Différence entre la turbine à impulsion et la turbine à réaction

Turbine à impulsions vs turbine à réaction

Les turbines sont une catégorie de turbomachines utilisée pour convertir l'énergie d'un fluide en énergie mécanique. Les turbines, en général, convertissent l'énergie thermique ou cinétique du fluide en travail. Les turbines à gaz et les turbines à vapeur sont des turbomachines thermiques, où le travail est généré par le changement d'enthalpie du fluide de travail; je. e. l'énergie potentielle du fluide sous forme de pression est convertie en énergie mécanique.

La structure de base d'une turbine à écoulement axial est conçue pour permettre un écoulement continu de fluide tout en extrayant l'énergie. Dans les turbines thermiques, le fluide de travail à haute température et sous pression est dirigé à travers une série de rotors constitués de pales inclinées montées sur un disque tournant fixé à l'arbre. Entre chaque disque de rotor, des pales fixes sont montées, qui servent de buses et guident l'écoulement du fluide.

Les turbines sont classées en utilisant de nombreux paramètres et la division des impulsions et des réactions est basée sur la méthode de conversion de l'énergie d'un fluide en énergie mécanique. Une turbine à impulsion génère de l'énergie mécanique complètement à partir de l'impulsion du fluide lors de l'impact sur les pales du rotor. Une turbine à réaction utilise le fluide de la buse pour créer une quantité de mouvement sur la roue du stator.

En savoir plus sur la turbine à impulsions

Les turbines à impulsions convertissent l'énergie du fluide sous forme de pression en changeant la direction de l'écoulement du fluide lorsqu'elles sont impactées sur les pales du rotor. Le changement de la quantité de mouvement entraîne une impulsion sur les aubes de la turbine et le rotor se déplace. Le processus est expliqué en utilisant la deuxième loi newtons.

Dans une turbine à impulsions, la vitesse du fluide est augmentée en passant à travers une série de buses avant d'être dirigée vers les pales de rotor. Les pales du stator agissent comme les buses et augmentent la vitesse en réduisant la pression. Le flux de fluide à vitesse plus élevée (quantité de mouvement) entre ensuite en contact avec les pales du rotor pour transférer la quantité de mouvement aux pales du rotor. Au cours de ces étapes, les propriétés du fluide subissent des modifications qui sont caractéristiques des turbines à impulsions. La chute de pression se produit complètement dans les buses (c'est-à-dire les stators) et la vitesse augmente significativement dans les stators et les gouttes dans les rotors. Essentiellement, les turbines à impulsions ne convertissent que l'énergie cinétique du fluide, pas la pression.

Les roues Pelton et les turbines de Laval sont des exemples de turbines à impulsions.

En savoir plus sur la Turbine de réaction

Les turbines de réaction convertissent l'énergie du fluide par la réaction sur les pales de rotor, lorsque le fluide subit un changement de moment. Ce processus peut être comparé à la réaction sur une fusée par les gaz d'échappement de la fusée. Le processus des turbines de réaction est mieux expliqué en utilisant la seconde loi de Newton.

Une série de buses augmente la vitesse du flux de fluide dans le stator. Cela crée une chute de pression et une augmentation de la vitesse. Ensuite, le flux de fluide est dirigé vers les pales de rotor, qui agissent également comme des buses. Cela réduit encore la pression, mais la vitesse diminue également en raison du transfert de l'énergie cinétique vers les pales du rotor. Dans les turbines de réaction, non seulement l'énergie cinétique du fluide, mais aussi l'énergie dans le fluide sous forme de pression est convertie en énergie mécanique de l'arbre du rotor.

La turbine Francis, la turbine Kaplan et la plupart des turbines à vapeur modernes appartiennent à cette catégorie.

Dans la conception moderne des turbines, les principes de fonctionnement sont utilisés pour générer une production d'énergie optimale et la nature de la turbine est exprimée par le degré de réaction (Λ) de la turbine. Le paramètre est essentiellement le rapport entre la perte de charge dans l'étage du rotor et l'étage du stator.

Λ = (variation de l'enthalpie dans l'étage du rotor) / (variation de l'enthalpie dans le stator)

Quelle est la différence entre la turbine à impulsion et la turbine de réaction?

Dans une turbine à impulsion, une chute de pression (enthalpie) se produit complètement dans le stator et, dans la réaction, la pression de la turbine (enthalpie) chute dans les deux étages du rotor et du stator. Les turbines de réaction ont deux jeux de buses (dans le stator et le rotor) alors que les turbines à impulsions ont seulement des buses dans le rotor et le stator. stator.

Dans les turbines de réaction, la pression et l'énergie cinétique sont converties en énergie de l'arbre, tandis que dans les turbines à impulsions, seule l'énergie cinétique est utilisée pour générer l'énergie de l'arbre.

Le fonctionnement de la turbine à impulsion est expliqué en utilisant la troisième loi de Newton, et les turbines de réaction sont expliquées en utilisant la seconde loi de Newton.