Adiabatische Turbine: Was, wie, mehrere Typen, Beispiele

Dieser Artikel behandelt die adiabatische Turbine. Der Begriff Adiabat wird häufig in der Thermodynamik verwendet. Es bezieht sich auf ein System oder eine Grenze, die keine Wärmeübertragung zulässt.

Eine Turbine ist ein wesentliches Gerät, das in Kraftwerken verwendet wird und die Stromerzeugung unterstützt. Es enthält Elemente, die sich drehen. Diese Rotation wird auf einen Generator übertragen, der den Strom erzeugt. In diesem Artikel werden wir mehr über adiabatische Turbinen erfahren.

Was ist ein adiabatisches System?

Das System, von dem die Wärmeübertragung eingeschränkt ist, wird als adiabatisches System bezeichnet. Das heißt, die Wärme kann nicht an die Umgebung übertragen werden und die Wärme kann nicht aus der Umgebung in das System gelangen.

Die Nettowärmeübertragung ist Null. Dies liegt daran, dass die Wände des Systems adiabat sind. Wärme darf nicht aus dem System übertragen werden. Der gesamte Wärmeinhalt verbleibt nur im Inneren des Systems, das zur Wärme wird innere Energie vom System.

Was ist eine Turbine?

Eine mechanische Vorrichtung, die verwendet wird, um hydraulische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, wird als Turbine bezeichnet. Die hydraulische Energie kommt in Form von bewegtem Wasser/Dampf, der auf die Propeller der Turbine trifft.

Die Bewegung der Flüssigkeit, dh die kinetische Energie der Flüssigkeit, wird auf die Propeller der Turbine übertragen. Aus diesem Grund beginnt sich die Welle der Turbine zu drehen. Auf diese Weise findet die Energieumwandlung von hydraulisch zu mechanisch statt. Weitere Abschnitte werden uns mehr über Turbine im Detail erzählen. 

Funktion der Turbine

Nachdem wir im obigen Abschnitt diskutiert haben, wissen wir jetzt, dass die Turbine kinetische Energie umwandelt flüssig bis mechanisch Energie.

In Kraftwerken wird Dampf als Arbeitsmedium und in Talsperren Wasser als Arbeitsmedium verwendet. Arbeitsfluid bezieht sich hier auf das Fluid, das für die Drehung der Welle verantwortlich ist. Die Welle dreht sich, nachdem das Arbeitsfluid auf die Oberfläche des Propellers auftrifft. Die rotierende Welle ist mit einem Generator verbunden, der Strom erzeugt.

Was ist eine adiabatische Turbine?

Jetzt kennen wir die Bedeutung von adiabatischem System und Turbine. Lassen Sie uns sehen, was eine adiabatische Turbine ist.

Eine adiabatische Turbine ist eine Turbine, deren Wände adiabat sind. Diese Wände erlauben es nicht Wärmeübertragung durch sie. So kann der Turbine keine Wärme entweichen. Daher ist die Nettoübertragung von der Turbine Null. Wenn die Turbine adiabat ist, wird der Turbine keine Wärme zugeführt und es entweicht keine Wärme aus der Turbine.

Adiabatische Turbine arbeitet

Wir wissen, was eine adiabatische Turbine ist. Wir können sehen, dass es keinen physikalischen Unterschied zwischen einer normalen Turbine und einer gibt adiabatische Turbine, der einzige Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass die adiabatische Turbine keine Wärmeübertragung zulässt stattfinden.

In ähnlicher Weise ist die Funktionsweise einer adiabatischen Turbine auch die gleiche wie bei einer normalen Turbine. In fast allen Fällen werden die Wände der Turbine adiabat gehalten. Daher ist die Funktionsweise einer adiabatischen Turbine dieselbe wie die einer normalen Turbine, die wir in den obigen Abschnitten besprochen haben.

Adiabatische Gasturbine

Wie wir über die von Turbinen verwendeten Staudämme untersucht haben, verwenden sie Wasser als Arbeitsflüssigkeit, die die Propellerwelle in Turbinen dreht.

Wenn das verwendete Arbeitsmedium ein Gas ist, wird die Turbine als Gasturbine bezeichnet. Gasturbinen werden hauptsächlich in Flugzeugkraftwerken und thermischen Kraftwerken zur Stromerzeugung eingesetzt. Die in beiden Turbinen verwendeten Materialien sind unterschiedlich, da die Art des verwendeten Arbeitsfluids unterschiedlich ist.

Adiabatische Dampfturbine

Adiabatisch Dampfturbine ist eine Turbine, in der Dampf als Arbeitsmedium verwendet wird. Dampf ist, wie wir alle wissen, die gasförmige Form von Wasser.

Der Dampf enthält eine hohe kinetische Energie, die auf den Propeller der Turbine übertragen wird. Der Turbinenrotor beginnt sich zu bewegen, wenn der hochenergetische Dampf auf die Oberfläche des Propellers trifft. Druck fallen lassen findet innerhalb der Turbine statt, während der Dampf unter hohem Druck eintritt. Dieser Druck fällt ab und der Dampf wird zu Niederdruckdampf, nachdem er die Turbine passiert hat. 

Adiabatische reversible Turbine

Der Begriff reversibel bezieht sich auf eine Turbine, in der alle Prozesse ideal sind. Die Verluste durch Reibung oder Energielecks sind bei reversiblen Prozessen nicht vorhanden.

Wenn wir von einer adiabatischen reversiblen Turbine sprechen, bedeutet dies, dass der Expansionsprozess, der innerhalb der Turbine stattfindet, nahezu ideal ist. Normalerweise wird eine mehrstufige Turbine als umkehrbare Turbine betrachtet. Wenn die Wände adiabat sind, wird diese Turbine zu einer adiabatischen Umkehrturbine.

Adiabatische Turbinengleichung

Die in adiabatischen Turbinen verwendete Gleichung ist unten angegeben:

Die von der Turbine geleistete Arbeit ist gegeben durch

Wt = h2-h1

Woher,

h2 ist die Enthalpie am Punkt 2

h1 ist die Enthalpie am Punkt 1

Adiabatischer Turbinenwirkungsgrad

Das Effizienz ist definiert als die Ausgabe, die von einem System oder Gerät nach dem Einpumpen einer Eingabe gewonnen wird.

Die Effizienz der adiabatischen Turbine ist gegeben als-

Effizienz = Output/Input = Wt/Qa

Woher,

Wt ist die von der Turbine verrichtete Arbeit

Qa ist die dem System zugeführte Wärmemenge

Ist eine Turbine reversibel?

Wir haben bereits im obigen Abschnitt besprochen, dass eine Turbine dann als reversibel gilt, wenn der Expansionsprozess in der Turbine ideal ist.

In Wirklichkeit kann kein Gerät als ideal angesehen werden, aber eine Turbine kann nahezu ideal gemacht werden, indem die Anzahl der Stufen des Expansionsprozesses erhöht wird. Dieser Turbinentyp wird als mehrstufige Turbine bezeichnet. Der Prozess der Verwendung mehrerer Turbinen wird als Wiedererwärmung bezeichnet.

Ist eine Dampfturbine adiabat?

Wenn die Wärmeübertragung vollständig eingeschränkt ist, kann man sagen, dass eine Dampfturbine adiabat ist.

Der Dampf ändert seine Phase zu flüssig, nachdem er den Kondensator passiert hat. In einer Turbine findet nur der Druckabfall im Dampf statt. Der mit hohem Druck einströmende Dampf wird am Ausgang in Dampf mit niedriger Energie umgewandelt.

Bildnachweis: Siemens Pressebild, Dampfturbine Montage01, CC BY-SA 3.0

Warum sind Turbinen adiabat?

Turbinen sind adiabat, da die gesamte Energie zum Antrieb der Turbinenwelle verwendet wird.

Es geht keine Energie in Form von Wärme verloren oder es gelangt keine Energie in Form von Wärme in die Turbine. Die einzige Energie, die am Energieübertragungsprozess teilnimmt, ist die kinetische Energie des Fluids und die kinetische Energie des Turbinenrotors.

Adiabatische Turbinenentropie

Bevor wir über die Entropie der adiabatischen Turbine sprechen, werden wir die Bedeutung der Entropie kennen. Die weithin akzeptierte Definition der Entropie besagt, dass sie ein Maß für die Zufälligkeit im System ist.

In echten Turbinen erhöht sich der Entropiewert. Wohingegen für reversibel adiabatischer ProzessEs ist der Wert der erzeugten Entropie Null. Dies liegt daran, dass die Entropie eine Zustandsfunktion ist und bei einem reversiblen Prozess die Endpunkte dieselben sind. Da der Prozess adiabatisch ist und keine Wärmeübertragung erfolgt, ist die Entropieänderung Null.