터빈에 대해 알아야 할 사항

작동 유체가 유용한 기계적 에너지 및/또는 전기 에너지로 변환되는 방식을 생각하면 터빈을 생각해야 합니다. 그것은 로터 어셈블리라는 움직이는 부품을 포함하는 터보 머신으로 알려져 있습니다. 이 장치는 자동차, 항공우주, 발전기, 가스터빈 엔진 등을 포함한 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다.

오늘은 터빈의 정의, 응용, 기능, 구성 요소, 분류, 유형, 작동 및 장점과 단점을 알게 될 것입니다.

터빈이란 무엇입니까?

터빈은 유체 흐름에서 에너지를 추출하고 이를 유용한 기계 및 전기 에너지로 변환하는 회전식 기계 장치입니다. 이는 터빈에서 생성된 작업을 발전기와 결합하여 전력을 생성하는 데 사용할 수 있음을 의미합니다.

이 시스템에는 움직이는 유체에서 에너지를 추출하는 로터에 장착된 블레이드 세트가 있습니다. 따라서 터빈은 다양한 유형이 있기 때문에 서로 효율적이고 효과적일 수 있습니다. 글쎄요, 터빈 블레이드의 설계는 효율성에 대해 할 말이 많습니다. 이것이 애플리케이션마다 다른 디자인이 필요한 이유입니다.

또한 터빈은 공기, 물, 증기 및 연소 가스와 같은 유체의 운동 에너지를 이용하는 장치로도 볼 수 있습니다. 생성된 에너지는 장치 자체의 회전 운동으로 전환되어 에너지 생성에 추가로 사용됩니다.

터빈이라는 단어는 1822년 프랑스의 광산 기술자 Claude Burdin에 의해 도입되었습니다. 헬라어로는 소용돌이 또는 소용돌이를 의미합니다. 증기 터빈의 발명에 대한 공적은 반응 터빈을 만든 영국-아일랜드 엔지니어 Charles Parsons 경(1854 – 1931)에게 주어집니다. 1845년부터 1913년까지 스웨덴 엔지니어 Gustaf de Laval은 임펄스 터빈을 발명했습니다. 오늘날 증기 터빈은 동일한 장치에서 반작용과 충격을 모두 사용하도록 설계되었으며 일반적으로 블레이드 루트에서 주변까지 반작용과 충격의 정도가 다양합니다.

터빈의 응용

터빈의 응용은 발전에 널리 사용됩니다. 사실, 세계 전력의 많은 부분이 터보 발전기에 의해 생성됩니다.

터빈은 육상, 해상 및 항공의 가스터빈 엔진에 사용됩니다.

내연 피스톤 엔진은 터보차저를 사용하여 엔진 효율과 속도를 높입니다.

Turboexpanders는 산업 공정의 냉각에 사용됩니다.

우주 왕복선 주 엔진은 터보 펌프(터빈 엔진으로 구동되는 펌프로 구성된 기계)를 사용하여 추진제(액체 산소 및 액체 수소)를 엔진 연소실로 공급했습니다.

터빈의 적용은 고출력에서 고효율로 인해 열 엔진에서도 일반적입니다. 가스터빈은 유연성 때문에 열기관에 자주 사용됩니다.

가스 터빈의 특정 응용 프로그램 중 하나는 제트 엔진입니다.

바람의 운동 에너지를 기계적 동력으로 변환하여 작동하는 풍력 터빈은 발전기를 회전시켜 전기를 생성하는 데 사용됩니다. 터빈은 육지에 있을 수도 있고 해상에 있는 풍력 터빈일 수도 있습니다.

수력 터빈은 수력 발전소에 사용됩니다. 그들은 작동 유체로 물을 사용합니다. 마지막으로

증기 터빈은 원자력 및 화력 발전소에서 사용됩니다. 물은 가열되어 증기를 형성한 다음 터빈을 통해 흘러 전기를 생산합니다.

참고 :터빈의 주요 기능은 발전입니다.

터빈의 구성요소

다른 유형의 터빈이 있기 때문에 구성 요소도 다양합니다. 예를 들어, Kaplan 터빈은 스타터, 로터, 샤프트, 개찰구 및 블레이드로 구성된 발전기를 사용합니다. 수정된 임펄스 터빈인 횡류는 러너, 블레이드, 수류 부품 및 분배기로 구성됩니다. 마지막으로 Pelton 터빈 구성 요소에는 임펠러(러너), 노즐, 창, 창 막대, 입구, 편향판, 버킷 및 배출구가 포함됩니다. 이러한 모든 터빈 부품은 다이어그램과 함께 아래에서 설명됩니다. 저와 함께 해주세요!

수력 발전 터빈의 다이어그램:

터빈의 분류 및 유형

다음은 유형을 결정하는 데 사용되는 터빈의 분류입니다.

물과 기계 간의 에너지 교환에 따른 분류

이것이 유체 흐름이 수력 터빈을 일으키는 터빈 블레이드에 반응하는 방식입니다. 두 가지로 분류할 수 있습니다. 임펄스 및 반작용 터빈.

임펄스 터빈:

임펄스 터빈은 노즐 등을 통해 터빈 블레이드를 치는 유체의 운동 에너지에 의해 구동되는 휠로 알려져 있습니다. 이러한 유형의 터빈에서 회전 기계 세트는 대기압에 의해 작동됩니다. 임펄스 터빈은 높은 수두와 낮은 유량에 적합합니다.

임펄스 터빈의 세 가지 유형은 Pelton, Turgo 및 Cross-flow입니다. 그러나 Pelton 및 Turgo 터빈은 구조가 유사합니다. 그러나 직교류 터빈은 임펄스 터빈의 변형된 형태이지만 단지 임펄스로 분류될 뿐이다. 이것은 대기압에서 러너의 회전 때문입니다.

반응 터빈:

반응형 터빈은 물의 위치 에너지와 운동 에너지의 합으로 인해 작동합니다. 이것은 각각 터빈 블레이드를 회전시키는 압력과 속도 때문입니다. 이러한 유형의 터빈에서는 전체 터빈이 물에 잠겨 있습니다. 그것은 물의 운동 에너지와 함께 수압의 변화를 일으켜 전력을 교환합니다. 이러한 터빈의 적용은 일반적으로 임펄스 터빈보다 더 낮은 수두와 더 높은 유속입니다. 반응 터빈의 일반적인 유형은 Francis, Kaplan 및 Deriaz입니다.

기계를 통해 직접 유체를 기반으로

기계를 직접 통과하는 유체를 기반으로 한 터빈 유형의 분류는 터빈을 통과하는 물의 통로입니다. 네 가지 범주로 나뉩니다.

방사형 흐름 터빈:

방사형 흐름 유형의 터빈에서 러너의 흐름은 방사형으로 이동합니다. 이 터빈은 안쪽 반경류와 바깥쪽 반경류의 두 가지 유형으로 나뉩니다. Francis 터빈은 방사류 터빈의 좋은 예입니다.

내부 방사형 흐름 터빈 – 물은 펜스톡을 통해 터빈 케이싱으로 들어가고 고정된 가이드 베인을 통해 로터로 이동하고 거기에서 나옵니다. 따라서 내경과 외경은 각각 출구와 입구입니다.

접선 또는 주변 흐름 터빈:

이러한 유형의 터빈에서 물은 러너에 접선 방향으로 흐릅니다. Pelton 터빈이 이 범주에 속합니다.

축류 터빈:

이러한 유형의 터빈에서 유체는 터빈 샤프트(터빈 축)와 평행하게 흐릅니다. 카플란은 유형입니다.

혼합 흐름 터빈:

이 터빈에서 흐름은 반경 방향으로 들어가고 축 방향으로 나갑니다. 현대의 Francis 터빈은 이 기능으로 유명합니다.

다양한 유형의 터빈은 유압 작동 범위를 기반으로 합니다.

이러한 물 유형의 터빈은 세 가지 범주로 나뉩니다.

낮은 수두 터빈:

45미터 미만의 수두 범위에서 작동하는 수력 터빈은 저수두로 분류됩니다. Kaplan 터빈은 이러한 유형 중 하나입니다. 수두가 3미터 미만이면 초저수두로 간주됩니다.

중간 헤드 터빈:

이 유형에서 헤드의 작업 범위는 45~250미터로 중간 헤드로 간주됩니다. Francis 터빈은 이러한 조건에서 작동합니다.

하이 헤드 터빈:

이 터빈은 250미터 이상을 향하고 있습니다. Pelton 터빈이 좋은 예입니다.

특정 속도에 따른 터빈의 분류 및 유형

터빈의 특정 속도는 N_{로 표시됩니다.} 헤드 유닛 아래에 단위 전력을 생성하는 기하학적 유사성을 가진 터빈의 속도로 정의됩니다. 이 매개변수에 따라 수력 터빈은 세 가지 등급으로 분류됩니다.

저속 터빈:

저속 터빈의 값은 1에서 10 사이입니다. 임펄스 유형의 터빈이 이 범위에서 작동합니다. 예를 들어, Pelton 터빈은 일반적으로 4의 특정 속도로 작동합니다.

중간 속도 터빈:

이러한 유형의 터빈은 10~100의 특정 속도 범위에서 작동합니다. Francis 유형은 이 비율로 작동합니다.

고속 터빈:

높은 비속은 Kaplan 터빈이 작동하는 방식인 100 이상입니다.

터빈 작동

터빈의 작동은 매우 간단하고 이해하기 쉽습니다. 터빈의 유형에 따라 작동 방식이 다를 수 있지만. 이 기사에서는 가스터빈에 대해 설명하겠습니다.

가스 터빈에서 압축 공기는 가열되어 일부 연료와 혼합됩니다. 혼합물이 점화되고 급속한 팽창을 겪습니다. 이 팽창하는 공기는 터빈으로 들어가 회전하게 합니다. 압축 공기 때문에 높은 고도는 터빈의 효율에 영향을 미치지 않습니다. 이것이 그들이 비행기에 완벽한 이유입니다. 아래 다이어그램 참조:

가스 터빈 작동에 대해 자세히 알아보려면 아래 동영상을 시청하십시오.

결론

터빈은 유용한 에너지로 변환되는 작동 유체에서 에너지를 추출하는 회전식 기계 장치로 설명되었습니다. 이것이 터빈의 정의, 응용 프로그램, 기능, 구성 요소, 다이어그램, 유형 및 작동을 제공하는 게시물의 전부입니다.

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