مقالات
در حال خواندن
توربو ماشین ها
2

توربو ماشین ها

توسط رضا قهرمانی۹ فروردین, ۱۳۹۶

توربو ماشین چیست؟

توربو ماشین (Turbo-machinery) از دو کلمه توربو و ماشین تشکیل شده است که توربو با ریشه لاتین می باشد که به فارسی می توان آن را “چرخدنده” ترجمه کرد.

با مکاسیس همراه باشید.

توربو ماشین ها، ماشین هایی هستند که قسمت اصلی آن ها از یک چرخ تشکیل شده است که این چرخ یا چرخ ها، روی محوری محکم شده و با آن دوران می کنند. چرخ نیز خود دارای تعدادی پره است که به صورت متقارن نسبت به محور دوران قرار گرفته اند. سیال با عبور از بین پره ها با چرخ تبادل انرژی می کند.و یا توربو ماشین را میتوان دستکاه انتقال دهنده انرژی بین سیال و روتور دانست.

توربو ماشین ها بر اساس دریافت و یا تولید انرژی به دو دسته توان گیر و توان ده تقسیم می شوند.

  • توربو ماشین های توان گیر توربو ماشین هایی هستند که انرژی مکانیکی در آن ها از چرخ به سیال منتقل می شود و انرژی سیال بالا می رود که پمپ نمونه ای از این نوع توربو ماشین هاست.

توربو پمپ ها، توربو وانتیلاتور ها، توربو کمپرسور ها، پروانه کشتی و ملخ هواپیما از انواع توربو ماشین های توان گیر می باشند.

  • توربو ماشین های توان ده نیز توربو ماشین هایی هستند که انرژی مکانیکی در آن ها از سیال به چرخ منتقل می شود و انرژی  چرخ بالا می رود، که توربین  نمونه ای از این نوع توربو ماشین ها ست.

 کاربرد و مزایای توربو ماشین

همواره انتقال سیالات و تولید انرژی یکی از نیاز های بشر بوده است، توربو ماشین ها توانایی انجام هر دوی آن ها را دارند.پمپ ها که از انواع توربو ماشین ها می باشند، در انواع مختلف ساخته می شوند که برای انتقال سیالات و ایجاد دبی و هد کافی برای مصارف خانگی و صنعتی و بالاخص در صنعت نفت مورد استفاده قرار می گیرند.توربین ها نیز در تولید برق نیرو گاه آبی، نیروگاه بادی، نیروگاه خورشیدی و ….. کاربرد دارند و سیال عامل که چه بخار آب باشد چه آب و چه باد، توربین را به حرکت در آورده و برق تولید می کند.

 در چند عامل می توان استفاده ی وسیع از توربو ماشین ها را توضیح داد:

  • انتقال قدرت بالا در حجم و وزن کم در مقایسه با سایر ماشین ها (برای مثال ماشین های پیستونی)
  • داشتن بازده بالا
  • عدم نیاز به تبدیل حرکت رفت و برگشتی به حرکت دورانی
  • قیمت ارزان ماشین نسبت به قدرت مفید تولیدی
  • دایمی بودن تبادل انرژی بین ماشین و سیال

تقسیم بندی توربو ماشین ها

توربو ماشین ها را می توان از دیدگاه های مختلفی تقسیم بندی کرد. در زیر به چهار نوع از تقسیم بندی های رایج برای توربو ماشین ها اشاره می شود:

     الف) مسیر حرکت سیال در چرخ

     ب) تراکم پذیری سیال

     ج) طرز تغذیه چرخ

      د) جهت تبادل انرژی

۱- مسیر حرکت سیال در چرخ
متداول ترین روش تقسیم بندی توربوماشین ها از دیدگاه علمی و طراحی , تقسیم بندی بر اساس جهت حرکت سیال در چرخ است. از این نظر توربوماشین ها را به سه دسته اصلی زیر تقسیم می کنند :

– توربوماشین های سانتریفیوژ یا جریان شعاعی

– توربوماشین های جریان محوری

– توربوماشین های جریان مختلط

در نوع اول , امتداد ورود و خروج سیال در چرخ بر همدیگر عمود است. این نوع توربوماشین ها معمولا برای ایجاد فشارهای زیاد در دبی های کم بکار می روند.

در نوع دوم ,سیال موازی با محور توربوماشین وارد چرخ شده و موازی با آن نیز خارج می شود. از این نوع توربوماشین ها برای تولید دبی های زیاد و فشارهای کم استفاده می شود.

در نوع سوم, امتداد ورود و خروج سیال در چرخ نسبت به یکدیگر مایل بوده و در رده بندی بین نوع اول و دوم قرار می گیرند. این نوع توربوماشین ها برای ایجاد فشارها و دبی های متوسط بکار می روند.

 

۲- تراکم پذیری سیال
توربوماشین ها را از نظر تراکم پذیری سیال به دو دسته توربوماشین های با سیال قابل تراکم و غیر قابل تراکم تقسیم می کنند. این تقسیم بندی از لحاظ مطالعه جریان سیال در این گونه ماشین ها حائز اهمیت است. برای توربوماشین های با سیال غیرقابل تراکم , می توان پدیده های مختلف را به کمک قوانین اصلی مکانیک سیالات , مورد بررسی قرار داد. درحالیکه برای توربوماشین های با سیال قابل تراکم ,بدون استفاده از مبانی ترمودینامیک و انتقال حرارت, امکان مطالعه و حل مسائل مربوطه ,وجود ندارد. توربوماشین های با سیال غیرقابل تراکم را به نام “توربوماشین های آبی” نیز نامیده اند, گرچه ممکن است سیال همیشه آب نباشد. در مقابل توربوماشین های با جریان تراکم پذیر را “توربوماشین های گازی” و در برخی موارد “توربوماشین های حرارتی” نیز خوانده اند.

لازم به تذکر است که ونتیلاتورهای با فشار کم باوجود انتقال سیال قابل تراکم در زمره توربوماشینهای با جریان تراکم ناپذیر محسوب می شوند زیرا تغییرات جرم مخصوص در آنها عملا ناچیز است. از این نظر در این تقسیم بندی بجای نوع سیال بهتر است “جریان سیال” را معیار قرار داد.
۳- طرز تغذیه چرخ
در مورد توربینها تقسیم بندی دیگری نیز معمول می باشد. اگر سیال از تمامی سطح چرخ وارد شود آنرا توربین با “تغذیه کامل” و بعکس اگر فقط از یک یا چند قسمت از سطح ورودی داخل چرخ گردد آنرا توربین با “تغذیه جزئی” می نامند.

ماشین های با تغذیه جزئی را توربینهای ضربه ای  (Impulse) نیز می نامند. زیرا در این نوع ماشین ها فشار استاتیک سیال در عبور از چرخ ثابت است و معمولا فشار اتمسفر در دور تا دور چرخ حاکم می باشد. بعکس در ماشین های با تغذیه کامل فشار استاتیک سیال از ورود تا خروج از چرخ تغییر می کند. به همین علت این ماشین ها را توربوماشین های عکس العملی (Reaction) نیز می نامند. امروزه اغلب توربوماشین های صنعتی از نوع عکس العملی و با تغذیه کامل می باشند. یکی از توربوماشین های ضربه ای که بعنوان یک گزینه مناسب در نیروگاه های آبی بکار می رود و کارایی بالایی دارد, توربین پلتن است.

قدیمی ترین نوع توربوماشین با تغذیه جزئی, چرخ آبی است که جهت تامین انرژی در مسیر رودخانه ها قرار می گرفت و با جریان آب رودخانه دوران می نمود که امروزه از دور خارج شده است.

 

۴- جهت تبادل انرژی
همانطور که گفته شد اگر انرژی های جنبشی و پتانسیل به چرخ داده شود و توان مکانیکی تولید گردد , ماشین را “توان ده” و برعکس اگر انرژی مکانیکی اعمال شده به محور از طریق چرخ به سیال داده شود و منجر به افزایش فشار و سرعت سیال گردد آن ماشین را “توان گیر” می نامند. کلیه توربوماشینها جزء گروه اول بوده و سایر ماشینها در گروه دوم قرار می گیرند.

در شکل زیر میتوان دامنه فیزکی یا مکانیکی توربو ماشین هارا مشاهده کنید که محور افقی نشاندهنده معادله انرژی که توربین های تولید کننده توان در سمت چپ و کمپرسورهای جذب کننده توان در سمت راست قرار دارند.محور عمودی سرعت های بالا وپایین را بر حسب کاربرد توربو ماشین مشخص میکند.محورz هندسه جریان محورس و هندسه جریان شعایی درون دامنه فیزکی توربو ماشین را مشخص میکند.با توجه به آن توربو ماشین با جریان مختلط بین توربو ماشین های محوری و شعاعی قرار میگیرد.

 

واکنش شما چیست؟
I like it
33%
interested
67%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
رضا قهرمانی
دانشجوی مهندسی مکانیک
  • محمد
    ۶ فروردین, ۱۳۹۶ در ۱۳:۱۷

    چطور توربو ماشین هم توان گیر هستش و هم توان ده

    0

    0
    • Milad sakaki
      ۸ فروردین, ۱۳۹۶ در ۲۳:۵۱

      توربو ماشین ها بر اساس دریافت و یا تولید انرژی به دو دسته توان گیر و توان ده تقسیم می شوند.
      ۱-توربو ماشین های توان گیر توربو ماشین هایی هستند که انرژی مکانیکی در آن ها از چرخ به سیال منتقل می شود و انرژی سیال بالا می رود که پمپ نمونه ای از این نوع توربو ماشین هاست.
      توربو پمپ ها، توربو وانتیلاتور ها، توربو کمپرسور ها، پروانه کشتی و ملخ هواپیما از انواع توربو ماشین های توان گیر می باشند.
      ۲-توربو ماشین های توان ده نیز توربو ماشین هایی هستند که انرژی مکانیکی در آن ها از سیال به چرخ منتقل می شود و انرژی چرخ بالا می رود، که توربین نمونه ای از این نوع توربو ماشین هاست.
      توربین ها نیز در تولید برق نیرو گاه آبی، نیروگاه بادی، نیروگاه خورشیدی و … کاربرد دارند و سیال عامل که چه بخار آب باشد چه آب و چه باد، توربین را به حرکت در آورده و برق تولید می کند. .

      1

      0

پاسخ بدهید