برق صنعتی

نحوه کار توربین بخار

?How does a Steam Turbine Work

نحوه کار توربین بخار : امروز در ادامه آموزشهای تصویری، یکی دیگر از مستندهای مهندسی را برای شما آماده کرده ایم. در این ویدیو قصد داریم نحوه کار توربین بخار  را به شما همراهان عزیز آموزش دهیم 

نحوه کار توربین بخار

نیروگاه‌هایِ حرارتی ، هسته‌ای و زغال‌سنگ تقریبا نیمی از برقِ جهان را تولید می‌کنند

توربین ها قلبِ این نیروگاه ها هستند و انرژیِ حرارتیِ بخار را  به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند

این ویدیو  به اجزایِ داخلی توربین هایِ بخار و همچنین  نحوه ساخت آنها می پردازد

آن‌هم با یک روش منطقی وگام‌به‌گام برای درک عملکرد آن

ابتدا به یکی از تیغه ها می پردازیم

همین طور که می بینید شکل پره های توربین شبیه به یک اِیر فویل است

وقتی سیال از روی آن بگزرد شکل خاص آن ، یک اختلافِ فشار ایجاد میکند

و در نتیجه یک نیروی لیفت ایجاد میشود و نیروی لیفت هم باعث چرخش توربین میشود

در مدت کوتاهی انرژی سیال به انرژی مکانیکی جهت روتور تبدیل می شود

برای درک بهتر انرژی سیالات بیایید آن را برررسی کنیم

یک سیال دارای سه نوع از انرژی است

اول سرعت سیال

دوم فشار سیال و

سوم دمای سیال

وقتی پره‌ها انرژی را از سیال جذب می‌کنند ، نمودار انرژیِ سیال در هر سه شکل افت میکند

سرعت پایین توربین برای تولید نیروی لیفت مناسب نیست

برای افزایشِ سرعت سیال آن را از یک بخش به نام استاتور عبور می دهند

مجموعه ی استاتور ها به بدنه ی توربین متصل می شوند

شما می بینید که جریان در استاتور کاهش می یابد ولی سرعت آن افزایش می یابد

استاتور مثل یک نازل عمل می کند به این دلیل که سرعت جت افزایش می یابد

انرژی جنبشی استاتورهم افزایش می یابد همانطور که هیچ انرژی خالصی وجود ندارد فشار و دمای جت باید کاهش یابد تا کل انرژی ثابت شود

حالا ردیف بعدی روتور اضافه میشود همچنین استاتوربه ما این اطمینان را میدهد که جریانِ خروجی در یک زاویه ی حمله به مجموعه روتور بعدی منتقل می شود

پس از آن، یک مجموعه نازِل اضافه میشود

درجه واکنش

بسیاری از این دستگاه ها در توربینِ بخار استفاده میشود

در طراحی توربین های بخار یک اصطلاح مهم به نام درجه واکنش وجود دارد

درجه واکنش با جمع اختلاف انرژی فشار و اختلاف انرژی دما تقسیم بر اختلاف انرژیِ کل بدست میِ آید

انرژی فشار و دما با هم با اسم آنتالپی شناخته میشود

درجه واکنش میزان واکنش و نوعِ توربین بخار را مشخص میکند

فشار بخار باعث کاهش قابل ملاحظه درعملکردِ توربینِ بخار میشود وحجم آن به تناسب افزایش می‌یابد

برای وفق دادن همچنین حجم بخاری ما باید سطح جریان را افزایش دهیم

سرعت جریان بیش از حد بالا خواهد بود، به همین دلیل است که پره‌های توربین بخار هرچه به سمت خروجی میرود بلندتر میشود

شما میتوانید فرق بین پره های ابتدایی و انتهایی را ببینید

جنس تیغه ها

نوک این تیغه بلند نسبت به بقیه تیغه ها سرعت خیلی بالاتری دارد

و این قسمت در یک زاویه ی بهینه از حمله باقی خواهد ماند

از چنین توربین های بزرگی به صورت یک یونیت دو تاییِ متقارن با هم استفاده می کنند

و می بینید که بخار به طور مساوی بین این دو یونیت تقسیم میشود

نیروگاه های باظرفیت بالا از تمام مراحل مختلف توربین هایِ بخار مانند توربینِ فشار بالا

​​توربین فشار متوسط و توربینِ کم فشار استفاده می کنند

تمام قسمت های نام برده به یک شَفت متصل هستند و قاعدتا شَفت هم به یک ژنراتور متصل شده

دلیل این همه مراحل مختلف افزایشِ دمایِ بخار است که باعث راندمانِ بیشتر درنیروگاه می شود و این طبق قانون ترمو دینامیک است

اما ما نمی توانیم دمای بیش از ۶۰۰ درجه سانتیگراد داشته باشیم چون تیغه توربین دمای بالاتر از آن را تحمل نخواهد کرد

دمای سیال طی حرکت در این مسیر افت می کند

در نتیجه، یک روش عالی برای افزایشِ بهره‌وری نیروگاه این است که گرمای بیشتری بعد از مرحله اول به بخار بدهیم

پس از مرحله اول بخار دوباره به بویلر بر میگردد تا حررات بیشتری به آن داده شود

این به عنوان گرمایشِ مجدد شناخته میشود که این کار باعث افزایش دمای بخار می شود و به این ترتیب باعث افزایش کارایی و خروجی نیروگاه می شود

یک مشکل بزرگ درکارکرد نیروگاه وجوددارد این است که سرعت توربین بخاررا ثابت نگه داریم

این خیلی مهم است چون فرکانسِ برق تولیدی با سرعتِ ژنراتور رابطه مستقیم دارد

البته ، بسته به تقاضای نیرو و بار مصرفی ، سرعت توربین بخار افزایش  خواهد یافت برای حفظ سرعت توربین بخار از یک مکانیزم خاص استفاده می شود

اگر توربین بخار با سرعت بالاتری‌ چرخید، کنترل ولو به طور خودکار نرخ جریان بخار را به توربین کاهش می‌دهد

تا زمانی که سرعت نرمال شود و اگر با سرعت کمتری چرخید برعکس

با این روش، بین تقاضای برق و منبع تغذیه کاملا تعادل برقرار خواهد شد

در ادامه می توانید ویدیوی مربوط به نحوه کار توربین بخار را مشاهده کنید 

گوینده: مهسا بهرامی 
ترجمه : مهندس محسن میرزایی

کاری از گروه دوبلاژ آترینا
و کانال مستند های مهندسی

 

 

برچسب ها

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

همچنین ببینید

بستن
دکمه بازگشت به بالا
بستن