Eine Dampfturbine ist eine Maschine, die die thermische Energie des Dampfes in mechanische Energie umwandelt.
Im Laufe der Geschichte hat sich die Dampfturbine dank ihres besseren thermischen Wirkungsgrads und ihres besseren Leistungsgewichts gegenüber der Dampfmaschine vollständig durchgesetzt.
Eine Möglichkeit, die verschiedenen Turbinentypen zu klassifizieren, ist nach ihrem Reaktionsgrad:
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Aktionsturbinen: Die Expansion erfolgt in den feststehenden Schaufeln.
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Reaktionsturbinen: Die Expansion kann sowohl in den feststehenden Schaufeln als auch in den beweglichen Schaufeln erfolgen.
Dampfturbinen arbeiten in der Regel in einem geschlossenen Kreislauf. Der Dampfeinlass wird durch die Einlassventile reguliert. Am Turbinenaustritt befindet sich üblicherweise ein Dampfkondensator.
Wie funktioniert eine Dampfturbine?
Eine Dampfturbine wandelt die innere Energie des Dampfes in kinetische Energie um. Dieser Vorgang wird wie folgt durchgeführt:
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Dampferzeugung: Ein Dampfgenerator wird verwendet, um Wasser bei hohem Druck und hoher Temperatur zu Dampf zu erhitzen. Im Falle eines Kernkraftwerks wird es durch eine nukleare Energiereaktion gewonnen.
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Der erzeugte Dampf wird durch ein Hochdruckrohr zur Dampfturbine geleitet.
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Der Dampfstrom tritt in den Stator ein, der das Turbinengehäuse ist. Der Stator ist durch feststehende Führungen, die Schaufeln genannt werden, in Abschnitte unterteilt. Diese Schaufeln bewirken, dass der Dampf in der richtigen Richtung in das Turbinenrad eintritt.
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Das Turbinenrad oder der Rotor hat an seinem Umfang eine Reihe von Schaufeln. Wenn der Dampf mit diesen Blättern in Kontakt kommt, drückt der Dampf gegen die Rotorblätter, wodurch das Rad beginnt, sich zu drehen.
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Mechanische Energieerzeugung: Der Rotor ist mit einer Welle verbunden, die mechanische Energie auf die Maschine überträgt, die laufen soll, wie z. B. ein elektrischer Generator. Auf diese Weise wird Dampf in mechanische Energie umgewandelt.
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Dampfauslass: Nachdem der Dampf die Turbine passiert hat, wird er zu einem Kondensator geleitet, wo er wieder zu Wasser kondensiert. Das Wasser wird dann zum Dampfgenerator zurückgeführt, um erneut erhitzt zu werden, um den Kreislauf neu zu starten.
Teile einer Dampfturbine
Die Hauptteile einer Dampfturbinenbaugruppe sind:
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Gehäuse: Es ist die äußere Struktur der Turbine, die alle inneren Teile enthält.
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Gehäuseschaufeln: Dies sind die stationären Schaufeln, die am Gehäuse montiert sind und den Dampfstrom durch die Turbine leiten.
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Rotor: Es ist der zentrale Teil der Turbine, der mit einer Welle verbunden ist und sich mit hoher Geschwindigkeit dreht.
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Rotorblätter: Dies sind die beweglichen Blätter, die am Rotor montiert sind und sich mit ihm bewegen. Diese Schaufeln wandeln die thermische Energie des Dampfes in kinetische Energie um, indem sie den Dampfstrom in die richtige Richtung lenken.
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Welle: Es ist die Komponente, die den Rotor mit anderen mechanischen Geräten wie einem elektrischen Generator verbindet.
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Getriebe: Es wird verwendet, um die Drehzahl des Rotors einzustellen, um sie an die Bedürfnisse des elektrischen Generators anzupassen.
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Gehäusedichtungen: Dies sind Vorrichtungen, die das Austreten von Dampf durch das Gehäuse verhindern und den Dampfdruck innerhalb des Gehäuses aufrechterhalten.
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Schmiersystem: Es ist notwendig, die beweglichen Komponenten der Turbine am Laufen zu halten und Reibung und Verschleiß zu reduzieren.
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Steuersystem: Es ist ein Satz von Komponenten, die die Geschwindigkeit und Leistung der Turbine basierend auf dem Bedarf an elektrischer Energie steuern.
Anwendungen für Dampfturbinen
Je nachdem, wie Sie die Energie aus dem Dampf nutzen möchten, gibt es unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten für Turbinen. Einige Beispiele für Anwendungen, die Dampfturbinen verwenden, sind:
1. Thermische Kraftwerke und Stromerzeugung
Dampfturbinen können zur Stromerzeugung verwendet werden, gekoppelt an Generatoren, oft ohne die Notwendigkeit von Getrieben. Einige Beispiele sind Kernkraftwerke, Kohlekraftwerke und einige solarthermische Kraftwerke.
2. Industrielle Prozesse
Ein weiteres Einsatzgebiet für Dampfturbinen sind Anlagen wie Raffinerien, Papierfabriken und andere Anlagen, in denen hohe Prozessdampfmengen benötigt werden.
3. Dampfturbinen für den Transport
Dampfturbinen werden auch als Schiffsmotoren auf Schiffen eingesetzt, wo die begrenzten Abmessungen von Vorteil sind. Es wurden auch Treibdampfturbinenlokomotiven gebaut, aber ihre Verbreitung war sehr begrenzt.