Diferencia entre turbina de impulso y turbina de reacción

Turbina de impulso vs turbina de reacción
 

Las turbinas son una clase de maquinaria turbo utilizada para convertir la energía de un fluido que fluye en energía mecánica mediante el uso de mecanismos de rotor. Las turbinas, en general, convierten la energía térmica o cinética del fluido en trabajo. Las turbinas de gas y las turbinas de vapor son máquinas turbo térmicas, donde el trabajo se genera a partir del cambio de entalpía del fluido de trabajo; es decir, la energía potencial del fluido en forma de presión se convierte en energía mecánica.

La estructura básica de una turbina de flujo axial está diseñada para permitir un flujo continuo de fluido mientras extrae la energía. En las turbinas térmicas, el fluido de trabajo a alta temperatura y presión se dirige a través de una serie de rotores que consisten en cuchillas en ángulo montadas en un disco giratorio conectado al eje. Entre cada disco de rotor, se montan palas estacionarias, que actúan como boquillas y guían el flujo de fluido..

Las turbinas se clasifican según muchos parámetros, y la división de impulsos y reacciones se basa en el método de conversión de la energía de un fluido en energía mecánica. Una turbina de impulso genera energía mecánica completamente a partir del impulso del fluido cuando se impacta en las palas del rotor. Una turbina de reacción utiliza el fluido de la boquilla para crear un impulso en la rueda del estator.

Más sobre Impulse Turbine

Las turbinas de impulso convierten la energía del fluido en forma de presión al cambiar la dirección del flujo del fluido cuando se impactan en las palas del rotor. El cambio en el impulso da como resultado un impulso en las palas de la turbina y el rotor se mueve. El proceso se explica utilizando la segunda ley de newtons..

En una turbina de impulso, la velocidad del fluido aumenta al pasar por una serie de boquillas antes de dirigirse a las palas del rotor. Las cuchillas del estator actúan como las boquillas y aumentan la velocidad al reducir la presión. La corriente de fluido con mayor velocidad (impulso) luego impacta con las palas del rotor, para transferir el impulso a las palas del rotor. Durante estas etapas, las propiedades del fluido experimentan cambios que son característicos de las turbinas de impulso. La caída de presión ocurre completamente en las boquillas (es decir, los estatores), y la velocidad aumenta significativamente en los estatores y cae en los rotores. En esencia, las turbinas de impulso solo convierten la energía cinética del fluido, no la presión.

Las ruedas Pelton y las turbinas de Laval son ejemplos de las turbinas de impulso..

Más sobre la turbina de reacción

Las turbinas de reacción convierten la energía del fluido por la reacción en las palas del rotor, cuando el fluido experimenta un cambio en el momento. Este proceso puede compararse con la reacción en un cohete por los gases de escape del cohete. El proceso de las turbinas de reacción se explica mejor utilizando la segunda ley de Newton..

Una serie de boquillas aumenta la velocidad de la corriente de fluido en la etapa del estator. Esto crea una caída de presión y un aumento en la velocidad. Luego, la corriente de fluido se dirige a las palas del rotor, que también actúan como boquillas. Esto reduce aún más la presión, pero la velocidad también disminuye como resultado de la transferencia de energía cinética a las palas del rotor. En las turbinas de reacción, no solo la energía cinética del fluido, sino también la energía en el fluido en forma de presión se convierte en energía mecánica del eje del rotor..

La turbina Francis, la turbina Kaplan y muchas de las turbinas de vapor modernas pertenecen a esta categoría.

En el diseño moderno de la turbina, los principios de operación se utilizan para generar una salida de energía óptima y la naturaleza de la turbina se expresa mediante el grado de reacción () de la turbina. El parámetro es básicamente la relación entre la caída de presión en la etapa del rotor y la etapa del estator..

Λ = (cambio de entalpía en la etapa del rotor) / (cambio de entalpía en la etapa del estator)

¿Cuál es la diferencia entre la turbina de impulso y la turbina de reacción??

En una turbina de impulso, la caída de presión (entalpía) ocurre completamente en la etapa del estator, y en la presión de la turbina de reacción (entalpía) cae en las etapas del rotor y del estator. Si el fluido es compresible, (generalmente) el gas se expande en las etapas del rotor y del estator en las turbinas de reacción.

Las turbinas de reacción tienen dos juegos de boquillas (en el estator y el rotor) mientras que las turbinas de impulso tienen boquillas solo en el estator.

En las turbinas de reacción, tanto la presión como la energía cinética se convierten en energía del eje, mientras que, en las turbinas de impulso, solo se utiliza la energía cinética para generar energía del eje..

La operación de la turbina de impulso se explica utilizando la tercera ley de Newton, y las turbinas de reacción se explican utilizando la segunda ley de Newton.