Turbina - Polski Serwis Naukowy

Turbina (z łac. turbo, burza, trąba powietrzna) – silnik przepływowy wykorzystujący energię przepływającego płynu do wytwarzania energii mechanicznej. Elementem wirnika oddziałującym z płynem są specjalnie ukształtowane łopatki.

Budowa

Podstawowym elementem turbiny jest łopatka, która jest przymocowana do piasty, tarczy lub bębna. Łopatki są przymocowane na całym obwodzie bębna lub tarczy, tworząc tak zwany wieniec łopatkowy lub palisadę łopatkową. Piasta, bęben bądź tarcza jest osadzona na wale; czasem są one wykonane jako jeden element. Wał razem z piastą / tarczą / bębnem i wieńcem łopatkowym stanowią wirnik turbiny, na którym generowany jest moment obrotowy w wyniku przepływu gazu bądź cieczy, odprowadzany wałem do maszyny napędzanej. W turbinach cieplnych (zwłaszcza w turbinach wielostopniowych) zwykle wieniec wirnikowy musi mieć przed sobą nieruchomy wieniec kierowniczy zwany też w skrócie kierownicą, który ma za zadanie odpowiednio przyspieszyć i ukierunkować czynnik napływający na łopatki wirnika. Kierownica, podobnie jak wirnik, składa się z łopatek i jest nieruchomo przymocowana do korpusu turbiny. Nie może ona stykać się z wirnikiem, a przepływ gazu / cieczy między ruchomym wałem wirnika i nieruchomą kierowniczą ograniczony jest dzięki zastosowaniu odpowiednich uszczelnień, zwykle labiryntowych. W turbinach cieplnych osiowych wieniec kierowniczy wraz z wieńcem wirnikowym stanowi jeden stopień turbiny osiowej. Ich liczba może być różna, najczęściej od kilku do kilkudziesięciu. Jedynie turbiny wiatrowe i wodne są wykonane jako jednostopniowe. Jeśli do dyspozycji mamy energię kinetyczną czynnika, to nie jest potrzebna kierownica. Turbina w takim przypadku składa się z jednego wieńca wirnikowego, co ma miejsce w przypadku turbin wiatrowych i niektórych odmianach turbin wodnych.

Gaz – stan skupienia materii, w którym ciało fizyczne łatwo zmienia kształt i zajmuje całą dostępną mu przestrzeń. Właściwości te wynikają z własności cząsteczek, które w fazie gazowej mają pełną swobodę ruchu. Wszystkie one cały czas przemieszczają się w przestrzeni zajmowanej przez gaz i nigdy nie zatrzymują się w jednym miejscu. Między cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania dalekozasięgowe, a jeśli, to bardzo słabe. Jedyny sposób, w jaki cząsteczki na siebie oddziałują, to zderzenia. Oprócz tego, jeśli gaz jest zamknięty w naczyniu, to jego cząsteczki stale zderzają się ze ściankami tego naczynia, wywierając na nie określone i stałe ciśnienie.
Tłumik - urządzenie służące do częściowej lub całkowitej eliminacji drgań, fali akustycznej, hałasu lub pewnych częstotliwości w układach elektronicznych.

W turbinie cieplnej liczba łopatek wieńca wirnikowego jest na ogół inna niż w wieńcu kierowniczym. Całość jest zamknięta w korpusie pojedynczym lub podwójnym (podwójny jest stosowany w częściach wysokoprężnych turbin parowych w celu zmniejszenia naprężeń pochodzących od wysokiego ciśnienia pary). Wirnik jest osadzony na łożyskach ślizgowych (w przypadku dużych turbin cieplnych pracujących na ziemi), bądź tocznych (dla konstrukcji trakcyjnych i lotniczych) oraz turbin wiatrowych i wodnych. W turbinach cieplnych, zwłaszcza parowych, różnice ciśnień między czynnikiem a otoczeniem, są znaczne. Przejścia wału tych turbin przez korpus są uszczelniane uszczelnieniami labiryntowymi.

Turbina akcyjna jest turbiną o małej reakcyjności. Dla turbiny czysto akcyjnej reakcyjność (stopień reakcyjności) ρ wynosi 0, w rzeczywistości jej wartość zawiera się w zakresie od 0.05 do 0.2, dzięki czemu uzyskiwany jest nieznaczny wzrost sprawności.
Turbina gazowa (nazywana także turbiną spalinową lub silnikiem turbospalinowym) - silnik cieplny, który energię napędową pobiera z przepływających spalin lub innego gazu roboczego, zwanego czynnikiem termodynamicznym lub roboczym. Określenie "turbina gazowa" odnosi się do maszyny składającej się ze sprężarki i turbiny (połączonych zwykle wspólnym wałem), oraz komory spalania umieszczonej pomiędzy nimi.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

Czy wiesz że...? beta

Zasada zachowania energii - empiryczne prawo fizyki, stwierdzające, że w układzie izolowanym suma wszystkich rodzajów energii układu jest stała (nie zmienia się w czasie). W konsekwencji, energia w układzie izolowanym nie może być ani utworzona, ani zniszczona, może jedynie zmienić się forma energii. Tak np. podczas spalania wodoru w tlenie energia chemiczna zmienia się w energię cieplną.

Silnik rakietowy – rodzaj silnika odrzutowego, czyli wykorzystującego zjawisko odrzutu substancji roboczej, który nie pobiera w trakcie pracy żadnej substancji z otoczenia. Substancją roboczą mogą być produkty spalania (gazy spalinowe) powstałe przy utlenianiu paliwa (chemiczny silnik rakietowy), przy czym zarówno paliwo rakietowe jak i utleniacz znajdują się w zbiornikach napędzanego urządzenia (tlen nie jest pobierany z atmosfery), dzięki czemu silnik może pracować w dowolnych warunkach, np. w przestrzeni kosmicznej i pod wodą. Mogą nią być też jony rozpędzane elektromagnetycznie (silnik jonowy), plazma, także rozpędzana elektromagnetycznie (silnik plazmowy) lub strumień fotonów gamma (hipotetyczny silnik fotonowy). Stosowany najczęściej w rakietach i promach kosmicznych oraz pociskach rakietowych.

Wał – część maszyny, najczęściej w kształcie walca, obracająca się wokół własnej osi wraz z zamocowanymi na niej elementami, służąca do przenoszenia momentu obrotowego. Na wale mogą być osadzone: koła zębate, piasty, tarcze hamulcowe itp.

Łożysko toczne – łożysko, w którym pomiędzy dwoma pierścieniami łożyska znajdują się elementy toczne. Pierścień wewnętrzny (1) osadzony jest na czopie wału lub innym elemencie. Pierścień zewnętrzny (2) umieszczony jest także nieruchomo w oprawie lub w innym elemencie nośnym. Elementy toczne (3) umieszczone są pomiędzy pierścieniami i stykają się z ich bieżniami zapewniając obrót pierścieni względem siebie. Dodatkowymi elementami łożyska tocznego mogą być koszyczki utrzymujące elementy toczne w stałym do siebie oddaleniu, uszczelnienia itp.

Obieg termodynamiczny jest to szereg dowolnych przemian termodynamicznych, którym podlega czynnik termodynamiczny, a stan termodynamiczny czynnika na końcu obiegu pokrywa się ze stanem na jego początku.

Prądnica, generator elektryczny – maszyna elektryczna (dawne nazwy: dynamo-maszyna, dynamo) zamieniająca energię mechaniczną na energię elektryczną. Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Odbywa się to na skutek względnego ruchu przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego.

Przemiana adiabatyczna (Proces adiabatyczny) - proces termodynamiczny, podczas którego wyizolowany układ nie nawiązuje wymiany ciepła, lecz całość energii jest dostarczana lub odbierana z niego jako praca. Przemianę tę można zrealizować dzięki użyciu osłon adiabatycznych lub wówczas, gdy proces zachodzi na tyle szybko, że przepływ ciepła nie zdąży nastąpić.