以比作火箭废气在火箭上的反应。用牛顿第二定律最好地解释了反作用涡轮的过程。
一系列的喷嘴增加了静子级的流体流速。这会造成压力下降和速度增加。然后,流体流被引导到转子叶片,这些叶片也充当喷嘴。这进一步降低了压力,但由于动能转移到转子叶片上,速度也会下降。在反作用式水轮机中,不仅流体的动能,而且流体中以压力形式存在的能量都转化为转子轴的机械能。
混流式水轮机、轴流转桨式水轮机和许多现代蒸汽轮机都属于这一类。
在现代涡轮机设计中,工作原理用于产生最佳的能量输出,涡轮机的性质由涡轮机的反作用度(λ)表示。参数基本上是转子级和定子级的压降之比。
∧=(转子级焓变)/(定子级焓变)
冲击式涡轮机和反作用式涡轮机有什么区别?
在冲击式涡轮中,压力(焓)降完全发生在定子级,而在反作用涡轮中,转子和定子级的压力(焓)都会下降。{如果流体是可压缩的,(通常)气体在反作用涡轮机的转子和定子级都会膨胀。}
反作用式涡轮机有两组喷嘴(在定子和转子中),而冲击式涡轮机只有喷嘴在定子中。
在反作用式涡轮机中,压力和动能都被转换成轴能,而在冲击式涡轮机中,只有动能被用来产生轴能。