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Turbina a vapor

Turbina a vapor

A turbina a vapor é um dispositivo que serve para converter o vapor de alta pressão na rotação de um veio que fornece potência de saída (eixo). Este tipo de turbina é usado principalmente em centrais eléctricas (solar térmico a alta temperatura, por exemplo central), mas também em outras aplicações onde grandes capacidades, tais como navios de mar são necessários.

Com uma turbina a vapor moderna, o vapor é guiado contra uma fileira de pás do rotor, o que altera a direção do vapor o máximo possível. Então, o vapor passa por uma fileira de pás de estator, onde ele novamente gira da direção para a próxima fileira de pás do rotor. Este processo continua até que o vapor tenha expandido ao máximo. Quando a energia do vapor é esgotada de tal forma que as gotículas de água começam a se formar, ela é expelida da turbina porque as gotículas de água se movendo a uma velocidade supersônica nas pás da turbina causam erosão. Isso acontece quando aproximadamente 20% das moléculas de água se condensam.

História da turbina a vapor

A turbina a vapor foi inventada por volta de 1883 pelo engenheiro sueco Gustaf de Laval, em sua forma mais simples, a lava turbina. Esta turbina consistia em um grande número de palhetas em forma de cubo que coletavam o vapor e o transformavam em um movimento circular. Ele usou essa turbina para dirigir uma centrífuga de leite.

Em 1884, o engenheiro britânico Charles Algernon Parsons projetou a turbina de reação. Esta turbina permite que o vapor flua na direção longitudinal do eixo e reduz gradualmente a pressão, distribuída por várias rodas da lâmina.

Juntamente com Parsons, Auguste Rateau projetou uma turbina onde a pressão é reduzida apenas nas pás do estator. Essa diferença leva a um aumento significativo nos rendimentos. Hoje em dia isso é chamado Zoelly turbinas e elas são na verdade turbinas de lava conectadas em série. Devido à presença de vários estágios sucessivos de pressão e velocidade, a velocidade periférica "U" diminui. A razão para isto é que a velocidade periférica e a queda de calor no estágio de pressão são proporcionais. A armadilha de calor por estágio de pressão será menor e, portanto, a velocidade periférica também diminuirá. No entanto, a armadilha de calor de cada estágio de pressão (levando em consideração as turbinas conectadas entre si) deve permanecer a mesma, caso contrário, diferentes velocidades periféricas seriam obtidas em um eixo principal.

Classificação da turbina a vapor

Fonte de energia

O vapor utilizado nas turbinas a vapor pode ser aquecido pela queima de óleo ou gás, por energia nuclear, por energia solar ou por energia geotérmica.

Basic

As turbinas a vapor são classificadas em várias bases: axial / radial, pressão direta (impulso) / sobrepressão (reação), tipo composto e condensação / drenagem.

A distinção básica é feita nas propriedades de expansão. Por exemplo, a classificação principal é geralmente baseada na questão de saber se as turbinas de pressão e sobrepressão são. Essa expansão pode ser realizada de duas maneiras diferentes:

Turbinas DC

Turbinas de pressão igual são assim denominadas porque a pressão de entrada na roda da lâmina é igual à pressão de saída após a lâmina. A expansão completa do vapor ocorre nos bicos / bicos. Estes são classificados em turbinas de impulso. Por exemplo, turbinas de lavanda, curtis e ratazanas podem ser encontradas sob esta forma de expansão, cada uma com seu campo específico de aplicação, que por sua vez pode ser classificado de acordo com vários critérios, por exemplo, eficiência, relação de velocidade ótima. , velocidade da lâmina, ângulo da lâmina, custo, manutenção e consumo de energia / entrega.

  • Turbina de lava Inventado pelo engenheiro Gustav de Laval. Esta turbina consiste em uma roda com um grande número de palhetas em forma de balde que coletam o vapor e o transformam em um movimento circular. Este tipo de turbina não é muito eficiente, pois funcionou muito rápido entre 20.000 e 25.000 rpm.
  • Turbina de Curtist. Esta turbina consiste em duas rodas rotativas com um grande número de pás em forma de cubo que coletam o vapor e o transformam em um movimento circular. Entre essas duas rodas há um conjunto de lâminas de reação que param. Este tipo de turbina não é tão eficiente, mas a velocidade (rpm) é menor. Esta turbina pode consistir em duas etapas ou um único estágio. A turbina é usada como lastro, é frequentemente usada em usinas da turbina de alta pressão para baixar a temperatura e a pressão do vapor.
  • Rateauturbine ou Zoellyturbine. Auguste Rateau projetou uma turbina que reduz a pressão de vapor em etapas. Isso leva a um aumento na eficiência. Eles são chamados de turbinas Zoelly e são basicamente turbinas de lava conectadas em série, cada uma a uma pressão menor. Por ter vários estágios de pressão e velocidade, a velocidade é reduzida.

Turbina de pressão

Esta é uma turbina onde a pressão de saída é menor que a entrada. A expansão ocorre em parte nas palhetas guia e em parte nas palhetas guia. Estas são chamadas de turbinas de impulso / reação ou simplesmente turbinas de reação. A turbina parson está alojada aqui. A guia e as paletes móveis são feitas de forma relativamente uniforme e porque com esta turbina a diferença de entalpia por estágio (lei + loop) é a mesma, a potência obtida ou obtida pode ser calculada a partir do número de estágios. No entanto, com este tipo de turbinas, existe uma carga axial do eixo devido à queda de pressão por estágio.

Turbina Parson. Em 1884, o engenheiro britânico Charles Algernon Parsons projetou a turbina de reação, esta turbina permite que o vapor flua na direção longitudinal do eixo e reduz gradualmente a pressão, distribuída por várias rodas de lâmina. A velocidade é agora de 1500 ou 3000 rpm. Todas as turbinas contemporâneas são turbinas parson.

Turbina Ljungström, uma turbina com dois eixos rotativos opostos. As aletas guia também giram, mas na direção oposta.

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Última revisão: 26 de abril de 2019

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