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Dampfturbine

Dampfturbine

Eine Dampfturbine ist eine Vorrichtung, mit der der hohe Dampfdruck in die Drehung einer Achse umgewandelt wird, die eine Leistungsabgabe (Welle) liefert. Diese Art von Turbine wird hauptsächlich in Kraftwerken (z. B. in solarthermischen Hochtemperaturkraftwerken) eingesetzt, aber auch in anderen Anwendungen, in denen große Kapazitäten erforderlich sind, wie beispielsweise Offshore-Schiffe.

Bei einer modernen Dampfturbine wird der Dampf gegen eine Reihe von Rotorblättern geleitet, wodurch die Dampfrichtung so weit wie möglich geändert wird. Dann durchläuft der Dampf eine Reihe von Statorschaufeln, wo er sich erneut von der Richtung zur nächsten Reihe von Rotorschaufeln dreht. Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, bis sich der Dampf maximal entspannt hat. Wenn die Dampfenergie so stark erschöpft ist, dass sich Wassertröpfchen bilden, wird sie aus der Turbine ausgestoßen, da Wassertröpfchen, die sich mit Überschallgeschwindigkeit in den Turbinenschaufeln bewegen, Erosion verursachen. Dies geschieht, wenn ca. 20% der Wassermoleküle kondensieren.

Geschichte der Dampfturbine

Die Dampfturbine wurde um 1883 vom schwedischen Ingenieur Gustav de Laval in seiner einfachsten Form, der Lava-Turbine, erfunden. Diese Turbine bestand aus einer Vielzahl von würfelförmigen Schaufeln, die den Dampf sammelten und ihn in eine kreisförmige Bewegung versetzten. Er nutzte diese Turbine, um eine Milchzentrifuge anzutreiben.

1884 entwarf der britische Ingenieur Charles Algernon Parsons die Reaktionsturbine. Durch diese Turbine kann der Dampf in Längsrichtung der Welle strömen und der Druck wird schrittweise auf mehrere Schaufelräder verteilt.

Auguste Rateau entwarf zusammen mit Parsons eine Turbine, bei der der Druck nur in den Leitschaufeln reduziert wird. Dieser Unterschied führt zu einer deutlichen Ertragssteigerung. Heutzutage nennt man das Zoellyturbines und es handelt sich tatsächlich um in Reihe geschaltete Lavaturbinen. Aufgrund mehrerer aufeinanderfolgender Druck- und Geschwindigkeitsstufen nimmt die Umfangsgeschwindigkeit "U" ab. Der Grund dafür ist, dass die Umfangsgeschwindigkeit und der Wärmeabfall in der Druckstufe proportional sind. Die Wärmefalle pro Druckstufe ist kleiner und daher nimmt auch die Umfangsgeschwindigkeit ab. Die Wärmefalle jeder Druckstufe (unter Berücksichtigung der miteinander verbundenen Turbinen) muss jedoch gleich bleiben, da sonst in einer Hauptachse unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten erzielt würden.

Klassifizierung der Dampfturbine

Stromquelle

Der in Dampfturbinen verwendete Dampf kann durch Verbrennung von Öl oder Gas, durch Kernenergie, durch Sonnenenergie oder durch Geothermie erhitzt werden.

Basic

Dampfturbinen werden in verschiedene Basen eingeteilt: Axial / Radial, direkter Druck (Impuls) / Überdruck (Reaktion), Verbindungstyp und Kondensation / Drainage.

Grundsätzlich unterscheidet man die Expansionseigenschaften. Beispielsweise basiert die Hauptklassifizierung im Allgemeinen auf der Frage, ob die Druck- und die Überdruckturbine sind. Diese Erweiterung kann auf zwei verschiedene Arten durchgeführt werden:

DC-Turbinen

Gleichdruckturbinen werden so genannt, weil der Einlassdruck in dem Schaufelrad gleich dem Auslassdruck nach der Schaufel ist. Die vollständige Dampfexpansion findet in den Düsen / Düsen statt. Diese werden unter Impulsturbinen klassifiziert. Zum Beispiel sind Laval-, Curtis- und Rattenturbinen unter dieser Expansionsform zu finden, jede natürlich mit ihrem spezifischen Anwendungsbereich, der wiederum nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden kann, z. B. Effizienz, optimales Drehzahlverhältnis , Blattgeschwindigkeit, Blattwinkel, Kosten, Wartung und Stromverbrauch / Lieferung.

  • Lavaturbine Erfunden von Ingenieur Gustav de Laval. Diese Turbine besteht aus einem Rad mit einer Vielzahl von schaufelförmigen Leitschaufeln, die den Dampf sammeln und in eine kreisförmige Bewegung umwandeln. Diese Art von Turbine ist nicht sehr effizient, da sie zwischen 20.000 und 25.000 U / min zu schnell arbeitet.
  • Curtist-Turbine. Diese Turbine besteht aus zwei rotierenden Rädern mit einer großen Anzahl würfelförmiger Schaufeln, die den Dampf sammeln und in eine kreisförmige Bewegung umwandeln. Zwischen diesen beiden Rädern befindet sich ein Satz Reaktionsmesser, die anhalten. Diese Art von Turbine ist nicht so effizient, aber die Drehzahl (U / min) ist niedriger. Diese Turbine kann aus zwei Stufen oder einer einzigen Stufe bestehen. Die Turbine wird als Ballast verwendet, sie wird häufig in Kraftwerken der Hochdruckturbine verwendet, um die Temperatur und den Druck des Dampfes zu senken.
  • Rateauturbine oder Zoellyturbine. Auguste Rateau hat eine Turbine entworfen, die den Dampfdruck schrittweise reduziert. Dies führt zu einer Effizienzsteigerung. Sie werden Zoelly-Turbinen genannt und sind im Grunde in Reihe geschaltete Lavaturbinen mit jeweils niedrigerem Druck. Da es mehrere Druck- und Geschwindigkeitsstufen gibt, wird die Geschwindigkeit reduziert.

Druckturbine

Dies ist eine Turbine, bei der der Ausgangsdruck niedriger als der Eingang ist. Die Ausdehnung erfolgt teilweise in den Leitschaufeln und teilweise in den Leitschaufeln. Diese werden als Impuls- / Reaktionsturbinen oder einfach als Reaktionsturbinen bezeichnet. Die Parsonturbine ist hier untergebracht. Die Führung und die sich bewegenden Paletten sind relativ gleichförmig ausgebildet, und da bei dieser Turbine die Differenz der Enthalpie pro Stufe (Lei + Loop) gleich ist, kann die erzielte oder erzielbare Leistung aus der Anzahl der Stufen berechnet werden. Bei dieser Art von Turbinen kommt es jedoch aufgrund des Druckabfalls pro Stufe zu einer axialen Belastung der Welle.

Parson Turbine. 1884 entwarf der britische Ingenieur Charles Algernon Parsons die Reaktionsturbine. Diese Turbine lässt den Dampf in Längsrichtung der Welle strömen und senkt den Druck allmählich auf mehrere Schaufelräder. Die Drehzahl beträgt jetzt 1500 oder 3000 U / min. Alle heutigen Turbinen sind Parsonturbinen.

Ljungström-Turbine, eine Turbine mit zwei gegenüberliegenden Drehachsen. Die Leitschaufeln drehen sich ebenfalls, jedoch in entgegengesetzter Richtung.

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Geändert am: 26. April 2019

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