Реакційна турбіна

Реакційна парова турбіна

Реактивна парова турбіна – це турбіна, в якій пара розширюється не лише в соплах, але й усередині рухомих лопатей. Рухомі лопаті реакційної турбіни піддаються не лише силі, що виникає внаслідок удару потоку пари, але й силі, що виникає внаслідок розширення та прискорення пари всередині самих лопатей.

У реактивній паровій турбіні пара розширюється та прискорюється не лише в соплах, але й під час протікання через рухомі канали лопатей. Це означає, що всередині каскадів рухомих лопатей напрямок потоку пари змінюється, а її відносна швидкість також збільшується. Отже, на рухомі лопаті діє як імпульсна сила від високошвидкісного струменя пари, що виходить із сопел, так і сила реакції від пари, що виходить з каскадів рухомих лопатей. Іншими словами, реактивна парова турбіна використовує як імпульсний, так і протихідний принципи для виконання роботи.

Реактивна парова турбіна — це тип паротягового механізму. Її принцип роботи базується на розширенні пари, що відбувається як у нерухомих лопатях (соплах), так і в рухомих лопатях, використовуючи як імпульсну силу, так і силу реакції пари для обертання ротора.

Принцип роботи та конструктивні особливості: У реактивній паровій турбіні пара спочатку розширюється та прискорюється в каскадах нерухомих лопаток, що призводить до падіння тиску та збільшення швидкості. Потім вона потрапляє в каскади рухомих лопаток, де пара продовжує розширюватися. Це розширення не тільки змінює напрямок потоку, створюючи імпульсну силу, але й, завдяки прискоренню, спричиненому розширенням, створює силу реакції. Ці дві сили працюють разом, щоб приводити в рух ротор і виконувати роботу. Така конструкція призводить до різниці тисків між двома сторонами рухомих лопаток. Тому ротор зазвичай має барабанну конструкцію, щоб уникнути надмірної осьової тяги, і часто оснащений балансувальним поршнем для протидії цій тязі. Конструктивно реактивні парові турбіни можна розділити на осьові (де пара тече осьово, а лопаті встановлені на барабані) та радіальні (де пара тече радіально, з двома роторами, що обертаються в протилежних напрямках).

Порівняння з імпульсними паровими турбінами: Основна відмінність між реактивними та імпульсними турбінами полягає в процесі розширення. В імпульсних турбінах розширення пари відбувається переважно у нерухомих лопатях, майже не відбувається розширення у рухомих лопатях. Навпаки, в реакційних турбінах розширення майже однакове як у нерухомих, так і у рухомих лопатях. Отже, реакційні турбіни пропонують вищий ККД ступенів. Однак вони створюють більшу осьову тягу, зазвичай не можуть працювати з частковим впуском пари та часто використовують імпульсний ступінь для першого ступеня.

Переваги реакційних парових турбін головним чином відображаються в наступних аспектах:

1. Вищий ККД ступенів: Пара розширюється як у нерухомих, так і в рухомих лопатях, використовуючи як імпульсні, так і протидіючі сили для виконання роботи. Це дозволяє створити більш раціональну конструкцію трикутника швидкостей і призводить до менших втрат потоку. Таким чином, ККД одноступеневих турбін зазвичай приблизно на 2%-3% вищий, ніж у імпульсних парових турбін.

2. Подібна структура лопатей знижує виробничі витрати: Форми поперечного перерізу рухомих і нерухомих лопатей по суті ідентичні. Ця симетрія спрощує процес проектування та виготовлення лопатей, сприяючи масовому виробництву та зменшуючи витрати на запасні частини.

3. Краща продуктивність при часткових навантаженнях: Завдяки рівномірному розподілу процесу розширення пари по ступенях, реактивні парові турбіни можуть підтримувати відносно високу ефективність навіть в умовах неповного навантаження, демонструючи кращу адаптивність до роботи зі змінним навантаженням.

4. Підходять для умов середнього та низького тиску: Їхні конструктивні характеристики забезпечують стабільну роботу в умовах пари середнього та низького тиску. Крім того, багатоступенева структура сприяє використанню таких технологій, як повторний нагрів, для подальшого підвищення загальної ефективності.

5. Осьову тягу можна контролювати за допомогою балансувального поршня: Хоча осьова тяга є значною, її можна ефективно протидіяти за допомогою таких конструкцій, як конструкція барабана та балансувальний поршень, що забезпечує експлуатаційну стабільність.