Definición: una turbina de vapor es un motor principal en el que la energía potencial del vapor se transforma en energía cinética y, a su vez, se transforma en la energía mecánica de rotación del eje de la turbina.
- Según la acción del vapor: Turbina de impulso: en la turbina de impulso, el vapor que sale a través de una boquilla fija a una velocidad muy alta golpea las palas fijadas en la periferia de un rotor. Las palas cambian la dirección del flujo de vapor sin cambiar su presión. La fuerza debida al cambio de momento provoca la rotación del eje de la turbina. Ej: Turbinas De-Laval, Curtis y Rateau Turbina de reacción: en la turbina de reacción, el vapor se expande continuamente en las palas fijas y móviles mientras el vapor pasa sobre ellas. La caída de presión ocurre continuamente sobre cuchillas móviles y fijas. Combinación de turbina de impulso y reacción.
- 4. Según el número de etapas de presión: turbinas de una etapa: estas turbinas se utilizan principalmente para accionar compresores centrífugos, sopladores y otras máquinas similares. Turbinas de impulso y reacción de múltiples etapas: se fabrican en una amplia gama de capacidades de potencia que varían de pequeñas a grandes. Según el tipo de flujo de vapor: Turbinas axiales: en estas turbinas, el vapor fluye en una dirección paralela al eje del rotor de la turbina. Turbinas radiales: en estas turbinas, el vapor fluye en una dirección perpendicular al eje de la turbina, una o más etapas de baja presión se hacen axiales.
- 5. Según el número de ejes: turbinas de un solo eje Turbinas de varios ejes Según el método de gobierno: Turbinas con control del acelerador: En estas turbinas, el vapor fresco ingresa a través de una o más (dependiendo de la potencia desarrollada) válvulas de acelerador operadas simultáneamente . Turbinas con boquilla que gobierna: en estas turbinas, el vapor fresco ingresa a través de uno o más reguladores de apertura consecutiva. Turbinas con gobierno de derivación: en estas turbinas, el vapor además de ser alimentado a la primera etapa también se alimenta directamente a una, dos o incluso tres etapas intermedias de la turbina.
- 6. Según el proceso de caída de calor: Condensación de turbinas con generadores: en estas turbinas, el vapor a una presión inferior a la atmosférica se dirige al condensador. El vapor también se extrae de las etapas intermedias para el calentamiento del agua de alimentación). El calor latente del vapor de escape durante el proceso de condensación se pierde por completo en estas turbinas. Turb Turbinas de condensación con una o más extracciones de etapa intermedia: en estas turbinas, el vapor se extrae de las etapas intermedias para fines de calentamiento industrial. Turb Turbinas de contrapresión: en estas turbinas, el vapor de escape se utiliza para fines industriales o de calefacción. Las turbinas con vacío deteriorado también se pueden usar en las que el vapor de escape se puede usar para fines de calentamiento y proceso. Turbinas de recubrimiento: en estas turbinas, el vapor de escape se utiliza en turbinas de condensación de media y baja presión. Estas turbinas operan en condiciones iniciales altas de presión y temperatura de vapor, y se utilizan principalmente durante la extensión de las capacidades de la central eléctrica, con el fin de obtener
- 7. Según las condiciones de vapor en la entrada a la turbina: Turbinas de baja presión: estas turbinas usan vapor a una presión de 1.2 a 2 ata. Turb Turbinas de media presión: estas turbinas usan vapor hasta una presión de 40 ata. Turb Turbinas de alta presión: estas turbinas usan vapor a una presión superior a 40 ata. Turb Turbinas de muy alta presión: estas turbinas utilizan vapor a una presión de 170 ata y superior y temperaturas de 550 ° C y superior. Turb Turbinas de presión supercrítica: estas turbinas usan vapor a una presión de 225 ata y superior.
- 8. Según su uso en la industria: turb Turbinas estacionarias con velocidad de rotación constante: estas turbinas se utilizan principalmente para accionar alternadores. Turbinas estacionarias con velocidad de rotación variable: estas turbinas están diseñadas para impulsar turbo sopladores, circuladores de aire, bombas, etc. turb Turbinas no estacionarias con velocidad variable: estas turbinas se emplean generalmente en vapores, barcos y locomotoras ferroviarias.
- 9. Ventajas de las turbinas de vapor sobre las máquinas de vapor 1. La eficiencia térmica es mucho mayor. 2. Como no hay partes recíprocas, es posible un equilibrio perfecto y, por lo tanto, no se requieren cimientos pesados. 3. Mayor y mayor rango de velocidad es posible. 4. La lubricación es muy simple ya que no hay partes frotantes. 5. La generación de energía es uniforme y, por lo tanto, no se requiere volante. 6. La tasa de consumo de vapor es menor. 7. Más compacto y requiere menos atención durante la operación. 8. Más adecuado para grandes centrales eléctricas. 9. Menor costo de mantenimiento ya que la construcción y la operación se simplifican mucho debido a la ausencia de piezas como pistón, vástago, cabezal transversal, biela. 10. Se pueden llevar a cabo sobrecargas considerables a expensas de una ligera reducción en la eficiencia general.
- 10. Métodos para reducir la velocidad del rotor (Compuesto de turbinas) Si se permite que la alta velocidad del vapor fluya a través de una fila de palas móviles, produce una velocidad del rotor de aproximadamente 30000 rpm, que es demasiado alta para un uso práctico. Therefore Por lo tanto, es esencial incorporar algunas mejoras para uso práctico y también para lograr un alto rendimiento. Esto es posible mediante el uso de más de un conjunto de boquillas y rotores, en serie, ajustados al eje para que la turbina absorba la presión del vapor o la velocidad del chorro por etapas. Esto se llama capitalización de turbinas. La alta velocidad de rotación de la turbina se puede reducir mediante los siguientes métodos de composición: 1) Composición de velocidad 2) Composición de presión y 3) Composición de presión-velocidad
- 11. Velocidad perdida
- 12. Consiste en un conjunto de boquillas y unas pocas filas de cuchillas móviles que se fijan al eje y filas de cuchillas fijas que se unen a la carcasa. Como se muestra en la figura, las dos filas de cuchillas móviles están separadas por una fila de cuchillas fijas. Steam El vapor de alta velocidad ingresa primero a la primera fila de cuchillas móviles, donde se absorbe parte de la velocidad. Luego ingresa al anillo de cuchillas fijas donde se cambia la dirección del vapor para adaptarse al segundo anillo de cuchillas móviles. No hay cambio en la velocidad cuando el vapor pasa sobre las cuchillas fijas. Steam El vapor luego pasa a la segunda fila de cuchillas móviles donde la velocidad se reduce aún más. Por lo tanto, una caída en la velocidad ocurre cada vez que el vapor pasa sobre la fila de cuchillas en movimiento. De este modo, el vapor sale de la turbina a baja velocidad. La variación de la presión y la velocidad del vapor a medida que pasa sobre las cuchillas móviles y fijas se muestra en la figura. De la figura se desprende que la caída de presión se produce solo en la boquilla y que no hay más caída de presión a medida que pasa sobre las cuchillas móviles. Este método de composición de velocidad se usa en la turbina Curtis después de que fue propuesto por primera vez por CG Curtis.
- 13. Consiste en una serie de boquillas fijas que se incorporan entre los anillos de las cuchillas móviles. Las cuchillas móviles están conectadas al eje. Aquí la caída de presión se realiza en varias etapas. Cada etapa consta de un conjunto de boquillas y un anillo de cuchillas móviles. El vapor de la caldera pasa a través del primer conjunto de boquillas donde se expande parcialmente. Casi toda su velocidad se absorbe cuando pasa sobre el primer conjunto de cuchillas móviles. Luego se pasa al segundo conjunto de boquillas fijas donde se expande parcialmente de nuevo y a través del segundo conjunto de cuchillas móviles donde la velocidad del vapor casi se absorbe. Este proceso se repite hasta que el vapor sale a la presión del condensador. Al reducir la presión en etapas, la velocidad del vapor que ingresa a las cuchillas móviles se reduce considerablemente. Por lo tanto, la velocidad del rotor se reduce. Las turbinas Rateau & Zoelly utilizan este método de composición.
- 14. 1) En este método de composición, se utilizan métodos de composición de presión y velocidad. 2) La caída total de la presión de vapor se lleva a cabo en dos etapas y la velocidad obtenida en cada etapa también se agrava. 3) El anillo de las boquillas se fija al comienzo de cada etapa y la presión permanece constante durante cada etapa. 4) Este método de composición se usa en turbinas Curtis y más.
- 15. Composición de presión-velocidad
- 16. Consiste principalmente en una boquilla o un conjunto de boquillas, un rotor montado en un eje, un conjunto de cuchillas móviles unidas al rotor y una carcasa. Una turbina de impulso simple también se llama turbina De-Laval, por el nombre de su inventor Esta turbina se llama turbina de impulso simple ya que la expansión del vapor tiene lugar en un conjunto de boquillas.
- 17. En la turbina de impulso, el vapor que sale a través de una boquilla fija a una velocidad muy alta golpea las palas fijadas en la periferia de un rotor. Las palas cambian la dirección del flujo de vapor sin cambiar su presión. La fuerza debida al cambio de momento provoca la rotación del eje de la turbina. Ejemplos: turbinas De-Laval, Curtis y Rateau.
- 18. La turbina de impulso consiste básicamente en un rotor montado en un eje que puede girar libremente en un conjunto de cojinetes. El borde exterior del rotor lleva un conjunto de palas curvas, y todo el conjunto está encerrado en una caja hermética. Las boquillas dirigen el vapor contra las cuchillas y hacen girar el rotor. La energía para hacer girar una turbina de impulso se deriva de la energía cinética del vapor que fluye a través de las boquillas. Term El término impulso significa que la fuerza que hace girar la turbina proviene del impacto del vapor sobre las aspas.
- 19. El molinete de juguete puede usarse para estudiar algunos de los principios básicos de las turbinas. Cuando soplamos en el borde de la rueda, gira rápidamente. Cuanto más fuerte soplamos, más rápido gira. La turbina de vapor funciona según el mismo principio, excepto que usa la energía cinética del vapor cuando sale de una boquilla de vapor en lugar de aire. Las boquillas de vapor están ubicadas en la entrada de la turbina. A medida que el vapor pasa a través de una boquilla de vapor, la energía potencial se convierte en energía cinética. Steam Este vapor se dirige hacia las palas de la turbina y hace girar el rotor. La velocidad del vapor se reduce al pasar sobre las cuchillas. Parte de su energía cinética se ha transferido a las palas para hacer girar el rotor. Las turbinas de impulso pueden usarse para impulsar sopladores de tiro forzado, bombas y turbinas de propulsión principales.
- 20. La parte superior del diagrama muestra una sección longitudinal a través de la mitad superior de la turbina. Portion La parte central muestra la forma real de la boquilla y la cuchilla. Portion La parte inferior muestra la variación de la velocidad absoluta y la presión absoluta durante el flujo de vapor a través del paso de boquillas y cuchillas. Expansion La expansión del vapor desde su presión inicial (presión de la caja de vapor) hasta la presión final (presión del condensador) tiene lugar en un conjunto de boquillas. Debido a la alta caída de presión en las boquillas, aumenta la velocidad del vapor en las boquillas.
- 21. El vapor sale de la boquilla a una velocidad muy alta y golpea las aspas de la turbina montadas en una rueda con esta velocidad alta. La pérdida de energía debido a esta velocidad de salida más alta se conoce comúnmente como pérdida por arrastre (o) pérdida perdida. La presión del vapor cuando se mueve sobre las cuchillas permanece constante pero la velocidad disminuye. La velocidad de salida / salida / pérdida puede llegar a 3.3 por ciento de la velocidad de salida de la boquilla. Además, dado que todo el KE debe ser absorbido por un anillo de las cuchillas móviles solamente, la velocidad de la rueda es demasiado alta (varía de 25000 a 30000 RPM). Sin embargo, esta velocidad de la rueda o del rotor puede reducirse adoptando el método de combinación de turbinas.
- 22. 1. Dado que todo el KE del vapor de alta velocidad debe ser absorbido en un solo anillo de álabes móviles, la velocidad de la turbina es demasiado alta, es decir, hasta 30000 RPM para fines prácticos. 2. La velocidad del vapor a la salida es suficientemente alta, lo que significa que hay una pérdida considerable de KE.
