O que é o tipo de turbinas a vapor – Definição

Tipos de turbinas a vapor. As turbinas a vapor podem ser classificadas em diferentes categorias, dependendo de sua construção, pressão de trabalho, tamanho e muitos outros parâmetros. Engenharia Térmica

Tipos de turbinas a vapor

Turbina a vapor - tipos

As turbinas a vapor podem ser classificadas em diferentes categorias, dependendo de sua construção, pressão de trabalho, tamanho e muitos outros parâmetros. Mas existem dois tipos básicos de turbinas a vapor:

  • turbinas de impulso
  • turbinas de reação .

A principal distinção é a maneira pela qual o vapor é expandido à medida que passa pela turbina.

Turbina de impulso e turbina de reação

Os tipos de turbinas a vapor baseadas na geometria da lâmina e no processo de conversão de energia são turbinas de impulso e turbina de reação.

 

Turbina a Vapor - Tipos de Turbina

Turbina de impulso

Turbina a vaporturbina de acción é composta por pás móveis que se alternam com bicos fixos . Na turbina de acción, o vapor é expandido em bicos fixos e permanece sob pressão constante ao passar sobre as pás. Turbina Curtis , turbina Rateau ou turbina Brown-Curtis são turbinas do tipo impulso. A turbina a vapor original, a De Laval, era uma turbina de acción com uma roda de lâmina única.

Toda a queda de pressão do vapor ocorre apenas nos bicos estacionários. Embora as lâminas de impulso teórico tenham queda de pressão zero nas lâminas móveis, praticamente, para que o fluxo ocorra através das lâminas móveis, deve haver também uma pequena queda de pressão nas lâminas móveis.

Impulso vs Turbina de reação - comparação
Impulso vs Turbina de reação – comparação

Nas turbinas de impulso, o vapor se expande através do bico, onde a maior parte da energia potencial de pressão é convertida em energia cinética. O vapor de alta velocidade dos bicos fixos afeta as pás , muda de direção e , por sua vez, aplica uma força . O impulso resultante impulsiona as pás para a frente, fazendo com que o rotor gire. A principal característica dessas turbinas é que a queda de pressão por estágio único pode ser bastante grande, permitindo pás grandes e um número menor de estágios. Exceto para aplicações de baixa potência, as pás da turbina são dispostas em vários estágios em série, chamadas de composição, o que melhora muito a eficiência em baixas velocidades.

As turbinas a vapor modernas freqüentemente empregam reação e impulso na mesma unidade, tipicamente variando o grau de reação e impulso da raiz da lâmina até sua periferia. As pás do rotor são geralmente projetadas como uma lâmina de impulso na podridão e como uma lâmina de reação na ponta.

Lâmina da turbina - impulso e reação
Lâmina de reação a impulso

Como os estágios de Curtis reduzem significativamente a pressão e a temperatura do fluido para um nível moderado, com uma alta proporção de trabalho por estágio. Um arranjo usual é fornecer no lado de alta pressão um ou mais estágios de Curtis, seguidos de Rateau ou estadiamento da reação. Em geral, quando o atrito é levado em consideração, os estágios de reação são considerados os mais eficientes, seguidos por Rateau e Curtis nessa ordem. As perdas por atrito são significativas para os estágios de Curtis, pois são proporcionais à velocidade do vapor ao quadrado. A razão pela qual as perdas por atrito são menos significativas no estágio da reação está no fato de o vapor se expandir continuamente e, portanto, as velocidades de fluxo serem mais baixas.

 

Turbina Curtis - composição pressão-velocidade

Turbina de reação – turbina Parsons

Turbina de reação - esquematurbina de reação é composta de pás móveis ( bicos ) alternando com bicos fixos . Na turbina de reação, o vapor é expandido em bicos fixos e também nos bicos móveis. Em outras palavras, o vapor está se expandindo continuamente à medida que flui sobre as pás. Há perda de pressão e velocidade nas pás móveis. As pás móveis têm um bico de vapor convergente. Portanto, quando o vapor passa pelas lâminas fixas, ele se expande com a diminuição da pressão do vapor e o aumento da energia cinética.

Nas turbinas de reação, o vapor se expande através do bico fixo, onde a energia potencial de pressão é convertida em energia cinética. O vapor de alta velocidade dos bicos fixos afeta as pás (bicos), muda de direção e passa por uma expansão maior  . A mudança de direção e a aceleração da equipe s aplicam uma força. O impulso resultante impulsiona as pás para a frente, fazendo com que o rotor gire. Não há mudança líquida na velocidade do vapor no palco, mas com uma diminuição na pressão e na temperatura, refletindo o trabalho realizado no acionamento do rotor. Nesse tipo de turbina, as quedas de pressão ocorrem em vários estágios, porque a queda de pressão em um único estágio é limitada.

A principal característica desse tipo de turbina é que, ao contrário da turbina de acción, a queda de pressão por estágio é menor , de modo que as pás se tornam menores e o número de estágios aumenta . Por outro lado, as turbinas de reação são geralmente mais eficientes, ou seja, têm maior “eficiência da turbina isentrópica” . A turbina de reação foi inventada por Sir Charles Parsons e é conhecida como turbina de Parsons.

No caso de turbinas a vapor, como as que seriam usadas para geração de eletricidade, uma turbina de reação exigiria aproximadamente o dobro do número de linhas de pás como uma turbina de acción, para o mesmo grau de conversão de energia térmica. Embora isso torne a turbina de reação muito mais longa e pesada, a eficiência geral de uma turbina de reação é ligeiramente maior que a turbina de acción equivalente para a mesma conversão de energia térmica.

As turbinas a vapor modernas freqüentemente empregam reação e impulso na mesma unidade, tipicamente variando o grau de reação e impulso da raiz da lâmina até sua periferia. As pás do rotor são geralmente projetadas como uma lâmina de impulso na podridão e como uma lâmina de reação na ponta.

Lâmina da turbina - impulso e reação

Classificação de turbinas – condições de suprimento e exaustão de vapor

As turbinas a vapor podem ser classificadas em diferentes categorias, dependendo da finalidade e das pressões de trabalho . O uso industrial de uma turbina influencia as condições iniciais e finais do vapor. Para qualquer turbina a vapor operar, deve existir uma diferença de pressão entre o suprimento de vapor e o escapamento.

Esta classificação inclui:

 

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