टर्बाइन: Difference between revisions

[[File:Dampfturbine Montage01.jpg|thumb|upright=1.3|केस के साथ एक भाप टरबाइन खोला गया।]]एक टरबाइन ({{IPAc-en|'|t|ɜːr|b|aɪ|n}} या {{IPAc-en|'|t|ɜːr|b|ɪ|n}}) (ग्रीक से {{lang|grc|τύρβη}}, टायरबो, या [[लैटिन]] टर्बो, अर्थ [[भंवर]])<ref>{{cite web|title=टर्बाइन|url=http://www.etymonline.com/index.php?allowed_in_frame=0&search=टर्बाइन&searchmode=none}}{{cite dictionary|title=turbid|url=http://www.etymonline.com/index.php?term=turbid&allowed_in_frame=0|dictionary=[[Online Etymology Dictionary]]}}</ref><ref>{{LSJ|tu/rbh|τύρβη|ref}}.</ref> एक रोटरी यांत्रिक उपकरण है जो एक [[द्रव]] प्रवाह से [[ऊर्जा]] निकालता है और इसे उपयोगी कार्य (भौतिकी) में परिवर्तित करता है।एक टरबाइन द्वारा उत्पादित कार्य का उपयोग बिजली के जनरेटर के साथ संयुक्त होने पर विद्युत शक्ति उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।<ref name = "Munson">Munson, Bruce Roy, T. H. Okiishi, and Wade W. Huebsch. "Turbomachines." Fundamentals of Fluid Mechanics. 6th ed. Hoboken, NJ: J. Wiley & Sons, 2009. Print.</ref> एक टरबाइन एक [[टर्बोमैचिनरी]] है जिसमें कम से कम एक चलती हिस्सा है जिसे रोटर असेंबली कहा जाता है, जो [[टरबाइन ब्लेड]] के साथ एक शाफ्ट या ड्रम है।मूविंग फ्लूड ब्लेड पर काम करता है ताकि वे रोटर में घूर्णी ऊर्जा प्रदान करें और रोटर को प्रदान करें।प्रारंभिक टरबाइन उदाहरण पवनचक्की और [[ जल पहिया ]] हैं।

[[ गैस टर्बाइन ]], स्टीम टरबाइन और [[ जल टरबाइन ]] टर्बाइन में ब्लेड के चारों ओर एक आवरण होता है जिसमें काम करने वाले तरल पदार्थ होते हैं और उसे नियंत्रित करते हैं।स्टीम टरबाइन के आविष्कार का श्रेय एंग्लो-आयरिश इंजीनियर [[चार्ल्स अल्गर्नन पार्सन्स]] (1854-1931) को प्रतिक्रिया टरबाइन के आविष्कार के लिए और स्वीडिश इंजीनियर [[गुस्ताफ डे लावल]] (1845-1913) को आवेग टरबाइन के आविष्कार के लिए दिया जाता है।आधुनिक स्टीम टर्बाइन अक्सर एक ही इकाई में प्रतिक्रिया और आवेग दोनों को नियोजित करते हैं, आमतौर पर ब्लेड रूट से इसकी परिधि तक प्रतिक्रिया और आवेग की डिग्री को अलग -अलग करते हैं।अलेक्जेंड्रिया के नायक ने पहली शताब्दी में एक [[ aeolip को ]] में टरबाइन सिद्धांत का प्रदर्शन किया और [[विट्रूवियस]] ने उन्हें 70 ईसा पूर्व के आसपास उल्लेख किया।

[[File:WWS Pneumaticlamp.ogg|thumb|जर्मन 1940 के दशक के विंटेज [[ सुरक्षा दीपक ]] में इस्तेमाल किए जाने वाले एक छोटे से वायवीय टरबाइन का गुनगुनाना]]

[[आवेग (भौतिकी)]] टर्बाइन एक उच्च वेग द्रव या गैस जेट के प्रवाह की दिशा को बदलते हैं।परिणामस्वरूप आवेग टरबाइन को घूमता है और द्रव प्रवाह को कम गतिज ऊर्जा के साथ छोड़ देता है।टरबाइन ब्लेड (चलती ब्लेड) में द्रव या गैस का कोई दबाव परिवर्तन नहीं होता है, जैसा कि भाप या गैस टरबाइन के मामले में, सभी दबाव ड्रॉप स्थिर ब्लेड (नलिका) में होता है।टरबाइन तक पहुंचने से पहले, द्रव के दबाव सिर को [[ नोक ]] के साथ द्रव को तेज करके वेग के सिर में बदल दिया जाता है।[[पेल्टन व्हील]]्स और स्टीम टर्बाइन इस प्रक्रिया का विशेष रूप से उपयोग करते हैं।आवेग टर्बाइनों को रोटर के चारों ओर एक दबाव की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि तरल जेट रोटर पर ब्लेड तक पहुंचने से पहले नोजल द्वारा बनाया जाता है।न्यूटन के प्रस्ताव के कानून#न्यूटन का दूसरा कानून | न्यूटन के दूसरे कानून में आवेग टर्बाइनों के लिए ऊर्जा के हस्तांतरण का वर्णन है।आवेग टर्बाइन उन मामलों में उपयोग के लिए सबसे अधिक कुशल हैं जहां प्रवाह कम है और इनलेट दबाव अधिक है। <ref name = "Munson"/>

[[प्रतिक्रिया (भौतिकी)]] टर्बाइन गैस या द्रव के दबाव या द्रव्यमान पर प्रतिक्रिया करके टोक़ विकसित करते हैं।टरबाइन रोटर ब्लेड से गुजरते ही गैस या द्रव का दबाव बदल जाता है।<ref name = "Munson"/>काम करने वाले तरल पदार्थ को शामिल करने के लिए एक दबाव के कारण की आवश्यकता होती है क्योंकि यह टरबाइन चरण (एस) पर कार्य करता है या टरबाइन को तरल प्रवाह (जैसे कि पवन टर्बाइन के साथ) में पूरी तरह से डूब जाना चाहिए।आवरण में काम करने वाले तरल पदार्थ को शामिल किया गया है और, पानी के टर्बाइनों के लिए, [[ मरौदा नली ]] द्वारा प्रदान किए गए सक्शन को बनाए रखता है।[[फ्रांसिस टर्बाइन]] और अधिकांश स्टीम टर्बाइन इस अवधारणा का उपयोग करते हैं।संपीड़ित काम करने वाले तरल पदार्थों के लिए, कई टरबाइन चरणों का उपयोग आमतौर पर बढ़ती गैस को कुशलता से दोहन करने के लिए किया जाता है।न्यूटन के प्रस्ताव के कानून#न्यूटन का तीसरा कानून | न्यूटन के तीसरे कानून में प्रतिक्रिया टर्बाइनों के लिए ऊर्जा के हस्तांतरण का वर्णन है।प्रतिक्रिया टर्बाइन उच्च प्रवाह वेग या अनुप्रयोगों के लिए बेहतर अनुकूल होती हैं जहां द्रव सिर (अपस्ट्रीम दबाव) कम होता है। <ref name = "Munson"/>

[[File:Turbine inlet guide vanes of Atar turbojet.jpg|thumb|टर्बाइन इनलेट गाइड एक [[टर्बोजेट]] के वैन]]एक टरबाइन चरण के बुनियादी प्रदर्शन की गणना करने के लिए वेग त्रिकोण का उपयोग किया जा सकता है।गैस स्थिर टरबाइन नोजल गाइड वैन को निरपेक्ष वेग v पर बाहर निकालती है_a1।रोटर रोटर के सापेक्ष वेग यू पर घूमता है, गैस का वेग जैसा कि रोटर प्रवेश द्वार पर लगाया जाता है_r1।गैस को रोटर द्वारा घुमाया जाता है और बाहर निकलता है, रोटर के सापेक्ष, वेलोसिटी वी पर_r2।हालांकि, निरपेक्ष शब्दों में रोटर निकास वेग v है_a2।वेग त्रिकोणों का निर्माण इन विभिन्न वेग वैक्टर का उपयोग करके किया जाता है।वेलोसिटी त्रिकोणों का निर्माण किसी भी खंड में ब्लेडिंग के माध्यम से किया जा सकता है (उदाहरण के लिए: हब, टिप, midsection और इतने पर) लेकिन आमतौर पर माध्य चरण त्रिज्या पर दिखाया जाता है।मंच के लिए औसत प्रदर्शन की गणना वेग त्रिकोण से, इस त्रिज्या पर, यूलर समीकरण का उपयोग करके की जा सकती है:

ऑफ-डिज़ाइन प्रदर्शन को आम तौर पर [[टरबाइन मानचित्र]] या विशेषता के रूप में प्रदर्शित किया जाता है।

रोटर में ब्लेड की संख्या और स्टेटर में वैन की संख्या अक्सर हार्मोनिक्स को कम करने और ब्लेड-पासिंग आवृत्ति को अधिकतम करने के लिए दो अलग-अलग प्रमुख संख्या होती है।<ref>

* भाप टर्बाइन का उपयोग थर्मल बिजली संयंत्रों में विद्युत जनरेटर [[कोयला]] चलाने के लिए किया जाता है जो कोयले, [[ईंधन तेल]] या [[परमाणु ईंधन]] का उपयोग करते हैं।वे एक बार जहाजों के [[प्रोपेलर]] जैसे यांत्रिक उपकरणों को सीधे चलाने के लिए उपयोग किए गए थे (उदाहरण के लिए [[ टरबिनिया ]], पहला टरबाइन-संचालित [[ भाप -प्रक्षेपण ]]<ref>{{cite web|title=टरबिनिया|url=http://files.asme.org/ASMEORG/Communities/History/Landmarks/5652.pdf|work=(ASME-sponsored booklet to mark the designation of टरबिनिया as an international engineering landmark)|publisher=Tyne And Wear County Council Museums|access-date=13 April 2011|author=Adrian Osler|archive-url=https://web.archive.org/web/20110928063911/http://files.asme.org/ASMEORG/Communities/History/Landmarks/5652.pdf|archive-date=28 September 2011|date=October 1981|url-status=dead}}</ref>), लेकिन अधिकांश ऐसे एप्लिकेशन अब रिडक्शन गियर या एक इंटरमीडिएट इलेक्ट्रिकल स्टेप का उपयोग करते हैं, जहां टरबाइन का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जो तब यांत्रिक लोड से जुड़ी एक [[ बिजली की मोटर ]] को पावर देता है।टर्बो इलेक्ट्रिक शिप मशीनरी [[द्वितीय विश्व युद्ध]] से ठीक पहले और उसके दौरान की अवधि में विशेष रूप से लोकप्रिय थी, मुख्य रूप से अमेरिका और यूके शिपयार्ड में पर्याप्त गियर-कटिंग सुविधाओं की कमी के कारण।

* [[ट्रांसोनिक]] टरबाइन।गैस टरबाइन इंजनों में कार्यरत अधिकांश टर्बाइनों में गैस का प्रवाह विस्तार प्रक्रिया के दौरान सबसोनिक रहता है।एक ट्रांसोनिक टरबाइन में गैस का प्रवाह सुपरसोनिक हो जाता है क्योंकि यह नोजल गाइड वैन से बाहर निकलता है, हालांकि डाउनस्ट्रीम वेग सामान्य रूप से सबसोनिक हो जाता है।ट्रांसोनिक टर्बाइन सामान्य से अधिक दबाव अनुपात में संचालित होते हैं लेकिन आमतौर पर कम कुशल और असामान्य होते हैं।

* [[ घमंड ]] टर्बाइन।अक्षीय टर्बाइन के साथ, कुछ दक्षता लाभ प्राप्त किया जा सकता है यदि एक डाउनस्ट्रीम टरबाइन एक अपस्ट्रीम इकाई के विपरीत दिशा में घूमता है।हालांकि, जटिलता प्रति-उत्पादक हो सकती है।एक कॉन्ट्रा-रोटेटिंग स्टीम टरबाइन, जिसे आमतौर पर लजुंगस्ट्रॉम टरबाइन के रूप में जाना जाता है, का मूल रूप से स्टॉकहोम में स्वीडिश इंजीनियर फ्रेड्रिक लजुंगस्ट्रॉम (1875-1964) द्वारा आविष्कार किया गया था, और अपने भाई बिरगर लजुंगस्ट्रॉम के साथ साझेदारी में उन्होंने 1894 में एक पेटेंट प्राप्त किया है।मल्टी-स्टेज [[[[अक्षीय टरबाइन]]]] (या 'नेस्टेड' टरबाइन रोटर्स की जोड़ी) महान दक्षता प्रदान करती है, प्रतिक्रिया (पार्सन्स) टरबाइन के रूप में प्रति चरण बड़ी गर्मी ड्रॉप के रूप में चार बार, बेहद कॉम्पैक्ट डिजाइन और प्रकार बैक प्रेशर पावर प्लांटों में विशेष सफलता मिलती है।हालांकि, अन्य डिजाइनों के विपरीत, बड़े भाप के संस्करणों को कठिनाई के साथ संभाला जाता है और केवल अक्षीय प्रवाह टर्बाइन (ड्यूरेक्स) के साथ एक संयोजन टरबाइन को सीए 50 मेगावाट से अधिक बिजली के लिए बनाया जाना स्वीकार करता है।1917-19 के दौरान केवल 50 टर्बो-इलेक्ट्रिक इकाइयों को लगभग 50 टर्बो-इलेक्ट्रिक इकाइयों का आदेश दिया गया था (जिनमें से एक काफी राशि अंततः भूमि संयंत्रों को बेची गई थी), और 1920-22 के दौरान कुछ टर्बो-मैकेनिक बहुत सफल इकाइयों को नहीं बेचा गया था।<ref>Ingvar Jung, 1979, The history of the marine turbine, part 1, Royal Institute of Technology, Stockholm, dep of History of technology</ref> केवल कुछ टर्बो-इलेक्ट्रिक समुद्री संयंत्र अभी भी 1960 के दशक के उत्तरार्ध (एसएस रागने, एसएस रेजिन) में उपयोग में थे, जबकि अधिकांश भूमि संयंत्र 2010 का उपयोग करते हैं।

* [[ चीनी मिट्टी ]] टरबाइन।पारंपरिक उच्च दबाव टरबाइन ब्लेड (और वैन) निकल आधारित मिश्र धातुओं से बने होते हैं और अक्सर धातु को ओवरहीटिंग से रोकने के लिए जटिल आंतरिक एयर-कूलिंग मार्ग का उपयोग करते हैं।हाल के वर्षों में, प्रायोगिक सिरेमिक ब्लेड को गैस टर्बाइनों में निर्मित और परीक्षण किया गया है, जिसमें रोटर इनलेट तापमान और/या, संभवतः, हवा के शीतलन को समाप्त करने की दृष्टि से।सिरेमिक ब्लेड उनके धातु समकक्षों की तुलना में अधिक भंगुर होते हैं, और भयावह ब्लेड की विफलता का अधिक जोखिम उठाते हैं।यह जेट इंजन और गैस टर्बाइन में स्टेटर (स्थिर) ब्लेड तक उनके उपयोग को सीमित करने के लिए गया है।

* [[ डक्टेड प्रशंसक ]] टरबाइन।कई टरबाइन रोटर ब्लेड शीर्ष पर कफन करते हैं, जो आसन्न ब्लेड के साथ इंटरलॉक करते हैं, जिससे भिगोना बढ़ जाता है और जिससे ब्लेड फ्लूट को कम होता है।बड़े भूमि-आधारित बिजली उत्पादन भाप टर्बाइन में, कफन को अक्सर पूरक किया जाता है, विशेष रूप से कम दबाव वाले टरबाइन के लंबे ब्लेड में, लेसिंग तारों के साथ।ये तार ब्लेड की जड़ से उपयुक्त दूरी पर ब्लेड में ड्रिल किए गए छेदों से गुजरते हैं और आमतौर पर उस बिंदु पर ब्लेड पर ले जाते हैं जहां वे गुजरते हैं।लेसिंग तार ब्लेड के मध्य भाग में ब्लेड स्पंदन को कम करते हैं।लेसिंग तारों की शुरूआत काफी हद तक बड़े या कम दबाव वाले टर्बाइन में ब्लेड की विफलता के उदाहरणों को कम करती है।

* [[ टेस्ला टर्बाइन ]] सीमा परत के प्रभाव का उपयोग करता है न कि एक पारंपरिक टरबाइन में ब्लेड पर एक तरल पदार्थ नहीं।

** [[ कपलान टर्बाइन ]], फ्रांसिस टरबाइन की एक भिन्नता।

** [[ टरगो टरबाइन ]], पेल्टन व्हील का एक संशोधित रूप।

* पवन चक्की।ये आम तौर पर नोजल और इंटरस्टेज गाइड वैन के बिना एक एकल चरण के रूप में काम करते हैं।एक अपवाद éolienne Bollee है, जिसमें एक स्टेटर और एक रोटर है।

* वेग यौगिक कर्टिस।कर्टिस ने पहले चरण या स्टेटर पर निश्चित नलिकाओं के एक सेट का उपयोग करके डी लावल और पार्सन्स टरबाइन को संयुक्त किया और फिर निश्चित और घूर्णन ब्लेड पंक्तियों की एक रैंक, जैसे कि पार्सन्स या डी लावल में, आमतौर पर एक सौ तक की तुलना में दस तकएक पार्सन्स डिजाइन के चरण।कर्टिस डिज़ाइन की समग्र दक्षता या तो पार्सन्स या डी लावल डिजाइनों की तुलना में कम है, लेकिन इसे संतोषजनक ढंग से गति की एक व्यापक रेंज के माध्यम से संचालित किया जा सकता है, जिसमें कम गति और कम दबावों पर सफल संचालन शामिल है, जिसने इसे आदर्श बना दिया है।जहाजों के पावरप्लांट में उपयोग करें।कर्टिस व्यवस्था में, भाप में पूरी गर्मी की गिरावट प्रारंभिक नोजल पंक्ति में होती है और बाद में चलती ब्लेड पंक्तियों और स्थिर ब्लेड पंक्तियों दोनों ही भाप की दिशा को बदलते हैं।कर्टिस व्यवस्था के एक छोटे से हिस्से का उपयोग, आमतौर पर एक नोजल सेक्शन और चलती ब्लेड की दो या तीन पंक्तियों को, आमतौर पर एक कर्टिस 'व्हील' कहा जाता है और इस रूप में, कर्टिस ने समुद्र में व्यापक उपयोग को 'शासी मंच' के रूप में पाया, जो कि 'शासी चरण' के रूप में पाया जाता है।कई प्रतिक्रिया और आवेग टर्बाइन और टरबाइन सेट।यह अभ्यास आज भी समुद्री स्टीम प्लांट में आम है।

*[[ पेंच टरबाइन ]] एक पानी टरबाइन है जो [[आर्किमेडियन पेंच]] के सिद्धांत का उपयोग करता है ताकि पानी की संभावित ऊर्जा को ऊपर की ओर स्तर पर गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सके।

गैस टर्बाइनों में बहुत उच्च शक्ति घनत्व (यानी द्रव्यमान का अनुपात, या मात्रा में शक्ति का अनुपात) होता है क्योंकि वे बहुत उच्च गति से चलते हैं।[[अंतरिक्ष शटल मुख्य इंजन]] इंजन के दहन कक्ष में प्रोपेलेंट्स (तरल ऑक्सीजन और तरल हाइड्रोजन) को खिलाने के लिए [[टर्बोपम्प]]्स (एक टरबाइन इंजन द्वारा संचालित पंप से युक्त मशीनों) का उपयोग करते थे।तरल हाइड्रोजन टर्बोपम्प लगभग 70,000 [[ घोड़े की शक्ति ]] (52.2 [[मेगावाट]]) का उत्पादन करने वाले टरबाइन के साथ एक ऑटोमोबाइल इंजन (लगभग 700 & nbsp; lb) से थोड़ा बड़ा है।

* Layton, Edwin T. "From Rule of Thumb to Scientific Engineering: James B. Francis and the Invention of the Francis Turbine," NLA Monograph Series. Stony Brook, NY: Research Foundation of the State University of New York, 1992.