Adiabatisk turbine: Hvad, hvordan, flere typer, eksempler

Denne artikel diskuterer om adiabatisk turbine. Udtrykket adiabatisk bruges ofte inden for termodynamik. Det refererer til et system eller en grænse, som ikke tillader varmeoverførsel at finde sted.

En turbine er en vigtig enhed, der bruges i kraftværker, som hjælper med at generere elektricitet. Den indeholder elementer, der roterer. Denne rotation overføres til generatoren, som genererer elektriciteten. Vi vil studere mere om adiabatiske turbiner i denne artikel.

Hvad er et adiabatisk system?

Systemet, hvorfra varmeoverførslen er begrænset, kaldes et adiabatisk system. Det vil sige, at varmen ikke kan overføres til omgivelserne, og at varmen ikke kan komme ind i systemet fra omgivelserne.

Nettovarmeoverførslen er nul. Dette skyldes, at systemets vægge er adiabatiske. Varme må ikke overføres fra systemet. Hele indholdet af varme forbliver kun inde i systemet, som bliver til indre energi af systemet.

Hvad er en turbine?

En mekanisk enhed, der bruges til at omdanne hydraulisk energi til mekanisk energi, kaldes turbine. Den hydrauliske energi kommer i form af vand/damp i bevægelse, som rammer turbinens propeller.

Bevægelsen af ​​væske, der er væskens kinetiske energi, overføres til turbinens propeller. På grund af denne grund begynder turbinens aksel at rotere. På denne måde sker omdannelsen af ​​energi fra hydraulisk til mekanisk. Yderligere afsnit vil fortælle os mere om turbine i detaljer. 

Drift af turbine

Efter at have diskuteret i ovenstående afsnit ved vi nu, at turbinen omdanner kinetisk energi af væske til mekanisk energi.

I kraftværker bruges damp som arbejdsvæske og i dæmninger bruges vand som arbejdsvæske. Arbejdsvæske refererer her til den væske, der er ansvarlig for rotation af akslen. Akslen roterer efter arbejdsvæske rammer propellens overflade. Den roterende aksel er forbundet med en generator, som genererer elektricitet.

Hvad er adiabatisk turbine?

Nu kender vi betydningen af ​​både adiabatisk system og turbine. Lad os se, hvad en adiabatisk turbine er.

En adiabatisk turbine er en turbine, hvis vægge er adiabatiske. Disse vægge tillader det ikke varmeoverførsel gennem dem. På denne måde kan ingen mængde varme slippe ud fra turbinen. Derfor er nettooverførslen fra turbinen nul. Der tilføres ingen varme til møllen, og ingen varme slipper ud af møllen, når møllen er adiabatisk.

Adiabatisk turbine arbejder

Vi ved, hvad en adiabatisk turbine er. Vi kan se, at der ikke er nogen fysisk forskel mellem en normal turbine og en adiabatisk turbine, eneste forskel mellem dem er, at adiabatisk turbine ikke tillader varmeoverførsel at finde sted.

På samme måde er driften af ​​en adiabatisk turbine også den samme som for normal turbine. I næsten alle tilfælde holdes møllens vægge adiabatiske. Derfor er driften af ​​en adiabatisk turbine den samme som for en normal turbine, som vi har diskuteret i ovenstående afsnit.

Adiabatisk gasturbine

Som vi har undersøgt om turbinerne brugte dæmninger, bruger de vand som arbejdsvæske, der roterer propelakslen i turbiner.

Når den anvendte arbejdsvæske er en gas, kaldes turbinen gasturbine. Gasturbiner bruges mest i flykraftværker og termiske kraftværker, der bruges til at generere elektricitet. De anvendte materialer i begge turbiner er forskellige, fordi den anvendte type arbejdsvæske er forskellig.

Adiabatisk dampturbine

Adiabatisk dampturbine er en turbine, hvori damp bruges som arbejdsvæske. Damp er, som vi alle ved, den gasformige form af vand.

Dampen indeholder høj kinetisk energi, som overføres til turbinens propel. Turbinerotoren begynder at bevæge sig, når højenergidampen rammer propellens overflade. Tryk drop vil foregå inde i turbinen, mens indgangen til dampen er under højt tryk. Dette tryk falder, og dampen bliver til lavtryksdamp efter passage gennem turbinen. 

Adiabatisk reversibel turbine

Udtrykket reversibel refererer til en turbine, hvor alle processer er ideelle. Tabene ved friktion eller energilækager er ikke til stede i reversible processer.

Når vi taler om adiabatisk reversibel turbine, betyder det, at udvidelsesprocessen, der finder sted inde i turbinen, er næsten ideel. Normalt betragtes en flertrins turbine som en reversibel turbine. Når væggene er adiabatiske, bliver denne turbine til adiabatisk reversibel turbine.

Adiabatisk turbine ligning

Den anvendte ligning i adiabatisk turbine er givet nedenfor-

Arbejde udført af turbine er givet af-

Wt = h2-h1

Hvor,

h2 er entalpien i punkt 2

h1 er entalpien i punkt 1

Adiabatisk turbine effektivitet

effektivitet er defineret som output opnået fra et system eller en enhed efter indpumpning af input.

Effektiviteten af ​​adiabatisk turbine er givet som-

Effektivitet= Output/Input = Wt/Qa

Hvor,

Wt er arbejdet udført af turbine

Qa er mængden af ​​tilført varme i systemet

Er en turbine reversibel?

Vi har allerede diskuteret i ovenstående afsnit, at en turbine anses for reversibel, når ekspansionsprocessen i turbinen er ideel.

I virkeligheden kan ingen enhed betragtes som ideel, men en turbine kan gøres næsten ideel ved at øge antallet af stadier af ekspansionsprocessen. Denne type turbine kaldes en flertrins turbine. Processen med at bruge flere turbiner kaldes genopvarmning.

Er en dampturbine adiabatisk?

Når varmeoverførslen er fuldstændig begrænset, kan en dampturbine siges at være adiabatisk.

Dampen ændrer sin fase til væske efter at have passeret gennem kondensatoren. I en turbine finder kun trykfaldet i damp sted. Den damp, der kommer ind med højt tryk, omdannes til lavenergidamp ved udgangen.

adiabatisk turbine
Billede: Dampturbine med åben kasse

Billedkreditering: Siemens Pressebild, Dampfturbine Montage01CC BY-SA 3.0

Hvorfor er turbiner adiabatiske?

Turbiner er adiabatiske, da hele energien bliver brugt til at drive turbineakslen.

Der går ingen energi tabt i form af varme, eller der kommer ingen energi ind i møllen i form af varme. Den eneste energi, der deltager i energioverførselsprocessen, er væskens kinetiske energi og turbinerotorens kinetiske energi.

Adiabatisk turbine entropi

Før vi diskuterer om adiabatisk turbines entropi, skal vi kende betydningen af ​​entropi. Entropys bredt accepterede definition siger, at det er et mål for tilfældighed i systemet.

I faktiske turbiner stiger entropiværdien. Hvorimod for reversibel adiabatisk proceses værdien af ​​entropi genereret er nul. Dette skyldes, at entropi er en tilstandsfunktion, og for en reversibel proces er slutpunkterne de samme, og da processen er adiabatisk, er ændringen i entropi nul på grund af ingen varmeoverførsel.