ما هي التوربينات البخارية: عملها وأنواعها

كان نطاق التوربينات البخارية قيد التطور في القرن الأول نفسه حيث يشبه هذا الجهاز لعبة. بعد ذلك ، تم اختراع التطبيق العملي للتوربينات البخارية وهذا يمثل الأساس لتطور أنواع أخرى من التوربينات البخارية. تم تقديم النوع الحديث من التوربينات البخارية في عام 1884 من قبل الشخص تشارلز بارسونز حيث يشتمل البناء على دينامو. في وقت لاحق ، اكتسب هذا الجهاز مكانة بارزة في قدرته التشغيلية واعتماد الأشخاص لتطبيقه في عملياتهم. توضح هذه المقالة المفاهيم المتعلقة بـ بخار التوربينات ووظائفها.

ما هي التوربينات البخارية؟

تعريف: تندرج التوربينات البخارية تحت تصنيف الآلة الميكانيكية التي تعزل الطاقة الحرارية عن البخار القسري وتحولها إلى طاقة ميكانيكية. نظرًا لأن التوربين ينتج حركة دورانية ، فهو الأنسب لتشغيل المولدات الكهربائية. يشير الاسم نفسه إلى أن الجهاز مدفوع بالبخار وعندما يتدفق التيار البخاري عبر شفرات التوربين ، يبرد البخار ثم يتمدد وبالتالي ينتج عنه ما يقرب من طاقة التي لديها وهذه هي العملية المستمرة.

توربينات البخار

وهكذا تقوم الشفرات بتحويل الطاقة الكامنة للجهاز إلى طاقة الحركة الحركية. بهذه الطريقة ، يتم تشغيل التوربينات البخارية للإمداد كهرباء . تستفيد هذه الأجهزة من الضغط المعزز للبخار لتدوير المولدات الكهربائية بسرعات أعلى للغاية حيث تكون سرعة الدوران القصوى لهذه السرعة أكبر من التوربينات المائية وتوربينات الرياح.

على سبيل المثال: تبلغ سرعة دوران التوربينات البخارية التقليدية 1800-3600 دورة في الدقيقة تقريبًا 200 مرة أكثر من دوران توربينات الرياح.

مبدأ عمل التوربينات البخارية

يعتمد مبدأ تشغيل هذا الجهاز على الحركة الديناميكية للبخار. المتزايد الضغط يصطدم البخار الذي يخرج من الفتحات بالشفرات الدوارة المثبتة بالقرب من القرص الموضوع على العمود. نظرًا لهذه السرعة المتزايدة في البخار ، فإنه يطور ضغطًا نشطًا على شفرات الجهاز حيث يبدأ العمود والشفرات في الدوران في نفس الاتجاه. بشكل عام ، تقوم التوربين البخاري بعزل طاقة الجذع ثم تحويله إلى طاقة حركية تتدفق بعد ذلك عبر الفتحات.

المعدات في التوربينات البخارية

لذلك ، يتم تنفيذ تحويل الطاقة الحركية ميكانيكي العمل على ريش الدوار وهذا الدوار له اتصال مع مولد التوربينات البخارية وهذا يعمل كوسيط. نظرًا لأن بناء الجهاز مبسط للغاية ، فإنه يولد ضوضاء أقل عند مقارنته بأنواع الأجهزة الدوارة الأخرى.

في معظم التوربينات ، تكون سرعة الشفرة الدوارة خطية بالنسبة لسرعة البخار المتدفق عبر الشفرة. عندما يتمدد البخار في الطور الفردي نفسه من قوة المرجل هذه إلى القوة المستنفدة ، فإن سرعة البخار تزداد بشكل كبير. في حين أن التوربينات الرئيسية المستخدمة في المحطات النووية حيث يكون معدل التمدد البخاري ما يقرب من 6 ميجا باسكال إلى 0.0008 ميجا باسكال بمعدل سرعة عند 3000 دورة لكل 50 هرتز من تكرر و 1800 دورة بتردد 60 هرتز.

لذلك ، تعمل العديد من المحطات النووية كمولد HP توربيني ذو عمود واحد يحتوي على توربين واحد متعدد المراحل وثلاثة توربينات LP متوازية ، ومثير مع المحرك الرئيسي مولد كهرباء .

أنواع التوربينات البخارية

يتم تصنيف التوربينات البخارية بناءً على العديد من المعلمات وهناك أنواع عديدة في هذا. الأنواع التي سيتم مناقشتها هي كما يلي:

بناءً على حركة البخار

بناءً على حركة البخار ، يتم تصنيفها إلى أنواع مختلفة تشمل ما يلي.

التوربينات الدافعة

هنا ، يصطدم بخار السرعة القصوى الذي يتدفق من الفوهة بالشفرات الدوارة الموضوعة على الدوار قسم المحيط. بسبب الضرب ، تغير الشفرات اتجاه دورانها دون تغيير في قيم الضغط. الضغط الناتج بسبب الزخم يطور دوران العمود. ومن الأمثلة على هذا النوع توربينات راتو وكيرتس.

توربين رد الفعل

هنا ، سيكون تمدد البخار موجودًا في كل من الشفرات المتحركة والثابتة عندما يتدفق التيار عبرها. سيكون هناك انخفاض مستمر في الضغط عبر هذه الشفرات.

مزيج من رد الفعل والتوربينات الدافعة

بناءً على مزيج من التوربينات النبضية والتفاعلية ، يتم تصنيفها إلى أنواع مختلفة والتي تشمل ما يلي.

• بناءً على مراحل الضغط
• بناءً على حركة البخار

بناءً على مراحل الضغط

بناءً على مراحل الضغط ، يتم تصنيفها إلى أنواع مختلفة.

مرحلة واحدة

يتم تنفيذ هذه للتشغيل نابذة الضواغط ومعدات النفخ وأنواع أخرى من الأدوات.

التوربينات النبضية والتفاعلية متعددة المراحل

يتم استخدام هذه في نطاق أقصى من القدرات إما النطاقات الدنيا أو القصوى.

بناءً على حركة البخار

بناءً على حركة البخار ، يتم تصنيفها إلى أنواع مختلفة.

التوربينات المحورية

في هذه الأجهزة ، سيكون تدفق البخار في الاتجاه الموازي لمحور الدوار.

التوربينات الشعاعية

في هذه الأجهزة ، سيكون تدفق البخار في الاتجاه العمودي على محور الدوار ، إما أن يتم إجراء مرحلة أو مرحلتين من مراحل الضغط في اتجاه محوري.

على أساس منهجية الحوكمة

بناءً على المنهجية الحاكمة ، يتم تصنيفها إلى أنواع مختلفة.

إدارة الخانق

هنا ، يأتي البخار النقي عبر واحد أو أكثر من صمامات الخانق التي تعمل بشكل متزامن ، وهذا يعتمد على تطوير الطاقة.

إدارة الفوهة

هنا ، يأتي البخار الطازج عبر واحد أو أكثر من المنظمين الافتتاحيين بالتتابع.

إدارة المرور الجانبي

هنا ، يدفع البخار كلاً من المرحلتين الأولى والثانية من التوربين.

بناءً على إجراء إسقاط الحرارة

بناءً على إجراء إسقاط الحرارة ، يتم تصنيفها إلى أنواع مختلفة.

تكثيف التوربينات من خلال المولدات

في هذا ، يتم تغذية قوة البخار الأقل من الضغط البيئي إلى المكثف.

عمليات الاستخراج في المرحلة الوسيطة لتكثيف التوربينات

في هذا ، يتم عزل البخار عن المراحل الوسيطة لأغراض تجارية تدفئة المقاصد.

توربينات الضغط الخلفي

هنا ، يتم استخدام البخار المستنفد في كل من التدفئة والتطبيقات الصناعية.

تتصدر التوربينات

هنا ، يتم استخدام البخار المستنفد لتكثيف التوربينات ذات القوة المنخفضة والمتوسطة.

بناءً على ظروف البخار من المدخل إلى التوربين

• ضغط أقل (1.2 ata إلى 2 ata)
• ضغط متوسط ​​(40 ata)
• ضغط مرتفع (> 40 ata)
• ضغط مرتفع جدا (170 ata)
• فوق الحرج (> 225 أعلى)

بناء على التطبيقات الصناعية

• سرعة دوران ثابتة لها توربينات ثابتة
• سرعة دوران متغيرة لها توربينات ثابتة
• سرعة دوران متغيرة لها توربينات غير ثابتة

الفرق بين التوربينات البخارية والمحرك البخاري

يتم سرد الفرق بين هذين أدناه.

إيجابيات - سلبيات

ال مزايا التوربينات البخارية هي

• يحتاج ترتيب التوربينات البخارية إلى مساحة صغيرة
• عملية انسيابية ونظام موثوق
• يتطلب تكلفة تشغيلية أقل ولديه مساحات قليلة فقط
• كفاءة عالية في مسارات البخار

مساوئ التوربينات البخارية

• بسبب السرعة المتزايدة ، سيكون هناك خسائر احتكاكية معززة
• الحد الأدنى من الفعالية مما يعني أن نسبة الشفرة إلى سرعة البخار ليست مثالية

تطبيقات التوربينات البخارية

• توربينات الضغط المختلط
• نفذت في المجالات الهندسية
• أدوات توليد الطاقة

أسئلة وأجوبة

1). ما هي كفاءة التوربينات البخارية؟

يتم تعريفه على أنه نسبة العمل المنجز على الشفرات الدوارة إلى إجمالي الطاقة الموردة يتم حسابهما لكل كيلوغرام من البخار.

2). أي التوربينات أكثر كفاءة؟

أكثر التوربينات كفاءة هي التوربينات الدافعة.

3). كيف تزيد من كفاءة التوربينات البخارية؟

يمكن زيادة الكفاءة من خلال إعادة تسخين التوربينات البخارية ، واستعادة تسخين التغذية للتوربين ، ومن خلال دورة البخار الثنائية.

4). ما هو مولد التوربينات البخارية ؟

إنه جهاز تحويل الطاقة الأولي في محطة الطاقة.

5). كيف يمكن للبخار تشغيل التوربينات؟

من خلال تسخين المياه لدرجة الحرارة التي تتحول إلى بخار.

هذا كل شيء عن التوربينات البخارية. يسمح التوازن الدوراني الجيد والحد الأدنى من ضربة المطرقة باستخدام هذه الأجهزة في مختلف الصناعات. السؤال الذي يطرح نفسه هنا هو معرفة ملف تطبيقات التوربينات البخارية .