5. maturitná otázka strojníctvo – Vodné a parné turbíny

Hnacie stroje- motory

Motor je stroj, ktorý premieňa privádzanú energiu na použiteľnú mechanickú energiu.

Motory môžeme rozdeliť podľa určitých kritérií najmä podľa druhu energie, ktorá do motora vstupuje:

–tlakové motory– využívajú tlakovú energiu tekutín

–tepelné motory– do motora vstupuje tepelná energia (para, palivo)

–elektromotory– vstupuje doňho el. energia

Vodné turbíny:

Patria medzi ne hnacie rotačné lopatkové stroje. Potenciálna energia sa mení na energiu kinetickú.

Druhy turbín:

1.podľa priebehu premeny energie na obežnom kolese môžu byť turbíny:

• rovnotlaké– celá tlaková energia sa na pohybovú premieňa v rozvádzacom zariadení. Pred aj za lopatkami obežného kolesa je tlak rovnaký.
• pretlakové– v rozvádzacom zariadení sa mení len časť tlakovej energie na pohybovú. Ďalšia časť sa premieňa na obežnom kolese.

Peltonova turbína

Je vhodná pre veľké spády a malé prietoky. Voda sa na obežné koleso smeruje dýzami. Reguláciu zabezpečujú ihly  vsúvané do dýz. Dýzy sú po obvode a býva ich 2-6. Lopatky na obežnom kolese sú pevné v tvare misky.

Francisova turbína

Je vhodná pre stredné spády a stredné prietoky vody. Rozvádzacie koleso je pevné, neotáča sa, natáčajú sa len jeho lopatky. Lopatky obežného kolesa sú pevné, neotáčajú sa. Obežné koleso je uložené v špirálovej skrini.

Kaplanova turbína

Je to najpoužívanejšia turbína vhodná pre malé spády a veľké prietoky. Rozvádzacie koleso je pevné, neotáča sa, jeho lopatky sa natáčajú v závislosti od lopatiek obežného kolesa, ktoré sa tiež natáčajú. Obežné koleso je uložené v špirálovej skrini.

Parné turbíny:

Sú to hnacie lopatkové stroje s uzavretým tepelným obehom, v ktorých sa tepelná energia pary mení na mechanickú energiu. Para  vyrobená v paro-generátore prechádza medzi lopatkovými  priestormi rozvádzacieho zariadenia, v ktorom expanduje a časť energie sa mení na pohybovú. Potom para vstupuje do medzi lopatkového priestoru ozubeného kolesa, odovzdá mu svoju energiu a rotor sa roztočí.

Sekcia nepohyblivých lopatiek rozvádzacieho zariadenia a príslušný rad lopatiek obežného kolesa tvoria pracovný stupeň.

Druhy parných turbín:

Z hľadiska premeny tlakovej energie v medzi lopatkovom priestore obežného kolesa sa turbíny rozdeľujú na:

–rovnotlaké(akčné) -obežné koleso sa otáča v priestore s konštantným tlakom

–pretlakové(reakčné) -pred obežným kolesom je väčší tlak ako za ním.

–kombinované

podľa počtu pracovných stupňov         – jednostupňové

–viacstupňové

z hľadiska použitia pary s vystupujúcej turbíny:

• kondenzačné– všetka energia pary sa mení na mechanickú prácu. Zvyšná para skondenzuje v kondenzátore.
• protitlakové– časť energie sa využije na ďalšie technologické účely a vykurovanie
• odberové– z turbíny odoberáme paru stanoveného tlaku a teploty, následkom čoho sa do ďalšej časti turbíny dostáva menšie množstvo pary.
• kombinované– súčasne použitie protitlakových kondenzačných turbín

Hlavné časti kondenzačnej parovej turbíny:

1. skriňa– je rozdelená na spodok a veko, odlieva sa z oceľoliatiny
2. rotor– do základného kolesa sú do drážok vsadené lopatky. Sú vyrobené z vysoko legovaných ocelí, najčastejšie kopírovacím frézovaním.
3. rozvádzacie zariadenie– je to lopatkový veniec, ktorý býva delený.

Plynové turbíny:

Sú to hnacie lopatkové stroje, môžu sa využívať na výrobu el. energie, na pohon lietadiel a lodí. Pracujú na podobnom princípe ako parné turbíny, pričom na prvom hriadeli sú lopatky kompresora aj turbíny.

Poznáme 2 základné typy:

1. 1.      turbína s otvoreným obehom

Turbokompresor nasáva atmosférický vzduch, stláča ho a dodáva do spaľovacej komory, V nej horí palivo so vzduchom a spaliny prúdia na lopatky turbín. Spaliny odchádzajú do ovzdušia.

1. 2.      turbína s uzavretým obehom

Turbokompresor tlačí cirkulujúci plyn do spaľovacej výmennej komory, kde sa zohreje a prúdi na lopatky turbín. Po expanzii sa plyn znova nasáva do turbokompresora.

Turbokompresor poháňa spoločný hriadeľ s turbínou. Na pohon turbokompresora sa minie 2/3 energie.

Palivá pre plynové turbíny:

• kvapalné – ľahké vykurovacie oleje
• plynné– zemný alebo vysokopecný plyn
• tuhé– najskôr menené na plyn

Účinnosť turbín rastie s teplotou pracovnej látky. Teplota spalín býva 600°-950°. Materiály preto musia byť žiarupevné (niklové ocele) alebo je možné použiť keramiku.