Parna turbina: razlika između inačica

Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
Nema sažetka uređivanja
Redak 3:
'''Parna turbina''' je uređaj koji pretvara [[toplinska energija|toplinsku energiju]] iz pare pod pritiskom u rotacijsko gibanje radnih dijelova, te se tako dobiva koristan [[mehanički rad]]. Modernu izvedbu parne turbine izmislio je [[Sir Charles Parsons]].
 
Parna turbina je oblik toplinskog stroja koji izvlači svoj napredak iz [[termodinamika|termodinamičke]] učinskovitosti kroz rabljenje višestrukih stupnjeva u [[ekspanzija|ekspanziji]] pare, što rezultira približavanju idealnom [[povratni procesi|povratnom procesu]]. Ona je skoro u potpunosti istisnula rabljenje [[parni stroj|parnog stroja]] (kojeg je izmislio [[Thomas Newcomen]] te ga kasnije poboljšao [[James Watt]]).
 
==Povijest==
[[Datoteka:Curtis Steam Turbine.JPG|thumb|right|Curtis-ova parna turbina iz 1905.]]
Prvi uređaj koji je mogao biti kvalificiran kao parna turbina je bio nalik na igračku, zvao se [[Aeolipile]]. Opisao ga je još u prvom stoljeću [[Hero iz Aleksandrije]]. Nakon više od tisuću godina napravljena je prva parna turbina s praktičnom primjenom i to [[1551.]] godine u [[Egipat|Egiptu]].
 
Modernu parnu turbinu je osmislio Englez [[Sir Charles Parsons]] [[1884.]] godine, čiji je prvi model bio spojen na [[dinamo]] koje je generiralo 7.5 kW električne struje. Nakon ovoga izuma svijet nije više bio isti, omogućena je jeftinija električna energija i došlo je do znatnog napretka i revolucije u pomorskom prometu. Ispostavilo se da da je Parsons-ovu turbinu bilo veoma jednostavno nadograditi. Kapacitet njegovih [[generator|generatora]] narastao s početnih 7.5 kW na 50,000 kW. Za njegova života kapacitet je porastao 10,000 puta u odnosu na početni izum.
 
[[Datoteka:Shema parne turbine.JPG|mini|250px|left|Pojednostavljena shema sustava sa parnom turbinom]]
 
==Princip rada==
Parna turbina se sastoji od nepokretnih lopatica koje su pričvršćene na kućište (stator) i pokretnih lopatica na radnom kolu, koje je spojeno sa vratilom (rotor). Para pod visokim tlakom prvo dolazi na nepokretne lopatice [[stator|statora]], ona skreće struju pare i usmjerava je pod određenim kutem. Pri tome se kanali sužavaju i na taj način para ubrzava ([[Zakon očuvanja mase]]).Ubrzana para nakon toga struji preko pomičnih lopatica koje se nalaze na radnom kolu. Ova promjena smjera strujanja pare dovodi do stvaranja sile koja gura lopatice suprotno od pravca promene brzine pare, a pošto se one mogu slobodno okretati s vratilom, to uzrokuje okretanje radnog kola. Para sada izlazi sa istim [[tlak|tlakom]] i temperaturom kao i prije radnog kola, ali sa smanjenom brzinom, što znači da je jedan dio [[energija|energije]] predala vratilu kao [[mehanički rad]].
 
[[Datoteka:Shema parne turbine.JPG|mini|250px|left|Pojednostavljena shema sustava sa parnom turbinom]]
[[Elektrane]] koriste velike parne turbine koje pokreću električne generatore i na taj tačin stvaraju električnu energiju (čak 80% električne struje u svijetu se dobiva uz ovakvih elektrana). U većini su dvije vrste elektrane koje koriste parne turbine a to su [[Nuklearna elektrana|Nuklearne elektrane]] i [[Termoelektrane]], dok se u nekim zemljama koriste i koncentrirajuća solarna energija.
 
Parna turbina se sastoji od nepokretnih lopatica koje su pričvršćene na kućište (stator) i pokretnih lopatica na radnom kolu, koje je spojeno sa vratilom (rotor). Para pod visokim tlakom prvo dolazi na nepokretne lopatice [[stator|statora]], ona skreće struju pare i usmjerava je pod određenim kutem. Pri tome se kanali sužavaju i na taj način para ubrzava ([[Zakon očuvanja mase]]).Ubrzana para nakon toga struji preko pomičnih lopatica koje se nalaze na radnom kolu. Ova promjena smjera strujanja pare dovodi do stvaranja [[sila|sile]] koja gura lopatice suprotno od pravca promene brzine pare, a pošto se one mogu slobodno okretati s vratilom, to uzrokuje okretanje radnog kola. Para sada izlazi sa istim [[tlak|tlakom]] i temperaturom kao i prije radnog kola, ali sa smanjenom [[brzina|brzinom]], što znači da je jedan dio [[energija|energije]] predala vratilu kao [[mehanički rad]].
 
[[Elektrane]] koriste velike parne turbine koje pokreću [[električni generator|električne generatore]] i na taj tačin stvaraju električnu energiju (čak 80% električne struje u svijetu se dobiva uz ovakvih elektrana). U većini su dvije vrste elektrane koje koriste parne turbine a to su [[Nuklearna elektrana|Nuklearne elektrane]] i [[Termoelektrane]], dok se u nekim zemljama koriste i koncentrirajuća solarna energija.
 
 
==Podjela parnih turbina==
Parne turbine se izrađuju u različitim veličinama od malih (0.75 kW) do onih najvećih (1,500,000 kW), koje se koriste za generiranje [[električna energija|električne energije]]. Postoje više klasifikacija za moderne parne turbine.
 
===Prema načinu dobave pare i uvjetima ispuštanja===
U ovu skupinu ubrajamo kondenzirajuće, nekondenzirajuće, ekstrakcijske i indukcijske.
 
Nekondenzirajuće parne turbine se uglavnom koriste za parno-procesne programe. Izlazni [[tlak]] se kontrolira regulacijskim ventilom kako bi se uskladilo potrebama procesa. Ovakve turbine uglavnom pronalazimo u jedinicima centraliziranog grijanja i [[destiliacija|destilacijskim]] postrojenjima gdje nalazimo veliku količinu procesne pare na niskim tlakovima.
 
Kondenzirajuće parne turbine se nalaze većinom [[elektrana|elektranama]]. Izlazna para kod ovih turbina je u djelomično kondenziranom stanju pri tlaku znatno većem od [[atmosferskog tlaka]].
 
==Stupanj korisnosti==
[[Datoteka:Turbine impulsna i reakcijska.JPG||mini|desno|250px|Shematski dijagram koji prikazuje razliku između impulsne i reakcijske turbine]]
 
[[Stupanj korisnosti]] kod toplinskih motora predstavlja odnos dobivenog rada i uložene [[toplina|topline]]. Kod konvencionalnih postrojenja on se kreće od 0.3 do 0.4. Povećavanjem stupnja korisnosti pruža nam se mogućnost većeg iskorištavanja polazne energije. Stupanj korisnosti se može povećati dovođenjem topline pri višim tlakovima i [[temperatura|temperaturama]], što je uvjetovano razvojem novih konstrukcijskih materijala jer para kod velikih postrojenja na ulazu u turbinu može imati temperature do 500 °C i tlakova do 180 [[bar|bara]].
 
 
Kako bi se maksimalno povećala korisnost turbine para [[ekspanzija|ekspandira]] i pritom vrši rad, u nekoliko stupnjeva. Stupnjevi su karakterizirani na način na koji se energija izvlači iz pare a to mogu biti impulsne i reakcijske turbine. Većina turbina upravo koristi kombinaciju ovih dvaju tipova, pa se uglavnom impulsne koriste pri višim tlakovima a reakcijske pri nižim.
 
===Impulsna turbina===
'''Impulsne turbine''' imaju nepokretne mlaznice koji orijentiraju tok pare jako brze mlazove. Mlazovi koji imaju veliku brzinu posjeduju značajnu [[kinetička energija|kinetičku energiju]] koju lopatice na rotoru pretvaraju u rotacijsko gibanje.
 
Kako para putuje kroz mlaznicu njen tlak pada od početnog iznosa (unutar mlaznice) do konačnog (na izlazu iz mlaznice, koji je često atmosferski ili čak [[vakuum]]). Zbog expanzijeekspanzije kroz mlaznicu para mlaznicu napušta velikom izlaznom brzinom. [[Para]] koja napusta lopatice rotora je veliki udio od maksimalne brzine koju je ona postigla na izlazu iz mlaznice, te se ovaj gubitak energije naziva još odlazeći gubitak.
 
===Reakcijska turbina===
 
U '''reakcijskim turbinama''', lopatice rotora su smještene tako da tvore konvergentne mlaznice. Kod ovog tipa turbina koristi se reakcijska sila koja je nastala [[ubrzanje|ubrzavanjem]] pare kroz mlaznicu. Para se usmjerava na [[rotor (elektrotehnika)]] pomoću nepočnih lopatica na statoru, te napušta [[stator|rotor (elektrotehnika)]] kao mlaz koji popunjava cijeli obujam rotora. Para nakon toga mijenja smjer strujanja i povećava svoju brzinu relativno u odnosu na brzinu lopatica. Do pada tlaka dolazi i u statorskom i u rotorskom dijelu, s parom koja ubrzava u statoru a usporava na rotoru. Također dolazi do porasta tlaka i temperature. To sve rezultira mehaničkim radom koji nastaje okretanjem rotora.
 
==Regulacija broja okretaja==
 
Regulacija [[broj okretaja|broja okretaja]] kod turbina je jako značajna. Kod puštanja turbine u pogon, nagla promjena broja okretaja može rezultirati trajnim oštećenjima na turbini, dok se kod nekih [[električni generator|generatora]] zahtijeva još i precizna kontrola broja okretaja. Pri naglom smanjenju opterećenja dolazi do bez regulacije dolazi do znatnog povećanja broja okretaja sve do razaranja turbine.
 
Parne turbine korištene u elektranama spojene su direktno na generatore električne energije što znači da moraju imati točno određen broj okretaja, te da moraju biti sinkronizirane sa električnom mrežom.
Line 60 ⟶ 62:
==Vanjske poveznice==
 
*[http://www.britannica.com/EBchecked/topic/444719/Sir-Charles-Algernon-Parsons''Sir Charles Algernon Parsons (engleski)'']
*[http://www.birrcastle.com/steamTurbineAndElectricity.asp''Turbine and electricity (engleski)'']
*[http://www.universityscience.ie/pages/scientists/sci_charles_parsons.php''Charles Parsons (engleski)'']
*[http://pepei.pennnet.com/display_article/152601/6/ARTCL/none/none/1/New-Benchmarks-for-Steam-Turbine-Efficiency/''Steam turbine efficiency'' (engleski)]
*[http://www.history.rochester.edu/steam/parsons/part1.html''The steam turbine (engleski)'']
 
[[Kategorija:Energetika]]