Chociaż turbina i wirnik są czasami używane zamiennie w kontekście codziennym, w zastosowaniach technicznych i przemysłowych ich znaczenia i zastosowania są wyraźnie różne. Turbina zwykle odnosi się do wentylatora w silniku samochodu lub samolotu, który poprawia osiągi silnika poprzez wykorzystanie gazów spalinowych do wdmuchiwania oparów paliwa do silnika. Wirnik składa się z tarczy, osłony koła, łopatki i innych części. Płyn obraca się wraz z wirnikiem z dużą prędkością pod działaniem łopatek wirnika. Na gaz oddziałuje siła odśrodkowa powstająca podczas obrotu i przepływ rozprężający w wirniku, umożliwiając mu przejście przez wirnik. Zwiększa się ciśnienie za wirnikiem.
1. Definicja i charakterystyka turbiny
Turbina to wirująca maszyna napędowa, która zamienia energię przepływającego czynnika roboczego na pracę mechaniczną. Jest jednym z głównych elementów silników lotniczych, turbin gazowych i turbin parowych. Łopatki turbin są zwykle wykonane z metalu lub materiałów ceramicznych i służą do przekształcania energii kinetycznej płynów w energię mechaniczną. Konstrukcja i zasada działania łopatek turbin określają ich zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu, takich jak lotnictwo, samochody, przemysł stoczniowy, maszyny inżynieryjne itp.
Łopatki turbin składają się zwykle z trzech głównych części: sekcji wlotowej, sekcji pośredniej i sekcji wylotowej. Łopatki sekcji wlotowej są szersze, aby skierować płyn do środka turbiny, łopatki sekcji środkowej są cieńsze, aby poprawić wydajność turbiny, a łopatki sekcji wylotowej służą do wypychania pozostałego płynu z turbiny. Turbosprężarka może znacznie zwiększyć moc i moment obrotowy silnika. Ogólnie rzecz biorąc, moc i moment obrotowy silnika po dodaniu turbosprężarki wzrośnie o 20% do 30%. Jednakże turbodoładowanie ma również swoje wady, takie jak opóźnienie turbodoładowania, zwiększony hałas i problemy z odprowadzaniem ciepła spalin.
2. Definicja i charakterystyka wirnika
Wirnik to tarcza koła wyposażona w ruchome łopatki, która jest częścią wirnika impulsowej turbiny parowej. Może również odnosić się do ogólnej nazwy tarczy koła i zainstalowanych na niej obracających się łopatek. Wirniki klasyfikuje się według ich kształtu oraz warunków otwierania i zamykania, np. wirniki zamknięte, wirniki półotwarte i wirniki otwarte. Konstrukcja i dobór materiałów wirnika zależą od rodzaju cieczy, którą ma on obsługiwać oraz zadania, jakie ma wykonać.
Główną funkcją wirnika jest konwersja energii mechanicznej napędu głównego na energię ciśnienia statycznego i energię ciśnienia dynamicznego płynu roboczego. Konstrukcja wirnika musi umożliwiać obsługę i skuteczny transport cieczy zawierających zanieczyszczenia o dużych cząstkach lub długie włókna, a także musi zapewniać dobre działanie zapobiegające zatykaniu i efektywne właściwości operacyjne. Bardzo ważny jest także dobór materiału wirnika. Odpowiednie materiały należy dobrać w zależności od charakteru czynnika roboczego, np. żeliwo, stal nierdzewna, brąz i materiały niemetaliczne.
3. Porównanie turbiny i wirnika
Chociaż zarówno turbiny, jak i wirniki wymagają zamiany energii kinetycznej płynu na energię mechaniczną, różnią się znacznie pod względem zasad działania, konstrukcji i zastosowań. Turbinę powszechnie uważa się za pochłaniacz energii w silniku samochodowym lub lotniczym, który zwiększa efektywność przepuszczania oparów paliwa przez gazy spalinowe, zwiększając w ten sposób osiągi silnika. Wirnik jest elektryzatorem, który przekształca energię mechaniczną w energię kinetyczną płynu poprzez obrót, zwiększa ciśnienie płynu i odgrywa rolę w różnych zastosowaniach przemysłowych, takich jak pompowanie cieczy zawierających cząstki stałe.
W turbinach łopatki są zwykle cieńsze, aby zapewnić większą powierzchnię łopatek i wytwarzać większą moc wyjściową. W wirniku łopatki są zwykle grubsze, aby zapewnić lepszą odporność i rozszerzalność. Ponadto łopatki turbin są zwykle zaprojektowane tak, aby obracały się i bezpośrednio wytwarzały moc, podczas gdy łopatki wirnika mogą być nieruchome lub obracać się, w zależności od wymagań zastosowania2.
4. Wnioski
Podsumowując, istnieją oczywiste różnice w definicji, charakterystyce i zastosowaniu turbin i wirników. Turbiny służą przede wszystkim do poprawy wydajności silników spalinowych, natomiast wirniki służą do transportu i przetwarzania płynów w szerokim zakresie zastosowań przemysłowych. Konstrukcja turbiny koncentruje się na dodatkowej mocy i wydajności, jaką może zapewnić, podczas gdy wirnik podkreśla jego niezawodność i zdolność do obsługi różnych płynów.
Czas publikacji: 6 czerwca 2024 r
