Adiabatische turbine: wat, hoe, verschillende typen, voorbeelden

Dit artikel bespreekt over adiabatische turbine. De term adiabatisch wordt vaak gebruikt op het gebied van thermodynamica. Het verwijst naar een systeem of grens die geen warmteoverdracht toelaat.

Een turbine is een essentieel apparaat dat wordt gebruikt in energiecentrales en helpt bij het opwekken van elektriciteit. Het bevat elementen die roteren. Deze rotatie wordt overgebracht naar de generator die de elektriciteit opwekt. In dit artikel zullen we meer over adiabatische turbines bestuderen.

Wat is een adiabatisch systeem?

Het systeem waarvan de overdracht van warmte wordt beperkt, wordt het adiabatische systeem genoemd. Dat wil zeggen dat de warmte niet kan worden overgedragen naar de omgeving en de warmte niet vanuit de omgeving in het systeem kan komen.

De netto warmteoverdracht is nul. Dit komt doordat de wanden van het systeem adiabatisch zijn. Er mag geen warmte worden overgedragen van het systeem. De volledige warmte-inhoud blijft alleen in het systeem dat de interne energie van het systeem.

Wat is een turbine?

Een mechanisch apparaat dat wordt gebruikt om hydraulische energie om te zetten in mechanische energie wordt turbine genoemd. De hydraulische energie komt in de vorm van bewegend water/stoom die de propellers van de turbine raakt.

De beweging van vloeistof die de kinetische energie van vloeistof is, wordt overgebracht naar de propellers van de turbine. Hierdoor begint de as van de turbine te draaien. Zo vindt de omzetting van energie plaats van hydraulisch naar mechanisch. Verdere secties zullen ons meer in detail over turbine vertellen. 

Werking van turbine

Na bespreking in de bovenstaande sectie weten we nu dat de turbine kinetische energie omzet van vloeibaar naar mechanisch energie.

In energiecentrales wordt stoom gebruikt als werkvloeistof en in dammen wordt water als werkvloeistof gebruikt. Werkvloeistof verwijst hier naar de vloeistof die verantwoordelijk is voor de rotatie van de as. De as roteert nadat werkvloeistof het oppervlak van de propeller raakt. De roterende as is verbonden met een generator die elektriciteit opwekt.

Wat is een adiabatische turbine?

Nu kennen we de betekenissen van zowel het adiabatische systeem als de turbine. Laten we eens kijken wat een adiabatische turbine is.

Een adiabatische turbine is een turbine waarvan de wanden adiabatisch zijn. Deze muren staan ​​niet toe warmteoverdracht door hen. Op deze manier kan er geen hoeveelheid warmte ontsnappen uit de turbine. De netto overdracht van de turbine is dus nul. Er wordt geen warmte aan de turbine toegevoegd en er ontsnapt geen warmte aan de turbine wanneer de turbine adiabatisch is.

Adiabatische turbine werkt

We weten wat een adiabatische turbine is. We kunnen zien dat er geen fysiek verschil is tussen een normale turbine en een adiabatische turbine, het enige verschil tussen hen is dat de adiabatische turbine geen warmteoverdracht toestaat plaats nemen.

Evenzo is de werking van een adiabatische turbine ook hetzelfde als die van een normale turbine. In bijna alle gevallen worden de wanden van de turbine adiabatisch gehouden. Daarom is de werking van een adiabatische turbine hetzelfde als die van een normale turbine die we in de bovenstaande secties hebben besproken.

Adiabatische gasturbine

Zoals we hebben bestudeerd over de gebruikte dammen van turbines, gebruiken ze water als de werkvloeistof die de schroefas in turbines laat draaien.

Wanneer de gebruikte werkvloeistof een gas is, wordt de turbine gasturbine genoemd. Gasturbines worden meestal gebruikt in vliegtuigcentrales en thermische centrales die worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit. De materialen die in beide turbines worden gebruikt, zijn verschillend omdat het type werkvloeistof dat wordt gebruikt anders is.

Adiabatische stoomturbine

Adiabatisch stoomturbine is een turbine waarin stoom als werkvloeistof wordt gebruikt. Stoom is zoals we allemaal weten de gasvorm van water.

De stoom bevat een hoge kinetische energie die wordt overgebracht naar de propeller van de turbine. De turbinerotor begint te bewegen wanneer de hoge energiestoom het oppervlak van de propeller raakt. Druk laten vallen vindt plaats in de turbine, terwijl de stoom onder hoge druk binnenkomt. Deze druk daalt en de stoom wordt lagedrukstoom nadat deze door de turbine is gegaan. 

Adiabatische omkeerbare turbine

De term omkeerbaar verwijst naar een turbine waarin alle processen ideaal zijn. De verliezen door wrijving of energielekken zijn niet aanwezig in omkeerbare processen.

Als we het hebben over een adiabatische omkeerbare turbine, betekent dit dat het expansieproces in de turbine bijna ideaal is. Gewoonlijk wordt een meertrapsturbine beschouwd als een omkeerbare turbine. Wanneer de wanden adiabatisch zijn, wordt deze turbine een adiabatische omkeerbare turbine.

Adiabatische turbinevergelijking:

De vergelijking die wordt gebruikt in adiabatische turbine wordt hieronder gegeven-

Werk gedaan door turbine wordt gegeven door-

Wt= h2-h1

Waar,

h2 is de enthalpie op punt 2

h1 is de enthalpie op punt 1

Adiabatische turbine-efficiëntie

De doeltreffendheid wordt gedefinieerd als de output die wordt verkregen van een systeem of apparaat na het inpompen van enige input.

De efficiëntie van adiabatische turbine wordt gegeven als-

Efficiëntie = Uitgang/Ingang = Wt/Qa

Waar,

Wt is het werk gedaan door turbine

Qa is de hoeveelheid warmte die in het systeem wordt toegevoegd

Is een turbine omkeerbaar?

We hebben in het bovenstaande gedeelte al besproken dat een turbine als omkeerbaar wordt beschouwd wanneer het expansieproces in de turbine ideaal is.

In werkelijkheid kan geen enkel apparaat als ideaal worden beschouwd, maar een turbine kan bijna ideaal worden gemaakt door het aantal stadia van het expansieproces te vergroten. Dit type turbine wordt een meertrapsturbine genoemd. Het proces waarbij meerdere turbines worden gebruikt, wordt opwarmen genoemd.

Is een stoomturbine adiabatisch?

Wanneer de overdracht van warmte volledig wordt beperkt, kan een stoomturbine adiabatisch worden genoemd.

De stoom verandert van fase in vloeistof nadat hij door de condensor is gegaan. In een turbine vindt alleen de drukval in stoom plaats. De stoom die met hoge druk binnenkomt, wordt bij het verlaten omgezet in stoom met lage energie.

Afbeeldingscredits: Siemens Pressebild, Vochtturbine Montage01, CC BY-SA 3.0

Waarom zijn turbines adiabatisch?

Turbines zijn adiabatisch omdat de volledige energie wordt gebruikt om de turbine-as aan te drijven.

Er gaat geen energie verloren in de vorm van warmte of er komt geen energie in de vorm van warmte de turbine binnen. De enige energie die deelneemt aan het energieoverdrachtsproces is de kinetische energie van de vloeistof en de kinetische energie van de turbinerotor.

Adiabatische turbine-entropie

Voordat we het hebben over de entropie van adiabatische turbines, zullen we de betekenis van entropie kennen. De algemeen aanvaarde definitie van Entropy zegt dat het een maatstaf is voor willekeur in het systeem.

In echte turbines neemt de entropiewaarde toe. Terwijl voor omkeerbaar adiabatisch procesDe waarde van de gegenereerde entropie is nul. Dit komt omdat entropie een toestandsfunctie is en voor een omkeerbaar proces de eindpunten hetzelfde zijn. Omdat het proces adiabatisch is, is de verandering in entropie nul omdat er geen warmteoverdracht plaatsvindt.