什么是脉冲式汽轮机-工作原理,主要部件,类型和应用

介绍

听说过水力发电厂发电,知道是什么让它们如此高效,为我们的房子点亮了灯。是的,这就是我们设计涡轮机的全部努力,让它们越来越高效。现在,一个高效的涡轮机可以利用高达90%的水的势能。虽然有各种类型的脉冲涡轮机可用,但是水斗式轮涡轮是应用最广泛的脉冲式汽轮机。我们可以从一个Pelton轮涡轮机产生最多200兆瓦的电力,在那里我们有水头(储存的水的高度),高达1000米。

我们知道水的势能,从现在起很长一段时间,当它被用来把流动的水的能量转化为旋转的能量通过大水轮把小麦磨成面粉。从那时到现在,让我们看看我们在更有效地利用水的势能方面取得了多少进步和改变。

工作原理

水的势能通过喷嘴就转化为动能。一旦我们有了高速的水射流,我们就可以利用它的冲击来旋转涡轮机。

或者我们可以说,根据牛顿第二运动定律,它取决于两个主要因素,流入涡轮机的水的质量,以及进入涡轮机的水流速度和冲击后流出涡轮机的水流速度的变化。因为进入水轮机的水质量与冲击后离开水轮机的水质量相同,但速度有相当大的降低。撞击的强度取决于速度从最大(喷射速度)到最小所花费的时间。因此,冲力水轮机只利用水的动能来获得动力。

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脉冲式汽轮机部件

脉冲式涡轮主要部件

1.跑步者

它是一个实心的圆形圆盘,中间有圆柱形轴。轴和转轮都是由高强度不锈钢,在涡轮负荷相当高。流道也由铸铁,可用的水头有点低,因此对涡轮机的力量不是那么高。

2.桶

桶体为杯型空心半球形结构,外围用螺栓固定在流道上。喷气机撞击这些桶来旋转转轮。它们的设计对决定涡轮机的效率起着至关重要的作用。这些都是由不锈钢或铸铁制成的

3.喷嘴和枪

喷嘴将水流导向水桶,从高水头处增加速度。矛是一个锥形的结构,它是移动的进出喷嘴,以调节流动的水打击桶。

4.套管

脉冲式涡轮机的外壳通常由铸铁制成,是涡轮机上方的预防性屏蔽层。它还可以防止水溅起,并引导它流向泄漏的方向。

你应该知道吗?

当我们说到脉冲涡轮机时,我们看到的是所有的涡轮机,利用水的脉冲作用来发电。让我们看看它们之间有什么不同。

水斗式轮涡轮

Pelton轮涡轮机是最有效的涡轮家族的冲动涡轮机。当可用的水头很高时,它是最好的。pelton轮的桶有两个半球形的杯子连接在一起,以这样的方式,他们的连接点是一个共同的边缘(尖锐)称为分裂器。分流器将水射流分成两部分,使其沿两个桶的弯曲路径流动,并将水的动量传递给流道。Pelton轮涡轮机也有一个断裂喷气机和一个偏转机构。

2.Turgo水轮机

杜戈是另一个高效的涡轮机,它几乎类似于pelton轮涡轮机唯一的区别是,它有一个半球形桶而不是两个。因此,水射流击中桶的中心,从而将水的动量转移到涡轮机。透平对中水头和高水头都是有效的。

3.错流涡轮

这种脉冲涡轮机有圆柱形转轮,其周围有导叶。这些叶片的形状像一个圆弧,并沿流道的长度延伸。水从流道横向流过。当水通过转轮时,它经过叶片两次,从而增加了涡轮机的效率。在水头较低但流速较好的地方,横流是最有效的。它有两个喷嘴,沿着流道的长度均匀地分配水流。

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脉冲式汽轮机的工作

储存在一定高度的水通过一个几乎位于地面或甚至低于地面的喷嘴。从而将储存的水的能量转化为高速喷射。这种高速的水射流撞击附在转轮上的桶或叶片,迫使转轮在自己的轴上旋转。从而将高速喷射的能量转化为旋转能量。这种水轮机轴的旋转运动被用来通过发电机发电。

矛是移动进和出喷嘴,以调节水的流量,根据负荷涡轮机。为了从涡轮机获得最大的功率输出,射流撞击桶的速度应该是旋转桶速度的两倍。因此,水射流的速度是根据负荷或转速的涡轮机,这样我们可以保持涡轮机运行在其最有效的范围。

此外,实际上我们使用3到4个喷嘴而不是一个。这样做是为了处理涡轮机上的高负荷和增加涡轮机的功率输出能力。当涡轮负荷较低时,也可以通过关闭少量喷嘴来调节功率。

当水轮机负荷突然降低,矛无法快速调节水流时,水轮机的转速会持续增加,可能对水轮机造成损坏。为了防止这种情况发生,我们使用偏转板,偏转水射流离开涡轮桶。从而使涡轮机处于安全范围内。

应用程序

  • 在世界范围内,许多水电厂都用它来发电。
  • 汽车中的涡轮增压器通过脉冲涡轮利用废气的压力能。从排气中出来的高温加压气体通过喷嘴被转换成高速射流。
  • 它也用于反渗透装置,其中废水射流速度运行的涡轮机,因此作为一个能量回收系统。

Pankaj Mishra

潘卡吉·米什拉(Pankaj Mishra)是一位充满激情的博客作者,职业是机械工程师。他于2015年获得机械工程学士学位。他喜欢分享他的知识和帮助别人。

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