Impulse Turbine vs Reaction Turbine
Turbin adalah kelas mesin turbo yang digunakan untuk menukar tenaga dalam cecair yang mengalir menjadi tenaga mekanik dengan menggunakan mekanisme pemutar. Turbin, secara amnya, menukar tenaga haba atau kinetik cecair menjadi berfungsi. Turbin gas dan turbin wap adalah mesin turbo termal, di mana kerja dihasilkan dari perubahan entalpi cecair kerja; iaitu potensi tenaga bendalir dalam bentuk tekanan diubah menjadi tenaga mekanikal.
Struktur asas turbin aliran paksi dirancang untuk membolehkan aliran bendalir berterusan semasa mengekstrak tenaga. Dalam turbin termal, cecair kerja pada suhu tinggi dan tekanan diarahkan melalui serangkaian pemutar yang terdiri dari bilah bersudut yang dipasang pada cakera berputar yang dilekatkan pada batang. Di antara setiap disk rotor, bilah pegun dipasang, yang berfungsi sebagai muncung dan memandu aliran bendalir.
Turbin dikelaskan menggunakan banyak parameter, dan pembahagian impuls dan tindak balas didasarkan pada kaedah menukar tenaga cecair menjadi tenaga mekanikal. Turbin impuls menghasilkan tenaga mekanikal sepenuhnya dari impuls bendalir apabila terkena pada bilah pemutar. Turbin reaksi menggunakan cecair dari muncung untuk menghasilkan momentum pada roda stator.
Maklumat lanjut mengenai Impulse Turbine
Turbin impuls menukar tenaga bendalir dalam bentuk tekanan dengan mengubah arah aliran bendalir ketika terkena pada bilah pemutar. Perubahan momentum menghasilkan dorongan pada bilah turbin dan rotor bergerak. Prosesnya dijelaskan menggunakan undang-undang kedua Newton.
Dalam turbin impuls, kecepatan bendalir meningkat dengan melewati rangkaian muncung sebelum diarahkan ke bilah pemutar. Bilah stator bertindak sebagai muncung dan meningkatkan halaju dengan mengurangkan tekanan. Aliran bendalir dengan halaju (momentum) yang lebih tinggi kemudian berdentum dengan bilah pemutar, untuk memindahkan momentum ke bilah pemutar. Semasa peringkat ini, sifat bendalir mengalami perubahan yang merupakan ciri khas untuk turbin impuls. Penurunan tekanan berlaku sepenuhnya pada muncung (iaitu stator), dan halaju meningkat dengan ketara pada stator dan penurunan pada rotor. Pada hakikatnya, turbin impuls hanya menukar tenaga kinetik cecair, bukan tekanan.
Roda pelton dan turbin de Laval adalah contoh turbin impuls.
Lebih lanjut mengenai Reaction Turbine
Turbin tindak balas menukar tenaga bendalir dengan tindak balas pada bilah pemutar, ketika bendalir mengalami perubahan momentum. Proses ini dapat dibandingkan dengan reaksi pada roket oleh gas ekzos roket. Proses turbin reaksi dijelaskan dengan baik menggunakan undang-undang kedua Newton.
Satu siri muncung meningkatkan halaju aliran bendalir di tahap stator. Ini menimbulkan penurunan tekanan dan peningkatan halaju. Kemudian aliran bendalir diarahkan ke bilah pemutar, yang juga bertindak sebagai muncung. Ini seterusnya mengurangkan tekanan, tetapi halaju juga menurun akibat pemindahan tenaga kinetik ke bilah rotor. Dalam turbin tindak balas, bukan sahaja tenaga kinetik bendalir, tetapi juga tenaga dalam bendalir dalam bentuk tekanan diubah menjadi tenaga mekanik batang rotor.
Turbin Francis, turbin Kaplan, dan banyak turbin wap moden tergolong dalam kategori ini.
Dalam reka bentuk turbin moden, prinsip operasi digunakan untuk menghasilkan output tenaga yang optimum dan sifat turbin dinyatakan oleh tahap tindak balas (Λ) turbin. Parameter pada dasarnya adalah nisbah antara penurunan tekanan pada tahap rotor dan tahap stator.
Λ = (perubahan entalpi pada tahap pemutar) / (perubahan entalpi pada tahap pemegun)
Apakah perbezaan antara Impulse Turbine dan Reaction Turbine?
Dalam turbin impuls, penurunan tekanan (entalpi) berlaku sepenuhnya di peringkat stator, dan tekanan turbin reaksi (entalpi) turun di kedua peringkat rotor dan stator. {Sekiranya bendalir boleh dimampatkan, (biasanya) gas mengembang di kedua-dua tahap pemutar dan stator di turbin reaksi.}
Turbin tindak balas mempunyai dua set muncung (di stator dan rotor) sementara turbin impuls mempunyai muncung hanya di stator.
Dalam turbin reaksi, kedua-dua tekanan dan tenaga kinetik diubah menjadi tenaga poros sementara, dalam turbin impuls, hanya tenaga kinetik yang digunakan untuk menghasilkan tenaga poros.
Operasi turbin impuls dijelaskan menggunakan hukum ketiga Newton, dan turbin reaksi dijelaskan menggunakan hukum kedua Newton.
