反動タービンを理解する

水力発電所で使用される特殊なタイプのタービンである反動タービンは、発電のために世界中で使用されています。水力発電所で使用されるタービンの約 60% は反動タービンであると推定されていますが、依然として衝動タービンと競合しています。反動タービンは、固定翼の列と動翼の列で構成されています。これらの固定ブレードはノズルとして機能し、可動ブレードは、受け取った蒸気の衝撃 (運動量の変化によって引き起こされる) の結果として動きます。また、それらに対する蒸気の膨張と加速の結果として、依然としてノズルとして機能します。これについては、さらに説明します。私に固執してください!

今日は、反動タービンの定義、アプリケーション、機能、コンポーネント、図、タイプ、および動作原理を知ることができます。また、この反動タービンの長所と短所についても知ることができます。

反動タービンとは

反動タービンは、ニュートンの運動の第 3 法則 (作用と反作用は等しく反対) に従って動作します。システムは、流体の圧力と重量に応じてトルクを生成します。その動作では、水は最初に固定ブレードに当たり、次にノズルに当たります。

反動タービンでは、圧力と速度による水のポテンシャル エネルギーと運動エネルギーの合計によって、タービン ブレードが回転します。このタービンは全身が水に浸かっており、水圧の変化と水の運動エネルギーにより動力交換を行います。反動タービンのアプリケーションは、通常、インパルス タイプよりも低ヘッドで高流量です。

タービンブレードまたはインペラーブレードは、翼のように水が流​​れると片側に力を発生できるように設計されています。飛行機では、翼によって生成される力が揚力の原因です。同様に、ここでは、力によってブレードが回転します。

さまざまなタイプの反動タービンには、独自の理想的な動作条件があります。たとえば、

• 低い流量が得られ、高落差 (80 ～ 1600 m) が利用できる場合は、ペルトン タービンが好まれます。
• カプラン タービンには、低または中の落差 (2 ～ 70 m) に加えて、高い吐出量が必要です。
• フランシス タービンは、中流量と中ヘッドで動作します。フランシス タービンは、インパルス タービンとリアクション タービンを組み合わせたものです。

フランシス タービンは、最高の効率を提供し、幅広い動作条件で動作する可能性があるため、最も広く使用されているタービンです。

反動タービンの応用

反動タービンのさまざまな用途には次のようなものがあります:

• 電力を生成するための風力発電所
• また、水力発電所での発電用
• 反動タービンは、利用可能な低い水頭と高い速度から最大の出力を得るために使用されます。

注意 :反動タービンの主な機能は発電です。

反動タービンのコンポーネント

以下は、反動タービンの主要コンポーネントとその機能です。

スパイラル ケーシング:

反応タービンのこれらの構成要素は、円周に沿って一様に減少する断面積を有する。この断面積の減少により、ランナー ブレードに当たる水の速度が均一になります。ケーシングの最初からランナー ブレードに水が流れ込むための開口部があり、ケーシングとともに移動するにつれて圧力が低下します。円周に沿って断面積を縮小して圧力を均一にすることで、ランナー ブレードに当たる運動量や速度を均一にします。

ガイドベーン:

ガイド ベーンはスパイラル ケーシングに取り付けられ、ランナー ブレードに衝突する水がタービンの軸の長さに沿って方向付けられるようにします。そうしないと、流れがらせん状のケーシングを通過する際に渦が激しくなり、ランナー ブレードを回転させるのに十分な効率が得られなくなります。最新のタービンでは、これらのガイド ベーンの角度を調整できるため、水の流量を調整できます。

ランナー ブレード:

ランナー ブレードは、反動タービンの重要なコンポーネントです。実際、反動タービンの心臓部と考えられています。ランナーブレードの形状は、水の圧力エネルギーを利用してタービンを動かします。それらの設計は非常に重要であり、タービンの効率を決定する上で重要な役割を果たします。最新バージョンでは、これらのブレードは軸を中心に傾斜する可能性があるため、ブレードに作用する圧力は、負荷と利用可能な圧力に応じて変化する可能性があります.

ドラフト チューブ:

ドラフト チューブはランナーの出口を放水路に接続し、その長さに沿って断面積が増加します。ランナー ブレードから出てくる水はかなり低圧であり、放水路に向かって流れる際に断面積が拡大することで圧力が回復します。

反動タービンの図:

反動タービンの種類

以下は、さまざまなタイプの反動タービンです

プロペラ タービン:

プロペラ型の反動タービンは通常、3 ～ 6 枚のブレード流路を持ち、すべてのブレードと水が常に接触しています。プロペラタービンは、荷重と高さが一定の場所にしか設置できません。そのエネルギー効率曲線は、部分負荷で非常にピークに達します。つまり、システムのパフォーマンスが低下しています。

カプランタービンは、稼働中にブレードを適切に調整することで、さまざまな負荷条件下で高効率レベルを達成できます。これは、ブレードの角度を必要なパワーに調整できるためです。

フランシス水車:

これらのタイプのリアクション タービンは、プロペラ タービンの修正バージョンであり、水はランナーに半径方向および軸方向に流れます。その動作において、フロー チャネルは通常、内部で調整可能なインフルエンス ブレードを備えたスパイラル ハウジングに設定されます。

これらのタイプの反動タービンには、9 つ​​以上の固定ブレードを備えたローターがあります。水はランナーの真上と周囲で発生し、ランナーは落下して回転します。

重力タービン:

これらの反動タービン タイプは、重力を回転力に変換します。そのため、重力の運動エネルギーが電気に変換されます。

電球タービン:

バルブ タービン タイプは、プロペラ タービンの変形です。バルブタービン発電機は、ダクト中央にある流線型の防水鋼製ハウジングに封入され、密閉されています。この発電機は、バルブの下流端にある可変ピッチ プロペラを介して駆動されます。システムに出入りする水の方向は、実質的に変わらないか、ほとんどありません。そのコンパクトさは、発電所の設計により多くの柔軟性を提供します。

ストラフロ タービン:

これらの反動タービンのタイプは、固定ブレードを備えた軸流タービンです。その発電機は水路の外側にあり、タービン ランナーに直接接続されています。

チューブ タービン:

この反動タービンでは、圧力ラインは流路の直後と直前で曲げられており、発電機への直線接続を可能にしています。

反動タービンの動作原理

反動タービンの動作はそれほど複雑ではなく、簡単に理解できます。その動作において、高圧の水を放出する可動ノズルを含むローター。水がノズルから出ると、ローターを非常に高速で回転させる反力が発生しました。また、ランナーブレード上を移動する流体によって反力が発生します。ランナー ブレードに発生する反力により、ランナーが回転します。流体は、ランナー ブレードを越えてドラフト チューブに入り、最後にトレイル レースに流れます。

反応タービンの働きについて詳しくは、以下のビデオをご覧ください:

反動タービンの長所と短所

利点:

以下は、反動タービンのさまざまな用途の利点です。

• 高い油圧効率。
• 高い作業速度
• 設計がより簡単になります。
• ブレードは効率が高い。
• 必要なスペースが少なくて済みます。
• オイルフリーの排気システムを採用。
• 携帯に便利なサイズ
• 高温高圧を使用できること

短所:

反動タービンには優れた利点がありますが、それでもいくつかの制限があります。以下は、さまざまな用途における反動タービンの欠点です。

• 高度なメンテナンスが必要
• キャビテーションの問題が発生する。
• 維持費が高い
• 推力が発生します。
• 左右対称の刃はありません。

結論

反動タービンは、ニュートンの運動の第 3 法則 (作用と反作用は等しく反対) に従って動作します。システムは、流体の圧力と重量に応じてトルクを生成します。作動中、水は最初に固定ブレードに当たり、次にノズルに当たります。以上で、反動タービンの定義、機能、アプリケーション、コンポーネント、図、タイプ、および動作について説明したこの記事は終わりです。この反動タービンの長所と短所。

この記事から多くのことを学んでいただければ幸いです。もしそうなら、親切に他の学生と共有してください。読んでくれてありがとう、またね！