Inačica od 20. svibnja 2015. u 09:54 uredi Lasta (razgovor \| doprinosi) Ophoditelji 12.071 edit m uklonjena promjena suradnika 93.139.221.193 (razgovor), vraćeno na posljednju inačicu suradnika 109.165.204.227 ← Starija izmjena		Inačica od 17. ožujka 2016. u 18:15 uredi ukloni ovu izmjenu Mmarre (razgovor \| doprinosi) Automatski ophođeni suradnici 14.949 edits Nadopunio Parna turbina Novija izmjena →
Redak 1: [[~~Datoteka~~datoteka:Dampfturbine Laeufer01.jpg\|mini\|300px\|[[Rotor]] moderne parne turbine, rabljen u [[elektrana\|elektrani]].]] '''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]]. [[datoteka:Dampfturbine Montage01.jpg\|mini\|desno\|300px\|[[Siemens AG\|Siemens]] parna turbina sa otvorenim kućištem.]] Parna turbina je oblik toplinskog stroja koji izvlači svoj napredak iz [[termodinamika\|termodinamičke]] učinkovitosti 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]]). [[datoteka:SteamTurbine.jpg\|mini\|desno\|300px\|Otvorena parna turbina tvrtke [[MAN SE]].]] ==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 '''eolipile''' ili [[Heronova kugla]]. 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]]. ▼ '''Parna turbina''' je [[rotacija\|rotacijski]] [[toplinski stroj]] u kojem se [[energija]] [[vodena para\|vodene pare]] visokog [[tlak]]a i [[temperatura\|temperature]] najprije pretvara u [[ kinetička energija\|kinetičku energiju]] [[strujanje\|strujanja]], a potom u [[mehanički rad]], [[vrtnja\|vrtnju]] rotora. Najčešće se koristi za pogon [[električni generator\|električnih generatorâ]], [[crpka\|crpki]] (pumpi), [[kompresor]]â, [[brodski vijak\|brodskih vijaka]] i drugog. Danas se parne turbine znatno razlikuju po snazi (od desetak kilo[[vat]]a do nekoliko tisuća megavata) i izmjerama ([[promjer]]a od nekoliko desetaka centimetara do nekoliko [[metar]]a). Osnovni je dio turbine rotor. Kod najjednostavnije se turbine sastoji od [[vratilo\|vratila]] s diskom, po obodu kojega su raspoređene [[Aerodinamika\|aerodinamički]] oblikovane rotorske lopatice. Ispred rotora smještene su, također aerodinamički oblikovane, statorske lopatice ([[sapnica\|sapnice]]), koje toku pare na ulazu u rotorske lopatice daju povoljan smjer i [[brzina\|brzinu]]. Nosi ih kućište turbine, koje ujedno odvaja radni prostor turbine od okoliša. Jedan red statorskih i rotorskih lopatica čini stupanj parne turbine. 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.▼ [[Turbina]] koja ima samo jedan stupanj naziva se jednostupanjska turbina. Višestupanjska turbina može imati i do pedesetak stupnjeva; kod nje se diskovi s rotorskim lopaticama ugrađuju na zajedničko [[vratilo]] jedan iza drugoga, a redovi statorskih lopatica učvršćuju se u kućište ispred svakoga diska. Veći broj stupnjeva podiže [[iskoristivost]] turbine jer se postupnom pretvorbom učinkovitije iskorištava [[energija]] vodene pare. Kod višestupanjskih turbina vrlo velikih [[snaga]] sve stupnjeve nije moguće staviti unutar jednoga kućišta, pa se izvode kao višekućišne turbine, s visokotlačnim, srednjotlačnim i niskotlačnim kućištem. Kod njih su rotori međusobno spojeni [[spojka]]ma. S obzirom na smjer [[strujanje\|strujanja]] pare, turbine se dijele na aksijalne i radijalne. ==Princip rada==▼ Kod aksijalnih turbina, kakve se danas većinom primjenjuju, vodena para struji paralelno s [[os]]i [[vrtnja\|vrtnje]] rotora, a kod radijalnih turbina okomito na os. S obzirom na način rada, parne turbine mogu biti akcijske (impulsne), reakcijske, ili kombinirane (akcijsko-reakcijske). Kod akcijskih turbina promjena [[tlak]]a ([[ekspanzija]]) u potpunosti se odvija u statorskim lopaticama. U rotorskim lopaticama tako dobiven tok pare velike brzine, to jest kinetičke energije, mijenja samo smjer, bez promjene tlaka. Djelovanjem impulsa pare na rotorske lopatice ostvaruje se vrtnja rotora i odvođenje korisne snage, pa para izlazi s nižom kinetičkom energijom. Na takvu načelu radi i de Lavalova turbina (nazvana prema [[Gustaf de Laval\|C. G. P. de Lavalu]]). Kod reakcijskih turbina ekspanzija se odvija dijelom u statorskim, a dijelom i u rotorskim lopaticama, u kojima se toku pare mijenja smjer, ali istodobno dolazi i do promjene tlaka. Turbina kod koje se od ukupne toplinske energije polovica promjene energije odvija u statorskim, a druga polovica u rotorskim lopaticama, prema svojem se izumitelju naziva Parsonsova turbina. Kako para struji kroz višestupanjsku turbinu, tako joj se povećava specifični [[obujam]] i do 1 000 puta. Zbog toga svaki sljedeći stupanj turbine ima veće lopatice i promjer od prethodnoga, kako bi učinkovito iskorištavao energiju ekspandirajuće pare. Povećanje duljine lopatica i njihova promjera daje parnim turbinama svojstven stožasti oblik. [[Datoteka:Shema parne turbine.JPG\|mini\|250px\|left\|Pojednostavljena shema sustava sa parnom turbinom]]▼ Već prema tomu je li [[tlak]] na izlazu iz turbine niži ili viši od [[Atmosferski tlak\|atmosferskoga]], parne turbine mogu biti kondenzacijske ili protutlačne. Kod kondenzacijske turbine para nakon obavljenoga rada odlazi u [[parni kondenzator]], gdje se [[kondenzacija\|kondenzira]]. Budući da je obujam vode mnogo manji od obujma pare (oko 1600 puta), u kondenzatoru se stvara [[vakuum]], koji omogućava veću ekspanziju pare u turbini, a time i veću jediničnu snagu kondenzacijskih turbina. [[Voda]] se [[Napojna pumpa generatora pare\|pumpa]] natrag u [[generator pare]] kako bi ponovno bila pretvorena u paru. Kod protutlačne turbine para ekspandira do tlaka koji je znatno viši od atmosferskoga, pa na izlazu još uvijek ima znatnu [[toplina\|toplinsku energiju]], koja se koristi za grijanje zgrada i različite tehnoloških procese u industriji. U iste svrhe koriste se i kondenzacijske i protutlačne turbine s reguliranim i nereguliranim oduzimanjem pare, kod kojih se dio pare oduzima nakon jednog ili više stupnjeva turbine. <ref> '''parna turbina''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=46749] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.</ref> 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 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 promjene brzine pare, a pošto se one mogu slobodno okretati s vratilom, to uzrokuje okretanje radnog kola.▼ ▲==Povijest== [[Elektrane]] koriste velike parne turbine koje pokreću [[električni generator\|električne generatore]] i na taj nacin 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 koristi i koncentrirajuća solarna energija. Kinetička energija vodene pare pretvara se u mehanicki rad (rotaciju lopatica turbina). ▼ ▲[[~~Datoteka~~datoteka:Curtis Steam Turbine.JPG\|~~thumb~~mini\|~~right~~desno\|300px\|Curtis-ova parna turbina iz 1905.]] ▲Prvi uređaj koji je mogao biti kvalificiran kao parna turbina je bio nalik na igračku, zvao se ~~'''~~[[eolipile~~'''~~]] ili [[Heronova kugla]]. Opisao ga je još u prvom stoljeću ~~Hero~~[[Heron]] 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 Algernon Parsons]] [[1884.]] ~~godine~~, čiji je prvi model bio spojen na [[dinamo]] koje je generiralo 7,5 [[vat\|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~~Parsonsovu 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. ▲==~~Princip~~ Način rada == ▲[[~~Datoteka~~datoteka:Shema parne turbine.JPG\|mini\|~~250px~~300px\|~~left~~desno\|Pojednostavljena shema sustava sa parnom turbinom.]] ▲Parna turbina se sastoji od nepokretnih lopatica koje su pričvršćene na kućište ([[stator]]) i pokretnih lopatica na radnom kolu, koje je spojeno sas ~~vratilom~~[[vratilo]]m ([[rotor]]). Para pod visokim tlakom prvo dolazi na nepokretne lopatice statora, ona skreće struju pare i usmjerava je pod određenim kutem. Pri tome se kanali sužavaju i na taj način para ubrzava ([[~~Zakon~~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 promjene brzine pare, a pošto se one mogu slobodno okretati s vratilom, to uzrokuje okretanje radnog kola. ▲[[Elektrane]] koriste velike parne turbine koje pokreću [[električni generator\|električne generatore]] i na taj ~~nacin~~način 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~~nuklearne elektrane]] i [[~~Termoelektrane~~termoelektrane]], dok se u nekim zemljama koristi i ~~koncentrirajuća~~[[Sunčeva ~~solarna~~koncentrirana ~~energija~~snaga]]. [[Kinetička energija]] vodene pare pretvara se u mehanicki rad (rotaciju lopatica turbina). ==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~~[[ventil]]om kako bi se uskladilo potrebama procesa. Ovakve turbine uglavnom pronalazimo u jedinicima centraliziranog grijanja i 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 [[atmosferski tlak\|atmosferskog tlaka]]. == Stupanj iskorištenja == [[~~Datoteka~~datoteka:Turbine impulsna i reakcijska.JPG\|\|mini\|desno\|~~250px~~300px\|Shematski dijagram koji prikazuje razliku između impulsne i reakcijske turbine.]] [[Stupanj iskorištenja]] 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 tlakove do 180 [[bar_(jedinica)\|bara]].▼ ▲[[Stupanj iskorištenja]] 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~~[[materijal]]a jer para kod velikih postrojenja na ulazu u turbinu može imati temperature do 500 °C i tlakove do 180 [[bar_(jedinica)\|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 sapnice koji orijentiraju tok pare jako brzih mlazova. Mlazovi koji imaju veliku brzinu posjeduju značajnu [[kinetička energija\|kinetičku energiju]] koju lopatice na rotoru pretvaraju u rotacijsko gibanje. Kako para putuje kroz sapnicu njen tlak pada od početnog iznosa (unutar sapnice) do konačnog (na izlazu iz sapnice, koji je često atmosferski ili čak djelomični [[vakuum]]). Zbog ekspanzije kroz sapnicu, para sapnicu napušta velikom izlaznom brzinom. [[Para]] koja napušta lopatice rotora ima veliki udio od maksimalne brzine koju je ona postigla na izlazu iz sapnice, te se ovaj gubitak energije naziva još izlazni gubitak. Kako para putuje kroz sapnicu njen tlak pada od početnog iznosa (unutar sapnice) do konačnog (na izlazu iz sapnice, koji je često atmosferski ili čak djelomični [[vakuum]]). Zbog ekspanzije kroz sapnicu, para sapnicu napušta velikom izlaznom brzinom. [[Para]] koja napušta lopatice rotora ima veliki udio od maksimalne brzine koju je ona postigla na izlazu iz sapnice, te se ovaj gubitak energije naziva još izlazni gubitak. ===Reakcijska turbina=== U '''reakcijskim turbinama''', lopatice rotora su smještene tako da tvore konvergentne sapnice. Kod ovog tipa turbina koristi se reakcijska sila koja je nastala [[ubrzanje\|ubrzavanjem]] pare kroz sapnicu. Para se usmjerava na [[rotor (elektrotehnika)\|rotor]] pomoću nepočnih lopatica na statoru, te napušta [[stator (elektrotehnika)\|stator]] 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 pada 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 [[broj okretaja\|broja okretaja]]. Pri naglom smanjenju opterećenja (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 na električnu mrežu. ▼ == Izvori ==▼ ▲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 (bez regulacije) dolazi do znatnog povećanja broja okretaja sve do razaranja turbine. {{izvori}} 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 na električnu mrežu. ==Vidi još==▼ [[Kombinirane termoelektrane]]▼ [[Nuklearna elektrana]]▼ [[Termoelektrane]]▼ ▲==Izvori== [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)''] Line 64 ⟶ 59: [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)''] ▲==Vidi još== ▲ [[Kombinirane termoelektrane]] ▲* [[Nuklearna elektrana]] ▲* [[Termoelektrane]] [[Kategorija:Energetika]]

Parna turbina: razlika između inačica