टर्बाइन: Difference between revisions

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[[File:Dampfturbine Montage01.jpg|thumb|upright=1.3|केस के साथ एक स्टीम टर्बाइन खोला गया।]]एक टर्बाइन ({{IPAc-en|'|t|ɜːr|b|aɪ|n}} या {{IPAc-en|'|t|ɜːr|b|ɪ|n}}) (ग्रीक से {{lang|grc|τύρβη}}, tyrbē, या लैटिन टर्बो, जिसका अर्थ भंवर है)<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 द्रव प्रवाह से ऊर्जा निकालता है और इसे उपयोगी कार्य (भौतिकी) में परिवर्तित करता है। एक विद्युत जनरेटर के साथ संयुक्त होने पर टरबाइन द्वारा उत्पादित कार्य का उपयोग 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 टर्बाइन एक टर्बोमशीनरी है जिसमें कम से कम एक चलने वाला हिस्सा होता है जिसे रोटर असेंबली कहा जाता है, जो एक शाफ्ट या ड्रम होता है जिसमें टर्बाइन ब्लेड जुड़ा होता है। मूविंग फ्लुइड ब्लेड्स पर कार्य करता है जिससे वे चलते हैं और रोटर को घूर्णी ऊर्जा प्रदान करते हैं। प्रारंभिक टर्बाइन उदाहरण पवन चक्कियाँ और जलचक्र हैं।
[[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, भाप टर्बाइन, और पानी टर्बाइन टर्बाइनों में ब्लेड के चारों ओर एक आवरण होता है जिसमें कार्यशील द्रव होता है और नियंत्रित करता है। भाप टरबाइन के आविष्कार का श्रेय प्रतिक्रिया टरबाइन के आविष्कार के लिए एंग्लो-आयरिश इंजीनियर चार्ल्स अल्गर्नन पार्सन्स (1854-1931) और आवेग टरबाइन के आविष्कार के लिए स्वीडिश इंजीनियर गुस्ताफ डे लावल (1845-1913) दोनों को दिया जाता है। आधुनिक भाप 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 भिन्न होती है। अलेक्जेंड्रिया के हीरो ने पहली शताब्दी ईस्वी में एक एओलिपाइल में टरबाइन सिद्धांत का प्रदर्शन किया और विटरुवियस ने 70 ईसा पूर्व के आसपास उनका उल्लेख किया।
[[ 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।


टर्बाइन शब्द 1822 में ग्रीक से फ्रांसीसी खनन इंजीनियर क्लाउड बर्डिन द्वारा गढ़ा गया था {{lang|grc|τύρβη}}, tyrbē, जिसका अर्थ भंवर या भंवर है, एक मेमो में, डेस टर्बाइन हाइड्रॉलिक ओउ मशीन रोटेटोअर्स ए ग्रांडे विटेसे, जिसे उन्होंने फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज में जमा किया। पेरिस में एकेडमी ऑफ साइंसेज।<ref>In 1822, Claude Burdin submitted his memo "Des turbines hydrauliques ou machines rotatoires à grande vitesse" (Hydraulic turbines or high-speed rotary machines) to the Académie royale des sciences in Paris.  (See:  ''Annales de chimie et de physique'', vol. 21, [https://books.google.com/books?id=rzNCAAAAcAAJ&pg=PA183#v=onepage&q&f=false page 183] (1822).)  However, it was not until 1824 that a committee of the Académie (composed of Prony, Dupin, and Girard) reported favorably on Burdin's memo.  See: Prony and Girard (1824) [https://books.google.com/books?id=03BRAAAAYAAJ&pg=RA1-PA207#v=onepage&q&f=false "Rapport sur le mémoire de M. Burdin intitulé: Des turbines hydrauliques ou machines rotatoires à grande vitesse"] (Report on the memo of Mr. Burdin titled:  Hydraulic turbines or high-speed rotary machines), ''Annales de chimie et de physique'', vol. 26, pages 207-217.</ref> क्लाउड बर्डिन के पूर्व छात्र बेनोइट फोरनेरॉन ने पहली व्यावहारिक जल टरबाइन का निर्माण किया।
टरबाइन शब्द 1822 में फ्रेंच माइनिंग इंजीनियर [[क्लाउड आयरन]] द्वारा ग्रीक से गढ़ा गया था {{lang|grc|τύρβη}}, टायरब, का अर्थ है भंवर या भँवर, एक मेमो में, डेस टर्बाइन हाइड्रोलिक्स ओ मशीन्स रोटेटोइर्स ए ग्रांडे विटेस, जिसे उन्होंने फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज को प्रस्तुत किया।<ref>In 1822, Claude Burdin submitted his memo "Des turbines hydrauliques ou machines rotatoires à grande vitesse" (Hydraulic turbines or high-speed rotary machines) to the Académie royale des sciences in Paris.  (See:  ''Annales de chimie et de physique'', vol. 21, [https://books.google.com/books?id=rzNCAAAAcAAJ&pg=PA183#v=onepage&q&f=false page 183] (1822).)  However, it was not until 1824 that a committee of the Académie (composed of Prony, Dupin, and Girard) reported favorably on Burdin's memo.  See: Prony and Girard (1824) [https://books.google.com/books?id=03BRAAAAYAAJ&pg=RA1-PA207#v=onepage&q&f=false "Rapport sur le mémoire de M. Burdin intitulé: Des turbines hydrauliques ou machines rotatoires à grande vitesse"] (Report on the memo of Mr. Burdin titled:  Hydraulic turbines or high-speed rotary machines), ''Annales de chimie et de physique'', vol. 26, pages 207-217.</ref> क्लाउड बर्डिन के एक पूर्व छात्र [[बेनोइट फोरनेयरॉन]] ने पहला व्यावहारिक जल टरबाइन बनाया।
[[File:WWS Pneumaticlamp.ogg|thumb|1940 के दशक के जर्मन-विंटेज सेफ्टी लैंप में इस्तेमाल होने वाले छोटे न्यूमेटिक टर्बाइन की गुनगुनाहट]]
[[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]]


== {{anchor|Theory of operation}} संचालन सिद्धांत ==
== {{anchor|Theory of operation}} ऑपरेशन थ्योरी ==
[[File:Turbines impulse v reaction.svg|thumb|upright=1.5|आवेग और प्रतिक्रिया टर्बाइनों की योजनाबद्ध, जहां रोटर घूर्णन वाला हिस्सा है, और स्टेटर मशीन का स्थिर हिस्सा है।]]एक कार्यशील तरल पदार्थ में संभावित ऊर्जा (दबाव सिर (हाइड्रोलिक)) और गतिज ऊर्जा (वेग सिर) होती है। द्रव संपीड्यता या असंपीड्य द्रव हो सकता है। इस ऊर्जा को एकत्रित करने के लिए टर्बाइनों द्वारा कई भौतिक सिद्धांत नियोजित किए जाते हैं:
[[File:Turbines impulse v reaction.svg|thumb|upright=1.5|आवेग और प्रतिक्रिया टर्बाइन के योजनाबद्ध, जहां रोटर घूर्णन भाग है, और [[स्टेटर]] मशीन का स्थिर हिस्सा है।]]एक कार्यशील तरल में [[संभावित ऊर्जा]] ([[दबाव]] [[सिर (हाइड्रोलिक)]]) और [[गतिज ऊर्जा]] (वेग सिर) होती है।द्रव संपीड़ितता या असंगत द्रव हो सकता है।इस ऊर्जा को इकट्ठा करने के लिए टर्बाइनों द्वारा कई भौतिक सिद्धांतों को नियोजित किया जाता है:


आवेग (भौतिकी) टर्बाइन एक उच्च वेग द्रव या गैस जेट के प्रवाह की दिशा बदलते हैं। परिणामी आवेग टर्बाइन को घुमाता है और द्रव प्रवाह को कम गतिज ऊर्जा के साथ छोड़ देता है। टर्बाइन ब्लेड्स (चलती ब्लेड्स) में द्रव या गैस का कोई दबाव परिवर्तन नहीं होता है, जैसा कि भाप या गैस टरबाइन के मामले में होता है, सभी प्रेशर ड्रॉप स्थिर ब्लेड्स (नोज़ल) में होते हैं। टर्बाइन तक पहुंचने से पहले, द्रव के दबाव शीर्ष को एक नोजल के साथ तरल पदार्थ को गति देकर वेग सिर में बदल दिया जाता है। पेल्टन व्हील और स्टीम टर्बाइन विशेष रूप से इस प्रक्रिया का उपयोग करते हैं। इंपल्स टर्बाइन को रोटर के चारों ओर दबाव केसमेंट की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि रोटर पर ब्लेड तक पहुंचने से पहले नोजल द्वारा द्रव जेट बनाया जाता है। न्यूटन के गति के नियम#न्यूटन का दूसरा नियम|न्यूटन का दूसरा नियम आवेग टर्बाइनों के लिए ऊर्जा के हस्तांतरण का वर्णन करता है। आवेग टर्बाइन उन मामलों में उपयोग के लिए सबसे कुशल होते हैं जहां प्रवाह कम होता है और इनलेट दबाव अधिक होता है। <ref name = "Munson"/>
[[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 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 कर रहे तरल पदार्थ को शामिल करने के लिए एक दबाव आवरण की आवश्यकता होती है क्योंकि यह टर्बाइन चरण (ओं) पर कार्य करता है या टर्बाइन पूरी तरह से द्रव प्रवाह (जैसे पवन टर्बाइनों) में डूबा हुआ होना चाहिए। आवरण में कार्यशील तरल पदार्थ होता है और उसे निर्देशित करता है और पानी के टर्बाइनों के लिए, ड्राफ्ट ट्यूब द्वारा प्रदान किए गए सक्शन को बनाए रखता है। फ्रांसिस टर्बाइन और अधिकांश भाप टर्बाइन इस अवधारणा का उपयोग करते हैं। संपीड़ित काम करने वाले तरल पदार्थों के लिए, कई टरबाइन चरणों का उपयोग आमतौर पर विस्तारित गैस को कुशलता से करने के लिए किया जाता है। न्यूटन के गति के नियम#न्यूटन का तीसरा नियम|न्यूटन का तीसरा नियम प्रतिक्रिया टर्बाइनों के लिए ऊर्जा के हस्तांतरण का वर्णन करता है। रिएक्शन टर्बाइन उच्च प्रवाह वेग या अनुप्रयोगों के लिए बेहतर अनुकूल हैं जहां द्रव सिर (अपस्ट्रीम दबाव) कम 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"/>


स्टीम टर्बाइन के मामले में, जैसे कि समुद्री अनुप्रयोगों के लिए या भूमि-आधारित बिजली उत्पादन के लिए उपयोग किया जाएगा, एक पार्सन्स-प्रकार की प्रतिक्रिया टरबाइन को डे लावल-प्रकार के आवेग टरबाइन के रूप में लगभग दोगुनी ब्लेड पंक्तियों की आवश्यकता होगी, उसी के लिए थर्मल ऊर्जा रूपांतरण की डिग्री। जबकि यह पार्सन्स टर्बाइन को अधिक लंबा और भारी बनाता है, प्रतिक्रिया टरबाइन की समग्र दक्षता समान तापीय ऊर्जा रूपांतरण के लिए समकक्ष आवेग टर्बाइन से थोड़ी अधिक होती है।
स्टीम टर्बाइन के मामले में, जैसे कि समुद्री अनुप्रयोगों के लिए या भूमि-आधारित बिजली उत्पादन के लिए उपयोग किया जाएगा, एक पार्सन्स-प्रकार की प्रतिक्रिया टरबाइन को उसी के लिए डे लावल-प्रकार के आवेग टरबाइन के रूप में ब्लेड पंक्तियों की संख्या को दोगुना करने की आवश्यकता होगी।थर्मल ऊर्जा रूपांतरण की डिग्री।जबकि यह पार्सन्स टरबाइन को अधिक लंबा और भारी बनाता है, एक प्रतिक्रिया टरबाइन की समग्र दक्षता एक ही थर्मल ऊर्जा रूपांतरण के लिए समान आवेग टरबाइन की तुलना में थोड़ा अधिक है।


व्यवहार में, आधुनिक टर्बाइन डिज़ाइन प्रतिक्रिया और आवेग दोनों अवधारणाओं का उपयोग जब भी संभव हो अलग-अलग डिग्री तक करते हैं। पवन टर्बाइन चलती तरल पदार्थ से प्रतिक्रिया लिफ्ट (बल) उत्पन्न करने के लिए एक एयरफॉइल का उपयोग करते हैं और इसे रोटर को प्रदान करते हैं। पवन टर्बाइन भी हवा के आवेग से इसे एक कोण पर विक्षेपित करके कुछ ऊर्जा प्राप्त करते हैं। कई चरणों वाले टर्बाइन उच्च दबाव पर या तो प्रतिक्रिया या आवेग ब्लेडिंग का उपयोग कर सकते हैं। भाप टर्बाइन परंपरागत रूप से अधिक आवेगी थे लेकिन गैस टर्बाइनों में उपयोग किए जाने वाले समान प्रतिक्रिया डिजाइनों की ओर बढ़ना जारी रखते हैं। कम दबाव पर ऑपरेटिंग द्रव माध्यम दबाव में छोटी कमी के लिए आयतन में फैलता है। इन शर्तों के तहत, ब्लेडिंग सख्ती से एक प्रतिक्रिया प्रकार का डिज़ाइन बन जाता है, जिसमें ब्लेड का आधार पूरी तरह से आवेग होता है। इसका कारण प्रत्येक ब्लेड की घूर्णन गति के प्रभाव के कारण है। जैसे-जैसे आयतन बढ़ता है, ब्लेड की ऊँचाई बढ़ती है, और ब्लेड का आधार टिप के सापेक्ष धीमी गति से घूमता है। गति में यह परिवर्तन एक डिजाइनर को आधार पर आवेग से उच्च प्रतिक्रिया-शैली टिप में बदलने के लिए मजबूर करता है।
व्यवहार में, आधुनिक टरबाइन डिजाइन जब भी संभव हो, अलग -अलग डिग्री के लिए प्रतिक्रिया और आवेग अवधारणाओं दोनों का उपयोग करते हैं।पवन टर्बाइन चलती तरल पदार्थ से एक प्रतिक्रिया लिफ्ट (बल) उत्पन्न करने के लिए एक [[विमान]] का उपयोग करते हैं और इसे रोटर को प्रदान करते हैं।पवन टर्बाइन भी एक कोण पर इसे डिफ्लेक्ट करके, हवा के आवेग से कुछ ऊर्जा प्राप्त करते हैं।कई चरणों वाले टर्बाइन उच्च दबाव में या तो प्रतिक्रिया या आवेग ब्लेडिंग का उपयोग कर सकते हैं।स्टीम टर्बाइन पारंपरिक रूप से अधिक आवेग थे, लेकिन गैस टर्बाइनों में उपयोग किए जाने वाले लोगों के समान प्रतिक्रिया डिजाइनों की ओर बढ़ना जारी रखते हैं।कम दबाव में ऑपरेटिंग द्रव माध्यम दबाव में छोटे कटौती के लिए मात्रा में फैलता है।इन शर्तों के तहत, ब्लेडिंग ब्लेड के आधार के साथ पूरी तरह से एक प्रतिक्रिया प्रकार का डिजाइन बन जाता है।इसका कारण प्रत्येक ब्लेड के लिए रोटेशन की गति के प्रभाव के कारण है।जैसे -जैसे वॉल्यूम बढ़ता है, ब्लेड की ऊंचाई बढ़ जाती है, और ब्लेड का आधार टिप के सापेक्ष धीमी गति से घूमता है।स्पीड में यह परिवर्तन एक डिजाइनर को आधार पर आवेग से बदलने के लिए, एक उच्च प्रतिक्रिया-शैली टिप में बदल देता है।


19वीं शताब्दी के मध्य में शास्त्रीय टरबाइन डिजाइन विधियों का विकास किया गया था। वेक्टर विश्लेषण टर्बाइन आकार और रोटेशन के साथ द्रव प्रवाह से संबंधित है। पहले चित्रमय गणना विधियों का उपयोग किया जाता था। टर्बाइन भागों के बुनियादी आयामों के सूत्र अच्छी तरह से प्रलेखित हैं और किसी भी द्रव प्रवाह कंडीशनिंग के लिए एक अत्यधिक कुशल मशीन को मज़बूती से डिज़ाइन किया जा सकता है। कुछ गणना अनुभवजन्य या 'अंगूठे के नियम' सूत्र हैं, और अन्य शास्त्रीय यांत्रिकी पर आधारित हैं। अधिकांश इंजीनियरिंग गणनाओं के साथ, सरलीकरण की धारणाएँ बनाई गई थीं।
19 वीं शताब्दी के मध्य में शास्त्रीय टरबाइन डिजाइन के तरीके विकसित किए गए थे।वेक्टर विश्लेषण टरबाइन आकार और रोटेशन के साथ द्रव प्रवाह से संबंधित है।ग्राफ़िकल गणना विधियों का उपयोग पहले किया गया था।टरबाइन भागों के मूल आयामों के लिए सूत्र अच्छी तरह से प्रलेखित हैं और एक अत्यधिक कुशल मशीन को किसी भी द्रव [[प्रवाह कंडीशनिंग]] के लिए मज़बूती से डिज़ाइन किया जा सकता है।कुछ गणना अनुभवजन्य या 'अंगूठे का नियम' सूत्र हैं, और अन्य [[शास्त्रीय यांत्रिकी]] पर आधारित हैं।अधिकांश इंजीनियरिंग गणनाओं के साथ, सरल मान्यताओं को बनाया गया था।


[[File:Turbine inlet guide vanes of Atar turbojet.jpg|thumb|टर्बोजेट के टर्बाइन इनलेट गाइड वेन्स]]टर्बाइन चरण के मूल प्रदर्शन की गणना के लिए वेग त्रिकोण का उपयोग किया जा सकता है। गैस स्थिर टर्बाइन नोजल गाइड वैन से पूर्ण वेग V पर बाहर निकलती है<sub>a1</sub>. रोटर वेग U पर घूमता है। रोटर के सापेक्ष, रोटर के प्रवेश द्वार पर टकराने पर गैस का वेग V होता है<sub>r1</sub>. गैस रोटर द्वारा घुमाई जाती है और रोटर के सापेक्ष वेग वी पर बाहर निकलती है<sub>r2</sub>. हालाँकि, निरपेक्ष रूप से रोटर का निकास वेग V है<sub>a2</sub>. इन विभिन्न वेग वैक्टरों का उपयोग करके वेग त्रिकोणों का निर्माण किया जाता है। ब्लेडिंग के माध्यम से किसी भी खंड में वेग त्रिकोण का निर्माण किया जा सकता है (उदाहरण के लिए: हब, टिप, मिडसेक्शन और इसी तरह) लेकिन आमतौर पर औसत चरण त्रिज्या में दिखाया जाता है। यूलर समीकरण का उपयोग करते हुए, इस त्रिज्या पर वेग त्रिकोण से मंच के लिए औसत प्रदर्शन की गणना की जा सकती है:
[[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<sub>a1</sub>।रोटर रोटर के सापेक्ष वेग यू पर घूमता है, गैस का वेग जैसा कि रोटर प्रवेश द्वार पर लगाया जाता है<sub>r1</sub>।गैस को रोटर द्वारा घुमाया जाता है और बाहर निकलता है, रोटर के सापेक्ष, वेलोसिटी वी पर<sub>r2</sub>।हालांकि, निरपेक्ष शब्दों में रोटर निकास वेग v है<sub>a2</sub>।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:


:<math>\Delta h = u\cdot\Delta v_w</math>
:<math>\Delta h = u\cdot\Delta v_w</math>
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कहाँ पे:
कहाँ पे:


:<math>\Delta h</math> चरण भर में विशिष्ट एन्थैल्पी ड्रॉप है
:<math>\Delta h</math> स्टेज पर विशिष्ट थैलीपी ड्रॉप है
:<math>T</math> टर्बाइन प्रविष्टि कुल (या ठहराव) तापमान है
:<math>T</math> टरबाइन प्रविष्टि कुल (या ठहराव) तापमान है
:<math>u</math> टरबाइन रोटर परिधीय वेग है
:<math>u</math> टरबाइन रोटर परिधीय वेग है
:<math>\Delta v_w</math> भंवर वेग में परिवर्तन है
:<math>\Delta v_w</math> चक्कर वेग में परिवर्तन है


टर्बाइन दाब अनुपात का एक कार्य है <math>\frac{\Delta h}{T}</math> और टरबाइन दक्षता।
टरबाइन दबाव अनुपात का एक कार्य है <math>\frac{\Delta h}{T}</math> और टरबाइन दक्षता।


आधुनिक टर्बाइन डिजाइन गणनाओं को आगे बढ़ाता है। कम्प्यूटेशनल फ्लुइड डायनेमिक्स शास्त्रीय सूत्रों को प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली कई सरल धारणाओं के साथ वितरण करता है और कंप्यूटर सॉफ्टवेयर अनुकूलन की सुविधा देता है। इन उपकरणों ने पिछले चालीस वर्षों में टरबाइन डिजाइन में लगातार सुधार किया है।
आधुनिक टरबाइन डिजाइन गणना को और आगे ले जाता है।कम्प्यूटेशनल द्रव की गतिशीलता शास्त्रीय सूत्रों को प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली सरल मान्यताओं में से कई के साथ फैलाव करती है और कंप्यूटर सॉफ्टवेयर अनुकूलन की सुविधा देता है।इन उपकरणों ने पिछले चालीस वर्षों में टरबाइन डिजाइन में लगातार सुधार किया है।


टर्बाइन का प्राथमिक संख्यात्मक वर्गीकरण इसकी विशिष्ट गति है। यह संख्या शक्ति और प्रवाह दर के संबंध में टर्बाइन की अधिकतम दक्षता पर गति का वर्णन करती है। विशिष्ट गति टरबाइन आकार से स्वतंत्र होने के लिए ली गई है। द्रव प्रवाह की स्थिति और वांछित शाफ्ट आउटपुट गति को देखते हुए, विशिष्ट गति की गणना की जा सकती है और एक उपयुक्त टरबाइन डिजाइन का चयन किया जा सकता है।
एक टरबाइन का प्राथमिक संख्यात्मक वर्गीकरण इसकी [[विशिष्ट गति]] है।यह संख्या शक्ति और प्रवाह दर के संबंध में अपनी अधिकतम दक्षता पर टरबाइन की गति का वर्णन करती है।विशिष्ट गति टरबाइन आकार से स्वतंत्र होने के लिए ली गई है।द्रव प्रवाह की स्थिति और वांछित शाफ्ट आउटपुट गति को देखते हुए, विशिष्ट गति की गणना की जा सकती है और एक उपयुक्त टरबाइन डिजाइन का चयन किया जा सकता है।


विशिष्ट गति, कुछ मौलिक सूत्रों के साथ, ज्ञात प्रदर्शन के मौजूदा डिजाइन को संबंधित प्रदर्शन के साथ एक नए आकार में विश्वसनीय रूप से स्केल करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
कुछ मौलिक सूत्रों के साथ विशिष्ट गति का उपयोग इसी प्रदर्शन के साथ एक नए आकार के लिए ज्ञात प्रदर्शन के मौजूदा डिजाइन को मज़बूती से स्केल करने के लिए किया जा सकता है।


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


हार्मोनिक्स को कम करने और ब्लेड-पासिंग आवृत्ति को अधिकतम करने के लिए रोटर में ब्लेड की संख्या और स्टेटर में वैन की संख्या अक्सर दो अलग-अलग प्रमुख संख्याएं होती हैं।<ref>
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>
Tim J Carter.
Tim J Carter.
[https://web.archive.org/web/20180517115019/http://opac.vimaru.edu.vn/edata/E-Journal/2005/Engineering%20failure%20analyis/12_2/12(2_4).pdf "Common failures in gas turbine blades"].
[https://web.archive.org/web/20180517115019/http://opac.vimaru.edu.vn/edata/E-Journal/2005/Engineering%20failure%20analyis/12_2/12(2_4).pdf "Common failures in gas turbine blades"].
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== प्रकार ==
== प्रकार ==
* भाप टर्बाइनों का उपयोग थर्मल पावर प्लांटों में विद्युत जनरेटर 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 जाते थे (उदाहरण के लिए टर्बिनिया, पहला टर्बाइन-संचालित स्टीम लॉन्च<ref>{{cite web|title=टर्बिनिया|url=http://files.asme.org/ASMEORG/Communities/History/Landmarks/5652.pdf|work=(ASME-sponsored booklet to mark the designation of टर्बिनिया 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 ऐसे अधिकांश एप्लिकेशन अब रिडक्शन गियर्स या एक मध्यवर्ती विद्युत चरण का उपयोग करते हैं, जहां टरबाइन का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जो तब यांत्रिक भार से जुड़ी एक इलेक्ट्रिक मोटर को शक्ति प्रदान करता है। द्वितीय विश्व युद्ध के तुरंत पहले और उसके दौरान टर्बो इलेक्ट्रिक शिप मशीनरी विशेष रूप से लोकप्रिय थी, मुख्य रूप से यूएस और यूके के शिपयार्ड में पर्याप्त गियर-कटिंग सुविधाओं की कमी के कारण।
* 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।
* पिस्टन इंजन के बीच अंतर करने के लिए विमान गैस टरबाइन इंजन को कभी-कभी टर्बाइन इंजन कहा जाता है।
* विमान गैस टरबाइन इंजन को कभी -कभी पिस्टन इंजन के बीच अंतर करने के लिए टरबाइन इंजन के रूप में संदर्भित किया जाता है।
* ट्रांसोनिक टर्बाइन। गैस टर्बाइन इंजनों में नियोजित अधिकांश टर्बाइनों में गैस का प्रवाह विस्तार प्रक्रिया के दौरान सबसोनिक रहता है। एक ट्रांसोनिक टर्बाइन में गैस का प्रवाह सुपरसोनिक हो जाता है क्योंकि यह नोजल गाइड वेन्स से बाहर निकलता है, हालांकि डाउनस्ट्रीम वेग सामान्य रूप से सबसोनिक हो जाते हैं। ट्रांसोनिक टर्बाइन सामान्य से अधिक दबाव अनुपात पर काम करते हैं लेकिन आमतौर पर कम कुशल और असामान्य होते हैं।
* [[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।
* कॉन्ट्रा-रोटेटिंग टर्बाइन। अक्षीय टर्बाइनों के साथ, कुछ दक्षता लाभ प्राप्त किया जा सकता है यदि डाउनस्ट्रीम टर्बाइन अपस्ट्रीम यूनिट के विपरीत दिशा में घूमता है। हालाँकि, जटिलता प्रति-उत्पादक हो सकती है। एक कॉन्ट्रा-रोटेटिंग स्टीम टर्बाइन, जिसे आमतौर पर लजुंगस्ट्रॉम टर्बाइन के रूप में जाना जाता है, मूल रूप से स्टॉकहोम में स्वीडिश इंजीनियर फ्रेड्रिक लजुंगस्ट्रॉम (1875-1964) द्वारा आविष्कार किया गया था, और अपने भाई बिर्गर लजुंगस्ट्रॉम के साथ साझेदारी में उन्होंने 1894 में एक पेटेंट प्राप्त किया था। डिजाइन अनिवार्य रूप से एक है। मल्टी-स्टेज रेडियल टर्बाइन (या 'नेस्टेड' टर्बाइन रोटर्स की जोड़ी) महान दक्षता की पेशकश करते हुए, प्रतिक्रिया (पार्सन्स) टर्बाइन में प्रति चरण बड़ी गर्मी की गिरावट के रूप में चार गुना, अत्यंत कॉम्पैक्ट डिजाइन और बैक प्रेशर पावर प्लांट्स में टाइप को विशेष सफलता मिली। . हालांकि, अन्य डिजाइनों के विपरीत, बड़ी भाप की मात्रा को कठिनाई से नियंत्रित किया जाता है और केवल अक्षीय प्रवाह टर्बाइन (DUREX) के साथ एक संयोजन टर्बाइन को सीए 50 मेगावाट से अधिक बिजली के लिए बनाया जाना स्वीकार करता है। 1917-19 के दौरान समुद्री अनुप्रयोगों में केवल लगभग 50 टर्बो-इलेक्ट्रिक इकाइयों का आदेश दिया गया था (जिनमें से काफी मात्रा में भूमि संयंत्रों को बेचा गया था), और 1920-22 के दौरान कुछ टर्बो-मैकेनिक बहुत सफल इकाइयां नहीं बेची गईं।<ref>Ingvar Jung, 1979, The history of the marine turbine, part 1, Royal Institute of Technology, Stockholm, dep of History of technology</ref> 1960 के दशक के अंत (ss Ragne, ss Regin) में केवल कुछ टर्बो-इलेक्ट्रिक समुद्री संयंत्र अभी भी उपयोग में थे, जबकि अधिकांश भूमि संयंत्र 2010 में उपयोग में थे।
* [[ 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।
* स्टेटरलेस टर्बाइन। मल्टी-स्टेज टर्बाइन में स्थिर (अर्थात् स्थिर) इनलेट गाइड वैन का एक सेट होता है जो घूर्णन रोटर ब्लेड पर गैस प्रवाह को निर्देशित करता है। एक स्टेटर-रहित टर्बाइन में एक अपस्ट्रीम रोटर से निकलने वाला गैस प्रवाह एक डाउनस्ट्रीम रोटर पर स्टेटर वेन्स के मध्यवर्ती सेट के बिना टकराता है (जो प्रवाह के दबाव/वेग ऊर्जा स्तरों को पुनर्व्यवस्थित करता है)।
* स्टेटरलेस टरबाइन।मल्टी-स्टेज टर्बाइनों में स्थैतिक (अर्थ स्थिर) इनलेट गाइड वैन का एक सेट होता है जो घूर्णन रोटर ब्लेड पर गैस प्रवाह को निर्देशित करता है।एक स्टेटर-कम टरबाइन में गैस प्रवाह एक अपस्ट्रीम रोटर से बाहर निकलने वाला स्टेटर वैन के एक मध्यवर्ती सेट के बिना एक डाउनस्ट्रीम रोटर पर लगाया जाता है (जो कि प्रवाह के दबाव/वेग ऊर्जा स्तरों को फिर से व्यवस्थित करता है) का सामना किया जा रहा है।
* सिरेमिक टर्बाइन। पारंपरिक उच्च दबाव टरबाइन ब्लेड (और वैन) निकल आधारित मिश्र धातुओं से बने होते हैं और धातु को ज़्यादा गरम होने से रोकने के लिए अक्सर जटिल आंतरिक वायु-शीतलन मार्ग का उपयोग करते हैं। हाल के वर्षों में, प्रायोगिक सिरेमिक ब्लेड का निर्माण और परीक्षण गैस टर्बाइनों में किया गया है, रोटर इनलेट तापमान बढ़ाने और/या, संभवतः, एयर कूलिंग को खत्म करने की दृष्टि से। सिरेमिक ब्लेड अपने धात्विक समकक्षों की तुलना में अधिक भंगुर होते हैं, और विनाशकारी ब्लेड विफलता का अधिक जोखिम उठाते हैं। इसने जेट इंजनों और गैस टर्बाइनों में उनके उपयोग को स्टेटर (स्थिर) ब्लेड तक सीमित कर दिया है।
* [[ 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 फैन टर्बाइन। कई टर्बाइन रोटर ब्लेड्स में शीर्ष पर श्राउडिंग होती है, जो डैम्पिंग को बढ़ाने के लिए आसन्न ब्लेड्स के साथ इंटरलॉक करती है और इस प्रकार ब्लेड स्पंदन को कम करती है। बड़े भूमि-आधारित बिजली उत्पादन भाप टर्बाइनों में, श्राउडिंग को अक्सर पूरक किया जाता है, विशेष रूप से कम दबाव वाले टर्बाइन के लंबे ब्लेड में, लेसिंग तारों के साथ। ये तार ब्लेड रूट से उपयुक्त दूरी पर ब्लेड में ड्रिल किए गए छेद से गुजरते हैं और आमतौर पर ब्लेड से उस बिंदु पर ब्रेज़ किए जाते हैं जहां से वे गुजरते हैं। लेसिंग तार ब्लेड के मध्य भाग में ब्लेड के स्पंदन को कम करते हैं। जाली तारों की शुरूआत बड़े या कम दबाव वाले टर्बाइनों में ब्लेड की विफलता की घटनाओं को काफी हद तक कम कर देती 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।
* डक्ट फैन। जहां भी संभव हो, आधुनिक अभ्यास रोटर आवरण को खत्म करने के लिए है, इस प्रकार ब्लेड पर केन्द्रापसारक बल भार और शीतलन आवश्यकताओं को कम करता है।
* डक्टेड फैन।आधुनिक अभ्यास, जहां भी संभव हो, रोटर कफन को खत्म करने के लिए, इस प्रकार ब्लेड और शीतलन आवश्यकताओं पर केन्द्रापसारक बल लोड को कम करना है।
* टेस्ला टर्बाइन सीमा परत प्रभाव का उपयोग करता है न कि किसी पारंपरिक टर्बाइन की तरह ब्लेड से टकराने वाले द्रव का।
* [[ टेस्ला टर्बाइन ]] सीमा परत के प्रभाव का उपयोग करता है न कि एक पारंपरिक टरबाइन में ब्लेड पर एक तरल पदार्थ नहीं।
[[File:Gfa 17 641006 2-0002 Turbinen.jpg|thumb|तीन प्रकार की जल टर्बाइन: कापलान (सामने), पेल्टन (मध्य) और फ्रांसिस (पीछे बाएं)]]* जल टर्बाइन
[[File:Gfa 17 641006 2-0002 Turbinen.jpg|thumb|तीन प्रकार के जल टर्बाइन: कपलान (सामने), पेल्टन (मध्य) और फ्रांसिस (पीछे बाएं)]]* जल टर्बाइन
** पेल्टन व्हील, एक प्रकार का आवेग जल टर्बाइन।
** पेल्टन व्हील, एक प्रकार का आवेग पानी टरबाइन।
** फ्रांसिस टर्बाइन, एक प्रकार का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला जल टर्बाइन।
** फ्रांसिस टरबाइन, एक प्रकार का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला पानी टरबाइन।
** कापलान टर्बाइन, फ्रांसिस टर्बाइन का एक रूपांतर।
** [[ कपलान टर्बाइन ]], फ्रांसिस टरबाइन की एक भिन्नता।
** टर्गो टर्बाइन, पेल्टन व्हील का एक संशोधित रूप।
** [[ टरगो टरबाइन ]], पेल्टन व्हील का एक संशोधित रूप।
** क्रॉस-फ्लो टर्बाइन, जिसे बांकी-मिशेल टर्बाइन या ऑस्बर्गर टर्बाइन के रूप में भी जाना जाता है।
** [[क्रॉस-फ्लो टरबाइन]], जिसे बैंकी-मिशेल टरबाइन, या ओसबर्गर टरबाइन के रूप में भी जाना जाता है।
* पवन चक्की। ये आम तौर पर नोजल और इंटरस्टेज गाइड वैन के बिना एकल चरण के रूप में काम करते हैं। इओलिएन बॉली एक अपवाद है, जिसमें एक स्टेटर और एक रोटर है।
* 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 फिक्स्ड नोजल के एक सेट का उपयोग करके डी लावल और पार्सन्स टर्बाइन को जोड़ा और फिर फिक्स्ड और रोटेटिंग ब्लेड पंक्तियों का एक रैंक, जैसा कि पार्सन्स या डी लावल में होता है, आमतौर पर सौ तक की तुलना में दस तक पार्सन्स डिजाइन के चरण। कर्टिस डिज़ाइन की समग्र दक्षता या तो पार्सन्स या डी लावल डिज़ाइनों की तुलना में कम है, लेकिन इसे गति की एक विस्तृत श्रृंखला के माध्यम से संतोषजनक रूप से संचालित किया जा सकता है, जिसमें कम गति और कम दबाव पर सफल संचालन शामिल है, जिसने इसे आदर्श बना दिया है जहाजों के पॉवरप्लांट में उपयोग। कर्टिस व्यवस्था में, भाप में पूरी गर्मी की गिरावट प्रारंभिक नोजल पंक्ति में होती है और बाद में चलने वाली ब्लेड पंक्तियाँ और स्थिर ब्लेड पंक्तियाँ दोनों ही भाप की दिशा को बदल देती हैं। कर्टिस व्यवस्था के एक छोटे से खंड का उपयोग, आमतौर पर एक नोजल खंड और चलती ब्लेड की दो या तीन पंक्तियों को आमतौर पर कर्टिस 'व्हील' कहा जाता है और इस रूप में, कर्टिस ने समुद्र में 'गवर्निंग स्टेज' के रूप में व्यापक उपयोग पाया। कई प्रतिक्रिया और आवेग टर्बाइन और टरबाइन सेट। समुद्री भाप संयंत्र में आज भी यह प्रथा आम 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।
* टर्बाइन में प्रेशर कंपाउंडिंग मल्टी-स्टेज इम्पल्स, या रेटौ, इसके फ्रांसीसी आविष्कारक के नाम पर, :fr:Auguste Rateau। रेटौ एक नोजल डायाफ्राम से अलग सरल आवेग रोटर्स को नियोजित करता है। डायाफ्राम अनिवार्य रूप से टरबाइन में एक विभाजन की दीवार है जिसमें सुरंगों की एक श्रृंखला काटी जाती है, पिछले चरण का सामना करने वाले चौड़े सिरे के साथ कीप के आकार का होता है और अगले को संकरा होता है, वे भाप के जेट को आवेग रोटर पर निर्देशित करने के लिए भी कोण होते हैं।
* टर्बाइनों में प्रेशर कंपाउंडिंग मल्टी-स्टेज इम्पल्स, या रैट्यू, इसके फ्रांसीसी आविष्कारक के बाद,: FR: AUGUSTE RATEAU।रैटू एक नोजल डायाफ्राम द्वारा अलग किए गए सरल आवेग रोटार को नियुक्त करता है।डायाफ्राम अनिवार्य रूप से टरबाइन में एक विभाजन की दीवार है, जिसमें सुरंगों की एक श्रृंखला के साथ कटौती की गई है, फ़नल पिछले चरण का सामना करने वाले व्यापक अंत के साथ आकार की है और अगले संकीर्ण वे भी आवेग रोटर पर स्टीम जेट को निर्देशित करने के लिए कोण पर हैं।
* पारा वाष्प टर्बाइन ने पारा (तत्व) को काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में इस्तेमाल किया, ताकि जीवाश्म-ईंधन वाले उत्पादन स्टेशनों की दक्षता में सुधार हो सके। हालांकि कुछ बिजली संयंत्र संयुक्त पारा वाष्प और पारंपरिक भाप टर्बाइनों के साथ बनाए गए थे, धातु पारा की विषाक्तता जल्दी से स्पष्ट हो गई थी।
*[[बुध वाष्प टरबाइन]] ने जीवाश्म-ईंधन उत्पन्न करने वाले स्टेशनों की दक्षता में सुधार करने के लिए, कार्य द्रव के रूप में बुध (तत्व) का उपयोग किया।यद्यपि कुछ पावर प्लांट संयुक्त पारा वाष्प और पारंपरिक स्टीम टर्बाइनों के साथ बनाए गए थे, लेकिन धातु पारा की विषाक्तता जल्दी से स्पष्ट थी।
*स्क्रू टर्बाइन एक जल टर्बाइन है जो आर्किमिडीयन पेंच के सिद्धांत का उपयोग करके अपस्ट्रीम स्तर पर पानी की संभावित ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करता 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।


== उपयोग ==
== उपयोग ==
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दुनिया की विद्युत शक्ति का एक बड़ा हिस्सा टर्बो जनरेटर द्वारा उत्पन्न होता है।
दुनिया की [[विद्युत शक्ति]] का एक बड़ा अनुपात [[टर्बो जनरेटर]] द्वारा उत्पन्न होता है।


टर्बाइन का उपयोग जमीन, समुद्र और हवा में गैस टरबाइन इंजन में किया जाता है।
टर्बाइन का उपयोग जमीन, समुद्र और हवा पर गैस टरबाइन इंजन में किया जाता है।


टर्बोचार्जर का उपयोग पिस्टन इंजन में किया जाता है।
[[टर्बोचार्जर]] का उपयोग पिस्टन इंजन पर किया जाता है।


गैस टर्बाइनों में बहुत अधिक शक्ति घनत्व होता है (अर्थात द्रव्यमान से शक्ति का अनुपात, या मात्रा से शक्ति का अनुपात) क्योंकि वे बहुत तेज़ गति से चलते हैं। स्पेस शटल के मुख्य इंजनों ने इंजन के दहन कक्ष में प्रणोदकों (तरल ऑक्सीजन और तरल हाइड्रोजन) को खिलाने के लिए टर्बोपंप (टर्बाइन इंजन द्वारा संचालित पंप वाली मशीनें) का इस्तेमाल किया। तरल हाइड्रोजन टर्बोपंप लगभग 70,000 हॉर्सपावर (52.2 मेगावाट) का उत्पादन करने वाले टरबाइन के साथ एक ऑटोमोबाइल इंजन (लगभग 700 पौंड वजन) से थोड़ा बड़ा है।
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।


Turboexpanders औद्योगिक प्रक्रियाओं में प्रशीतन के लिए उपयोग किया जाता है।
[[ टर्बोएक्सपेंडर ]]्स का उपयोग औद्योगिक प्रक्रियाओं में प्रशीतन के लिए किया जाता है।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
{{Div col|small=yes}}
{{Div col|small=yes}}
* बैलेंसिंग मशीन
* [[संतुलन मशीन]]
* यूलर का पंप और टर्बाइन समीकरण
* यूलर का पंप और टरबाइन समीकरण
* हेल्महोल्ट्ज़ के प्रमेय
* हेल्महोल्ट्ज़ के प्रमेय
* रोटरडायनामिक्स
* [[रोटरीनामिक्स]]
* रोटर-स्टेटर इंटरैक्शन
* रोटर -स्टेटर इंटरैक्शन
* माध्यमिक प्रवाह
* [[द्वितीयक प्रवाह]]
* सेगनर व्हील
* [[सेगनेर व्हील]]
* टर्बो-अल्टरनेटर
* [[टर्बो अल्टरनेटर]]
* टर्बोड्रिल
* [[टर्बोड्रिल]]
* टर्बोफैन
* [[टर्बोफैन]]
* टर्बोजेट
* टर्बोजेट
* टर्बोप्रॉप
* [[ टर्बोप्रोप ]]
* टर्बोशाफ्ट
* [[टर्बोशाफ्ट]]
* टर्बाइन-इलेक्ट्रिक ट्रांसमिशन
* [[ टरबाइन-इलेक्ट्रिक संचरण ]]
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Revision as of 16:00, 27 January 2023

For other uses, see टर्बाइन (disambiguation).
केस के साथ एक भाप टरबाइन खोला गया।

एक टरबाइन (/ˈtɜːrbaɪn/ या /ˈtɜːrbɪn/) (ग्रीक से τύρβη, टायरबो, या लैटिन टर्बो, अर्थ भंवर)[1][2] 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।[3] 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।

टरबाइन शब्द 1822 में फ्रेंच माइनिंग इंजीनियर क्लाउड आयरन द्वारा ग्रीक से गढ़ा गया था τύρβη, टायरब, का अर्थ है भंवर या भँवर, एक मेमो में, डेस टर्बाइन हाइड्रोलिक्स ओ मशीन्स रोटेटोइर्स ए ग्रांडे विटेस, जिसे उन्होंने फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज को प्रस्तुत किया।[4] क्लाउड बर्डिन के एक पूर्व छात्र बेनोइट फोरनेयरॉन ने पहला व्यावहारिक जल टरबाइन बनाया।

जर्मन 1940 के दशक के विंटेज सुरक्षा दीपक में इस्तेमाल किए जाने वाले एक छोटे से वायवीय टरबाइन का गुनगुनाना

ऑपरेशन थ्योरी

आवेग और प्रतिक्रिया टर्बाइन के योजनाबद्ध, जहां रोटर घूर्णन भाग है, और स्टेटर मशीन का स्थिर हिस्सा है।

एक कार्यशील तरल में संभावित ऊर्जा (दबाव सिर (हाइड्रोलिक)) और गतिज ऊर्जा (वेग सिर) होती है।द्रव संपीड़ितता या असंगत द्रव हो सकता है।इस ऊर्जा को इकट्ठा करने के लिए टर्बाइनों द्वारा कई भौतिक सिद्धांतों को नियोजित किया जाता है:

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 व्हील्स 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। [3]

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।[3]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। [3]

स्टीम टर्बाइन के मामले में, जैसे कि समुद्री अनुप्रयोगों के लिए या भूमि-आधारित बिजली उत्पादन के लिए उपयोग किया जाएगा, एक पार्सन्स-प्रकार की प्रतिक्रिया टरबाइन को उसी के लिए डे लावल-प्रकार के आवेग टरबाइन के रूप में ब्लेड पंक्तियों की संख्या को दोगुना करने की आवश्यकता होगी।थर्मल ऊर्जा रूपांतरण की डिग्री।जबकि यह पार्सन्स टरबाइन को अधिक लंबा और भारी बनाता है, एक प्रतिक्रिया टरबाइन की समग्र दक्षता एक ही थर्मल ऊर्जा रूपांतरण के लिए समान आवेग टरबाइन की तुलना में थोड़ा अधिक है।

व्यवहार में, आधुनिक टरबाइन डिजाइन जब भी संभव हो, अलग -अलग डिग्री के लिए प्रतिक्रिया और आवेग अवधारणाओं दोनों का उपयोग करते हैं।पवन टर्बाइन चलती तरल पदार्थ से एक प्रतिक्रिया लिफ्ट (बल) उत्पन्न करने के लिए एक विमान का उपयोग करते हैं और इसे रोटर को प्रदान करते हैं।पवन टर्बाइन भी एक कोण पर इसे डिफ्लेक्ट करके, हवा के आवेग से कुछ ऊर्जा प्राप्त करते हैं।कई चरणों वाले टर्बाइन उच्च दबाव में या तो प्रतिक्रिया या आवेग ब्लेडिंग का उपयोग कर सकते हैं।स्टीम टर्बाइन पारंपरिक रूप से अधिक आवेग थे, लेकिन गैस टर्बाइनों में उपयोग किए जाने वाले लोगों के समान प्रतिक्रिया डिजाइनों की ओर बढ़ना जारी रखते हैं।कम दबाव में ऑपरेटिंग द्रव माध्यम दबाव में छोटे कटौती के लिए मात्रा में फैलता है।इन शर्तों के तहत, ब्लेडिंग ब्लेड के आधार के साथ पूरी तरह से एक प्रतिक्रिया प्रकार का डिजाइन बन जाता है।इसका कारण प्रत्येक ब्लेड के लिए रोटेशन की गति के प्रभाव के कारण है।जैसे -जैसे वॉल्यूम बढ़ता है, ब्लेड की ऊंचाई बढ़ जाती है, और ब्लेड का आधार टिप के सापेक्ष धीमी गति से घूमता है।स्पीड में यह परिवर्तन एक डिजाइनर को आधार पर आवेग से बदलने के लिए, एक उच्च प्रतिक्रिया-शैली टिप में बदल देता है।

19 वीं शताब्दी के मध्य में शास्त्रीय टरबाइन डिजाइन के तरीके विकसित किए गए थे।वेक्टर विश्लेषण टरबाइन आकार और रोटेशन के साथ द्रव प्रवाह से संबंधित है।ग्राफ़िकल गणना विधियों का उपयोग पहले किया गया था।टरबाइन भागों के मूल आयामों के लिए सूत्र अच्छी तरह से प्रलेखित हैं और एक अत्यधिक कुशल मशीन को किसी भी द्रव प्रवाह कंडीशनिंग के लिए मज़बूती से डिज़ाइन किया जा सकता है।कुछ गणना अनुभवजन्य या 'अंगूठे का नियम' सूत्र हैं, और अन्य शास्त्रीय यांत्रिकी पर आधारित हैं।अधिकांश इंजीनियरिंग गणनाओं के साथ, सरल मान्यताओं को बनाया गया था।

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 हैa1।रोटर रोटर के सापेक्ष वेग यू पर घूमता है, गैस का वेग जैसा कि रोटर प्रवेश द्वार पर लगाया जाता हैr1।गैस को रोटर द्वारा घुमाया जाता है और बाहर निकलता है, रोटर के सापेक्ष, वेलोसिटी वी परr2।हालांकि, निरपेक्ष शब्दों में रोटर निकास वेग v हैa2।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:

इस तरह:

कहाँ पे:

स्टेज पर विशिष्ट थैलीपी ड्रॉप है
टरबाइन प्रविष्टि कुल (या ठहराव) तापमान है
टरबाइन रोटर परिधीय वेग है
चक्कर वेग में परिवर्तन है

टरबाइन दबाव अनुपात का एक कार्य है और टरबाइन दक्षता।

आधुनिक टरबाइन डिजाइन गणना को और आगे ले जाता है।कम्प्यूटेशनल द्रव की गतिशीलता शास्त्रीय सूत्रों को प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली सरल मान्यताओं में से कई के साथ फैलाव करती है और कंप्यूटर सॉफ्टवेयर अनुकूलन की सुविधा देता है।इन उपकरणों ने पिछले चालीस वर्षों में टरबाइन डिजाइन में लगातार सुधार किया है।

एक टरबाइन का प्राथमिक संख्यात्मक वर्गीकरण इसकी विशिष्ट गति है।यह संख्या शक्ति और प्रवाह दर के संबंध में अपनी अधिकतम दक्षता पर टरबाइन की गति का वर्णन करती है।विशिष्ट गति टरबाइन आकार से स्वतंत्र होने के लिए ली गई है।द्रव प्रवाह की स्थिति और वांछित शाफ्ट आउटपुट गति को देखते हुए, विशिष्ट गति की गणना की जा सकती है और एक उपयुक्त टरबाइन डिजाइन का चयन किया जा सकता है।

कुछ मौलिक सूत्रों के साथ विशिष्ट गति का उपयोग इसी प्रदर्शन के साथ एक नए आकार के लिए ज्ञात प्रदर्शन के मौजूदा डिजाइन को मज़बूती से स्केल करने के लिए किया जा सकता 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।[5]


प्रकार

  • 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 [6]), 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।
  • विमान गैस टरबाइन इंजन को कभी -कभी पिस्टन इंजन के बीच अंतर करने के लिए टरबाइन इंजन के रूप में संदर्भित किया जाता है।
  • 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।[7] 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।
  • स्टेटरलेस टरबाइन।मल्टी-स्टेज टर्बाइनों में स्थैतिक (अर्थ स्थिर) इनलेट गाइड वैन का एक सेट होता है जो घूर्णन रोटर ब्लेड पर गैस प्रवाह को निर्देशित करता है।एक स्टेटर-कम टरबाइन में गैस प्रवाह एक अपस्ट्रीम रोटर से बाहर निकलने वाला स्टेटर वैन के एक मध्यवर्ती सेट के बिना एक डाउनस्ट्रीम रोटर पर लगाया जाता है (जो कि प्रवाह के दबाव/वेग ऊर्जा स्तरों को फिर से व्यवस्थित करता है) का सामना किया जा रहा है।
  • 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।
  • डक्टेड फैन।आधुनिक अभ्यास, जहां भी संभव हो, रोटर कफन को खत्म करने के लिए, इस प्रकार ब्लेड और शीतलन आवश्यकताओं पर केन्द्रापसारक बल लोड को कम करना है।
  • टेस्ला टर्बाइन सीमा परत के प्रभाव का उपयोग करता है न कि एक पारंपरिक टरबाइन में ब्लेड पर एक तरल पदार्थ नहीं।
तीन प्रकार के जल टर्बाइन: कपलान (सामने), पेल्टन (मध्य) और फ्रांसिस (पीछे बाएं)

* जल टर्बाइन

    • पेल्टन व्हील, एक प्रकार का आवेग पानी टरबाइन।
    • फ्रांसिस टरबाइन, एक प्रकार का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला पानी टरबाइन।
    • कपलान टर्बाइन , फ्रांसिस टरबाइन की एक भिन्नता।
    • टरगो टरबाइन , पेल्टन व्हील का एक संशोधित रूप।
    • क्रॉस-फ्लो टरबाइन, जिसे बैंकी-मिशेल टरबाइन, या ओसबर्गर टरबाइन के रूप में भी जाना जाता है।
  • 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।
  • टर्बाइनों में प्रेशर कंपाउंडिंग मल्टी-स्टेज इम्पल्स, या रैट्यू, इसके फ्रांसीसी आविष्कारक के बाद,: FR: AUGUSTE RATEAU।रैटू एक नोजल डायाफ्राम द्वारा अलग किए गए सरल आवेग रोटार को नियुक्त करता है।डायाफ्राम अनिवार्य रूप से टरबाइन में एक विभाजन की दीवार है, जिसमें सुरंगों की एक श्रृंखला के साथ कटौती की गई है, फ़नल पिछले चरण का सामना करने वाले व्यापक अंत के साथ आकार की है और अगले संकीर्ण वे भी आवेग रोटर पर स्टीम जेट को निर्देशित करने के लिए कोण पर हैं।
  • बुध वाष्प टरबाइन ने जीवाश्म-ईंधन उत्पन्न करने वाले स्टेशनों की दक्षता में सुधार करने के लिए, कार्य द्रव के रूप में बुध (तत्व) का उपयोग किया।यद्यपि कुछ पावर प्लांट संयुक्त पारा वाष्प और पारंपरिक स्टीम टर्बाइनों के साथ बनाए गए थे, लेकिन धातु पारा की विषाक्तता जल्दी से स्पष्ट थी।
  • 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।

उपयोग

दुनिया की विद्युत शक्ति का एक बड़ा अनुपात टर्बो जनरेटर द्वारा उत्पन्न होता है।

टर्बाइन का उपयोग जमीन, समुद्र और हवा पर गैस टरबाइन इंजन में किया जाता है।

टर्बोचार्जर का उपयोग पिस्टन इंजन पर किया जाता है।

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 टर्बोपम्प्स (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।

टर्बोएक्सपेंडर ्स का उपयोग औद्योगिक प्रक्रियाओं में प्रशीतन के लिए किया जाता है।

यह भी देखें


टिप्पणियाँ

  1. ↑ "टर्बाइन"."turbid". Online Etymology Dictionary.
  2. ↑ τύρβη. Liddell, Henry George; Scott, Robert; A Greek–English Lexicon at the Perseus Project.
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 Munson, Bruce Roy, T. H. Okiishi, and Wade W. Huebsch. "Turbomachines." Fundamentals of Fluid Mechanics. 6th ed. Hoboken, NJ: J. Wiley & Sons, 2009. Print.
  4. ↑ In 1822, Claude Burdin submitted his memo "Des turbines hydrauliques ou machines rotatoires à grande vitesse" (Hydraulic turbines or high-speed rotary machines) to the Académie royale des sciences in Paris. (See: Annales de chimie et de physique, vol. 21, page 183 (1822).) However, it was not until 1824 that a committee of the Académie (composed of Prony, Dupin, and Girard) reported favorably on Burdin's memo. See: Prony and Girard (1824) "Rapport sur le mémoire de M. Burdin intitulé: Des turbines hydrauliques ou machines rotatoires à grande vitesse" (Report on the memo of Mr. Burdin titled: Hydraulic turbines or high-speed rotary machines), Annales de chimie et de physique, vol. 26, pages 207-217.
  5. ↑ Tim J Carter. "Common failures in gas turbine blades". 2004. p. 244-245.
  6. ↑ Adrian Osler (October 1981). "टरबिनिया" (PDF). (ASME-sponsored booklet to mark the designation of टरबिनिया as an international engineering landmark). Tyne And Wear County Council Museums. Archived from the original (PDF) on 28 September 2011. Retrieved 13 April 2011.
  7. ↑ Ingvar Jung, 1979, The history of the marine turbine, part 1, Royal Institute of Technology, Stockholm, dep of History of technology


आगे की पढाई

  • 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.


बाहरी कड़ियाँ

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