Turbina (turbomachine) este un motor termic în care energia potențială a fluidului de lucru este transformată în muncă mecanică (energie) de rotație a rotorului. Această rotire se realizează continuu în timpul procesului de conversie a energiei și poate fi transferată direct pe elice (de exemplu, un generator sau un șurub).
In apa (turbina) poate fi folosit ca fluid de lucru, vaporii de apă în diferite condiții termodinamice (turbina cu abur) sau gaz (turbină cu gaz). Turbine pe apa nu sunt motoare termice și în cursul nostru nu sunt luate în considerare de principiul turbinei de conversie a energiei fluidului diferă substanțial de alte motoare de căldură, cum ar fi un motor cu aburi sau motor cu ardere internă (ICE). În motoarele cu piston, energia fluidului de lucru (abur sau gaz) este transformată direct în funcționarea mecanică a pistonului în mișcare datorită presiunii statice. Prin intermediul mecanismului de manivelă, mișcarea cu piston a grupului de pistoane este transformată în mișcarea de rotație a arborelui motorului.
Asamblarea duzei sau a dispozitivului de ghidare și a coroanei lamelor de lucru se numește stadiul turbinei (TS). Diagrama schematică a turbinei cu abur simplu constructiv, constând dintr-o etapă de turbină, prezentată în figura 2, în care 4 - duză; 5 - locuințe; 3 - lame de lucru; Disc 2-rotor; 1 - ax; 6 - o conductă de ramificație de evacuare.
Fig. 3. Diagrama schematică a etapelor turbinei active și reactive
Procesul de conversie a energiei potențiale în lucrări mecanice poate avea loc în moduri diferite, în funcție de tipul de turbină.
Scena turbinei, în care are loc expansiunea aburului (conversia energiei potențiale în energie cinetică) numai în duze fixe (unitate de ghidare) înainte de intrarea sa în palele rotorului, numit activ.
Scena turbinei, în care ia expansiunea aburului loc nu numai înainte de intrarea sa în lucrarea (mobile) a lamei, dar, de asemenea, în timpul trecerii dintre ele sunt numite o etapă turbină cu un grad de reacție. Dacă schimbarea conținutului de căldură al aburului în timpul curgerii în canalele staționare și mobile ale paletelor turbinelor este aceeași, stadiul turbinei se numește reactiv.
Proiectarea etapelor active și reactive sunt diferiți unul de celălalt. diagrame schematice ale (a) și reactivă (b) o etapă activă turbină prezentată în Fig.3. În etapa activă a paletei de ghidare a turbinei (duză) amplasate în deschideri conținute în carcasa turbinei, paletele rotorului sunt atașate la discul fix plantate sau pentru a falsifica integral cu arborele. Pentru a obține o mai mare rigiditate, lamelele de lucru sunt fixate una de cealaltă prin intermediul unui înveliș în pachete de la 7 la 12 lame.
La stadiul de turbină cu jet, dispozitivul de direcționare este fixat direct pe corp, lamelele de lucru sunt fixate pe rotorul tipului de tambur. În mod tipic, lamelele de lucru ale etapelor reactive sunt conectate unele cu altele în pungi utilizând un fir de legare sau un fir de amortizare (legare).
Astfel, etapele active și reactive au propriile caracteristici de design:
- în etapele active ale rotorului de tip disc;
- În etapele reactive rotorul este executat sub forma unui tambur;
- în etapa activă, dispozitivul de ghidare este executat sub formă de duze plasate în diafragme;
- în stadiul reactiv, dispozitivul de ghidare este proiectat ca niște palete de ghidare fixate pe corpul turbinei.
În majoritatea cazurilor, turbinele cu abur sunt multistage. Partea care curge din turbină constă în etape succesive. În funcție de tipul de pași utilizați, aceștia disting:
- turbine cu reacție activă (combinate).
Observăm avantajele semnificative și unele dezavantaje ale turbinelor cu abur în comparație cu motoarele cu piston.
O caracteristică distinctivă a turbinei este viteza mare. Această proprietate a turbinei se datorează continuității procesului de lucru. Continuitatea procesului de lucru determină presiunea constantă, temperatura și solicitările pentru diferite părți ale turbinei. Acest lucru permite corpului de lucru să fie utilizat cu parametri înalți și pentru organele de lucru - viteze mari, care sporesc economia și reduc greutatea și dimensiunile turbinelor.
Turbina cu abur are un design simplu. Toate piesele în mișcare ale turbinei efectuează numai mișcarea de rotație, unitățile turbinelor fiind simple și fiabile în funcționare. Părțile rotative ale turbinei sunt întotdeauna complet închise, ceea ce îl face în siguranță pentru întreținere.
O caracteristică importantă a turbinei este capacitatea relativ mare. concentrat într-o unitate. Această caracteristică este explicată de posibilitatea de a atinge viteze mari ale fluidului de lucru din turbină și, în consecință, de un debit mare de abur prin turbină. Și puterea motorului este direct proporțională cu cantitatea de flux a fluidului de lucru. În cazul în care ICE-urile navei de proiectare modernă au o capacitate maximă admisă de o unitate de 18.500 kW, atunci turbinele de la bord au 80.000 kW.
Turbina cu abur este în continuare singurul motor utilizat în centralele nucleare navale.
Dezavantajele turbinelor cu abur includ:
- deteriorarea profitabilității în modurile de operare variabile;
- ireversibilitatea. și, ca o consecință, necesitatea de a instala o turbină specială pentru a oferi invers;
- necesitatea de a include în compoziția turbozubchatyh agregatelor (MAL), program special pentru a reduce viteza de rotație a rotorului de la turbina la actuator (elice, un generator electric, etc.). Se transferă aceeași, în special dințată, este sursa de vibrații și zgomot.
În ciuda acestor deficiențe, rolul turbinelor cu abur, atât în domeniul stației, cât și al energiei navale, este mare.