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Stoomturbine
Dampfturbine im Bau.
Das Turbinia, das erste Dampfschiff mit Dampfturbine.

EIN Dampfturbine ist ein Gerät zur Messung des Hoch Druck von Dampf in Drehung einer Achse umwandeln, die einen Ausgang hat (Wellen-) Leistung liefert. Dieser Typ Turbine wird hauptsächlich verwendet in Kraftwerke, aber auch in anderen Anwendungen, bei denen große Leistungen erforderlich sind, wie beispielsweise auf Seeschiffen.

Operation

In einer modernen Dampfturbine wird der Dampf gegen eine Reihe geschoben Rotorblätter die die Richtung des Dampfes maximal ändert. Der Dampf strömt dann entlang einer Reihe von Statorschaufeln, wo er die Richtung zur nächsten Reihe von Rotorschaufeln umkehrt. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis der Dampf maximal ist erweitert. Wenn der Dampf in Energie ist das selbst erschöpft Wassertropfen beginnen sich zu bilden, wird es aus der Turbine geleitet, da sich die Wassertröpfchen mit Überschallgeschwindigkeit auf den Turbinenschaufeln bewegen Erosion sich kümmern. Dies geschieht, wenn etwa 20% der Wassermoleküle kondensiert sind.

Geschichte

Die Dampfturbine wurde um 1883 von der Schwedisch Ingenieur Gustav de Laval in seiner einfachsten Form, die Lavaturbine. Diese Turbine besteht aus einer Vielzahl von schaufelförmigen Schaufeln, die den Dampf sammeln und in eine Kreisbewegung umwandeln. Mit dieser Turbine trieb er eine Milchzentrifuge an.

Im Jahr 1884 wurde die britisch Ingenieur Charles Algernon Parsons die Reaktionsturbine konstruiert. Diese Turbine lässt den Dampf in Längsrichtung der Welle strömen und senkt den Druck allmählich, verteilt auf eine Reihe von Laufrädern.

Gleichzeitig mit Parsons entworfen Auguste Rateau eine Turbine, bei der der Druck nur an den Leitschaufeln abgebaut wird. Dieser Unterschied führt zu einer deutlichen Ertragssteigerung. Heutzutage werden diese als Zoelly-Turbinen bezeichnet und es handelt sich tatsächlich um in Reihe geschaltete Lavaturbinen. Durch das Vorhandensein mehrerer aufeinanderfolgender Druck- und Geschwindigkeitsstufen nimmt die Umfangsgeschwindigkeit 'U' ab. Dies liegt daran, dass die Umfangsgeschwindigkeit und der Wärmeverlust über die Druckstufe direkt proportional sind. Der Wärmeverlust pro Druckstufe wird kleiner und dadurch sinkt auch die Umfangsgeschwindigkeit. Der Wärmeverlust jeder Druckstufe (bei verketteten Turbinen) muss jedoch gleich bleiben, sonst würde man an einer Hauptwelle unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten erhalten.

Einstufung

Energiequelle

Der in Dampfturbinen verwendete Dampf kann durch die Verbrennung von Öl oder Gas, durch Kernenergie, durch Sonnenenergie oder durch Erdwärme erhitzt werden.

Base

Dampfturbinen werden nach mehreren Grundlagen klassifiziert: axial/radial, Gleichdruck (Impuls)/Überdruck (Reaktion), Verbundtyp und Kondensation/Abfluss.

Die grundlegende Unterscheidung erfolgt nach Ausdehnungseigenschaften. Zum Beispiel basiert die Hauptklassifizierung normalerweise darauf, ob es sich um Gleichdruck- oder Überdruckturbinen handelt. Diese Erweiterung kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen:

Gleichdruckturbinen

Parsons-Turbine
Ljungström-Turbine

Gleichdruckturbinen werden so genannt, weil der Eingangsdruck am Laufrad gleich dem Ausgangsdruck nach der Laufschaufel ist. Die volle Dampfexpansion findet in den Düsen/Strahlrohren statt. Diese werden unter Impulsturbinen klassifiziert. Unter dieser Erweiterungsform finden sich beispielsweise die Turbinen von Laval, Curtis und Rateau, natürlich jeweils mit ihrem spezifischen Einsatzgebiet, das sich wiederum nach verschiedenen Kriterien, wie Wirkungsgrad, optimales Drehzahlverhältnis, Schaufeldrehzahl, einteilen lässt , Blattwinkel, Selbstkostenpreis, Wartung und Energieverbrauch/-versorgung.

  • Lavalturbine. Von Ingenieur erfunden Gustav de Laval. Diese Turbine besteht aus einem Rad mit einer Vielzahl von schaufelförmigen Schaufeln, die den Dampf sammeln und in eine Kreisbewegung umwandeln. Dieser Turbinentyp ist nicht sehr effizient, da er mit 20.000 bis 25.000 gelaufen ist, viel zu schnell U/min Umdrehungen/min.
  • Curtis Turbine. Diese Turbine besteht aus zwei rotierenden Rädern mit einer Vielzahl von schaufelförmigen Schaufeln, die den Dampf sammeln und in eine Kreisbewegung umwandeln. Zwischen diesen beiden Rädern befindet sich ein Satz von Reaktionsschaufeln, die stationär sind. Dieser Turbinentyp ist nicht so effizient, aber die Geschwindigkeit (U/min) ist tiefer. Diese Turbine kann aus zwei Stufen oder einer einzigen Stufe bestehen. Die Turbine wird als Ballastturbine, häufig in Kraftwerken in der Hochdruckturbine eingesetzt, um die Temperatur und den Druck des Dampfes abzusenken.
  • Rateau-Turbine oder Zoelly-Turbine. Auguste Rateau eine Turbine konstruiert, bei der der Dampfdruck stufenweise reduziert wird. Dies führt zu einer Effizienzsteigerung. Sie werden Zoelly-Turbinen genannt und sind eigentlich in Reihe geschaltete Lavaturbinen, jede mit einem niedrigeren Druck. Da es mehrere aufeinander folgende Druck- und Geschwindigkeitsstufen gibt, nimmt die Geschwindigkeit ab.

Überdruckturbinen

Dies ist eine Turbine, bei der der Ausgangsdruck niedriger ist als der Eingangsdruck. Die Expansion erfolgt teilweise in den Leitschaufeln und teilweise in den Laufschaufeln. Diese werden Impuls-/Reaktionsturbinen oder einfach Reaktionsturbinen genannt. Hier ist die Parsons-Turbine untergebracht. Leit- und Laufschaufeln sind relativ gleich aufgebaut und da bei dieser Turbine die Enthalpiedifferenz pro Stufe (Leitschleife) gleich ist, kann aus der Stufenzahl die vorgegebene bzw. zu erzielende Leistung berechnet werden. Bei diesem Turbinentyp entsteht jedoch aufgrund des Druckabfalls pro Stufe eine axiale Wellenbelastung.

  • Parsons-Turbine. Im Jahr 1884 wurde die britisch Ingenieur Charles Algernon Parsons Als Reaktionsturbine konzipiert, lässt diese Turbine den Dampf in Längsrichtung der Welle strömen und senkt den Druck allmählich ab, verteilt auf eine Reihe von Laufrädern. Die Drehzahl beträgt jetzt 1500 oder 3000 U/min. Alle modernen Turbinen sind Parson-Turbinen.
  • Ljungström-Turbine, eine Turbine mit zwei gegenläufigen Wellen. Die Leitschaufeln drehen sich ebenfalls, jedoch in entgegengesetzter Richtung.

Siehe auch

Externe Links

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