증기 터빈

발전소에서 사용되는 현대식 증기 터빈의 회전자

증기 터빈은 가압된 증기로부터 열에너지를 추출하여 회전하는 출력축에서 기계적 작업을 수행하는 기계입니다.현대적 표현은 1884년 ^[1]^[2]찰스 파슨스에 의해 발명되었다.현대식 증기 터빈의 제작에는 20세기에 처음 보급된 기술을 사용하여 고급 강철 합금을 정밀 부품으로 만들기 위한 고급 금속 작업이 수반됩니다. 증기 터빈의 지속적 내구성 및 효율은 21세기 에너지 경제에서 여전히 핵심입니다.

증기 터빈은 열 엔진의 한 형태로 증기 팽창 시 다단계의 사용으로 열역학적 효율의 많은 향상을 이끌어 냅니다. 따라서 이상적인 가역적 팽창 프로세스에 보다 근접하게 접근할 수 있습니다.터빈은 회전 운동을 일으키기 때문에 전기 발전기를 구동하는 데 특히 적합합니다. 2014년 미국 전체 발전량의 약 85%가 증기 ^[3]터빈을 사용했습니다.발전기에 연결된 증기 터빈을 터보 발전기라고 합니다.

2021년 현재, 세계에서 가장 큰 증기 터빈 중 하나는 Alstom의 ^[4]독창적인 설계에 기초하여 GE에 의해 제조된 터빈인 Arabelle입니다.아라벨 터빈은 직경 7m, 무게 4000톤, 회전 속도 1500rpm이다.일반적인 원자력 시설에서는 펌프, 밸브 및 ^[4]파이프 1000톤과 더불어 추가로 4000톤의 지지 철골 구조물이 필요합니다.

기술적 문제로는 로터 불균형, 진동, 베어링 마모 및 불균일한 팽창(다양한 형태의 열 충격)이 있습니다.대규모 설비의 경우, 아무리 튼튼한 터빈이라도 고장이 나면 스스로 흔들려 산산조각 날 수 있습니다.

역사

발전기와 직접 연결된 1910년식 250kW 산업용 증기 터빈(오른쪽)

반응 증기 터빈으로 분류될 수 있는 첫 번째 장치는 1세기에 로마 ^[5]^[6]이집트의 알렉산드리아의 영웅에 의해 묘사된 고전적인 에올리파일에 지나지 않았다.1551년, 오스만 이집트의 Taqi al-Din은 침을 회전시키는 실용적인 응용으로 증기 터빈을 설명했습니다.증기 터빈은 또한 이탈리아의 조반니 브랑카 (1629년)와 영국의 존 윌킨스 (1648년)^[7]^[8]^[9]에 의해 묘사되었다.Taqi al-Din과 Wilkins에 의해 묘사된 장치는 오늘날 증기 잭으로 알려져 있다.1672년 페르디난드 베르바이스트에 의해 임펄스 터빈 구동 자동차가 설계되었다.이 차의 보다 현대적인 버전은 18세기 후반에 알려지지 않은 독일 정비공에 의해 만들어졌다.1775년 소호에서 제임스 와트는 반작용 터빈을 ^[10]설계하여 그곳에서 작동시켰다.1807년 Polikarp Zalesov는 소방 펌프 ^[11]작동을 위해 임펄스 터빈을 설계하고 건설했다.1827년 프랑스인 Real과 Pichon이 특허를 취득하여 복합 임펄스 ^[12]터빈을 만들었다.

현대의 증기 터빈은 1884년 찰스 파슨스에 의해 발명되었는데, 그의 첫 번째 모델은 7.5 킬로와트의 ^[13]전기를 생산하는 발전기에 연결되었다.파슨스의 증기 터빈의 발명은 싸고 풍부한 전기를 가능하게 했고 해상 운송과 ^[14]해전에 혁명을 일으켰다.파슨스의 디자인은 반응형이었어그의 특허는 미국 조지 웨스팅하우스에 의해 허가되었고 터빈은 곧 확장되었다.파슨스 터빈은 스케일업도 쉬운 것으로 밝혀졌다.Parsons는 그의 발명품이 세계 주요 발전소에 채택된 것을 보고 만족했으며 발전기의 크기는 그의 첫 7.5킬로와트(10.1hp)에서 50,000킬로와트(6만7,000hp) 단위로 증가하였다.Parsons의 생애 동안, 유닛의 발전 용량은 ^[15]약 10,000배 증가했고, 그의 회사 C가 건설한 터보 발전기의 총 생산량은 증가했습니다. A. Parsons and Company와 그 면허인은 토지 목적만으로 3천만 마력을 ^[13]넘었습니다.

증기로 효과적으로 작동하는 터빈의 다른 변형이 개발되었습니다.드 라발 터빈(Gustaf de Laval에 의해 발명됨)은 터빈 블레이드에 부딪히기 전에 증기를 최대 속도로 가속했습니다.De Laval의 임펄스 터빈은 더 단순하고 저렴하며 압력 방지가 필요하지 않습니다.어떠한 증기 압력으로도 작동할 수 있지만 효율성이 ^{[citation needed]}현저히 떨어집니다.오귀스트 레이토는 1896년 ^[16]드 라발 원리를 이용한 압력 복합 임펄스 터빈을 개발해 1903년 미국 특허를 취득한 뒤 1904년 프랑스 어뢰정에 적용했다.그는 1897년까지 생테티엔에서 10년 동안 가르쳤고, 후에 그가 죽은 후 알스톰 회사에 합병된 성공적인 회사를 설립했습니다.증기 및 가스 터빈의 현대 이론의 창시자 중 한 명인 Aurel Stodola는 슬로바키아 물리학자이자 엔지니어이며 취리히에 있는 스위스 폴리테크니컬 인스티튜트(현 ETH)의 교수였습니다.그의 작품 Die Dampfturbinen and Ihre Aussichten als Wérmekraftmaschinen (영어:증기 터빈과 그 미래의 열 엔진으로서의 사용)은 1903년 베를린에서 출판되었습니다.1922년에 ^[17]더 많은 책인 Dampf und Gas-Turbinen이 출판되었습니다.

원래 미국 커티스 마린터빈사가 개발해 특허를 냈던 임펄스형 브라운커티스 터빈은 1900년대 존 브라운사와 손잡고 개발됐다.그것은 존 브라운이 이끄는 상선과 정기선과 영국 해군 군함을 포함한 군함에 사용되었다.

제조업

상부 커버가 없는 증기 터빈

현재 증기 터빈 제조 산업은 다음과 같은 회사로 구성되어 있습니다.

지멘스
WEG
미쓰비시 KwHI 도시바 IHI
제너럴 일렉트릭
터보아톰
실마쉬와 우랄 TW
BHEL
알스톰, 두산 슈코다 파워, 안살도 넵스키 터빈 플랜트(Nevsky NTW) [ru] KTZ Energomash-Atomenergo MAPNA와 도시바,^[18]^{[needs update]} 그리고 하얼빈 전기, 상하이 전기, 둥팡 전기 등 중국 제조업체들이 있습니다.

종류들

증기 터빈은 펌프, 압축기 및 기타 축 구동 장비의 기계 구동으로 사용되는 소형 <0.75 kW(<1 hp) 단위(희귀)부터 전기 생성에 사용되는 1,500 MW(2,000,000 hp) 터빈까지 다양한 크기로 제조됩니다.현대 증기 터빈에는 몇 가지 분류가 있습니다.

블레이드 및 스테이지 설계

임펄스와 50% 반응 터빈의 차이를 설명하는 개략도

터빈 블레이드는 블레이드와 노즐의 두 가지 기본 유형으로 구성됩니다.블레이드는 전적으로 증기의 영향을 받아 움직이며 프로파일이 수렴되지 않습니다.그 결과 증기가 날개 사이를 이동할 때 증기 속도가 떨어지고 기본적으로 압력이 떨어지지 않습니다.고정된 노즐을 번갈아 사용하는 날개로 구성된 터빈을 임펄스 터빈이라고 한다.커티스 터빈, 레이토 터빈 또는 브라운-커티스 터빈.노즐은 블레이드와 비슷하지만 프로파일은 출구 근처에 수렴됩니다.그 결과 증기가 노즐을 통해 이동함에 따라 증기 압력이 떨어지고 속도가 증가합니다.노즐은 증기에 의한 충격과 출구의 고속 증기에 의한 반응으로 움직인다.고정된 노즐과 교대로 움직이는 노즐로 구성된 터빈을 반응 터빈 또는 파슨스 터빈이라고 합니다.

저전력 애플리케이션을 제외하고 터빈 블레이드는 복합이라고 하는 여러 단계로 배열되어 저속에서의 효율을 ^[19]크게 향상시킵니다.반응 단계는 고정된 노즐의 열 뒤에 움직이는 노즐의 열입니다.여러 반응 단계에서 증기 흡입구와 배기구 사이의 압력 강하가 수많은 작은 방울로 분할되어 압력 합성 터빈이 생성됩니다.임펄스 단계는 압력-복합, 속도-복합 또는 압력-속도 복합 중 하나가 될 수 있다.압력 복합 임펄스 스테이지란 고정된 노즐의 열과 그 다음에 움직이는 날개의 열을 말하며, 복합하기 위한 여러 단계가 있습니다.이것은 발명가의 이름을 따서 Rateau 터빈으로도 알려져 있습니다.속도 합성 임펄스 스테이지(커티스에 의해 발명되고 "커티스 휠"이라고도 함)는 고정된 노즐의 열과 두 개 이상의 움직이는 블레이드가 번갈아 이어지는 열이다.이것은 스테이지 전체의 속도 저하를 몇 개의 작은 ^[20]방울로 나눕니다.일련의 속도 합성 임펄스 단계를 압력-속도 복합 터빈이라고 합니다.

1905년 전후의 AEG 해양 증기 터빈 도표

1905년까지 증기 터빈이 고속 선박(HMS Dreadnought 등)과 육상 기반 동력 애플리케이션에서 사용되기 시작했을 때, 다단계 터빈(증기 압력이 가장 높은 곳)의 시작 부분에 하나 이상의 커티스 휠을 사용하는 것이 바람직하다고 결정되었고, 그 후 반응 단계를 거쳤다.이는 터빈 로터와 ^[21]케이스 사이의 누출이 줄어들어 고압 증기로 더 효율적이었습니다.이것은 1905년식 독일 AEG 해양 증기 터빈 도면에 설명되어 있습니다.보일러의 증기는 스로틀을 통해 우측에서 고압으로 유입되며, 이 경우 스로틀맨으로 알려진 선원이 수동으로 제어합니다.5개의 커티스 휠과 수많은 반응 단계(가운데 있는 2개의 대형 로터의 가장자리에 있는 작은 날개)를 통과하여 저압으로 배출되며, 거의 확실하게 콘덴서는 거의 확실합니다.응축기는 증기로부터 추출된 에너지를 최대화하는 진공을 제공하고 증기를 급수로 응축하여 보일러로 돌려보냅니다.왼쪽에는 터빈을 후진 작동을 위해 역회전시키는 몇 가지 추가 반응 단계(2개의 대형 로터)가 있으며, 증기는 별도의 스로틀에 의해 허용됩니다.선박이 역방향으로 운항하는 경우는 거의 없기 때문에, 후륜 터빈에서는 효율이 우선 사항이 아니기 때문에, 비용 절감을 위해 몇 단계만 사용됩니다.

블레이드 설계의 과제

터빈 설계에 직면한 주요 과제는 블레이드가 경험하는 크리프를 줄이는 것이었습니다.고온과 높은 작동 스트레스 때문에 증기 터빈 재료는 이러한 메커니즘을 통해 손상됩니다.터빈 효율을 개선하기 위해 온도가 증가하면 크리프가 커집니다.크리프를 제한하기 위해 블레이드 설계에는 솔리드 솔루션 강화 및 입자 경계 강화가 포함된 열 코팅 및 초합금이 사용됩니다.

보호 코팅은 열 손상을 줄이고 산화를 제한하기 위해 사용됩니다.이러한 코팅은 종종 안정화된 이산화 지르코늄 기반의 세라믹스입니다.열 보호 코팅은 니켈 초합금의 온도 노출을 제한합니다.이로 인해 블레이드에서 발생하는 크리프 메커니즘이 감소합니다.산화 코팅은 블레이드 외부에 축적되어 발생하는 효율 손실을 제한하며, 이는 고온 ^[22]환경에서 특히 중요합니다.

니켈 기반 블레이드는 강도 및 크리프 저항성을 개선하기 위해 알루미늄 및 티타늄과 합금되어 있습니다.이러한 합금의 미세 구조는 다른 구성 영역으로 구성됩니다.니켈, 알루미늄 및 티타늄의 조합으로 감마 프라임상이 균일하게 분산되면 미세구조로 ^[23]인해 블레이드의 강도와 크리프 저항이 촉진됩니다.

합금에 레늄이나 루테늄 등의 내화원소를 첨가하여 크리프 강도를 향상시킬 수 있다.이러한 요소를 추가하면 감마 프라임 위상의 확산이 감소하여 피로 저항, 강도 및 크리프 ^[24]저항성이 유지된다.

증기 공급 및 배기 상태

원자력 발전소의 저압 증기 터빈.이 터빈들은 대기압 이하의 압력에서 증기를 배출한다.

터빈 유형에는 응축, 비응축, 재가열, 추출 및 유도가 포함됩니다.

응축 터빈

응축 터빈은 전력 발전소에서 가장 흔히 볼 수 있습니다.이러한 터빈은 보일러로부터 증기를 받아 응축기로 배출합니다.배출된 증기는 대기압보다 훨씬 낮은 압력에 있으며, 일반적으로 90%에 가까운 품질의 부분적으로 응축된 상태입니다.

비응결 터빈

비응결 터빈은 프로세스 증기 애플리케이션에 가장 널리 사용되며, 터빈에서 배출된 후 증기가 추가 용도로 사용됩니다.배기 압력은 공정 증기 압력의 요구에 맞게 조절 밸브에 의해 제어됩니다.이것들은 정유소, 지역 난방 장치, 펄프 및 제지 공장, 그리고 대량의 저압 공정 증기가 필요한 담수화 시설에서 흔히 볼 수 있다.

재열 터빈

재가열 터빈은 또한 거의 전적으로 전기 발전소에서 사용됩니다.재가열 터빈에서 증기 흐름은 터빈의 고압 부분에서 나와 보일러로 반환되며, 여기에서 추가적인 과열 상태가 추가됩니다.증기는 터빈의 중간 압력 부분으로 돌아가서 팽창을 계속합니다.사이클에서 재가열을 사용하면 터빈의 작업 출력이 증가하고 증기가 응축되기 전에 팽창이 결론에 도달하여 마지막 줄에 있는 블레이드의 침식을 최소화할 수 있습니다.대부분의 경우 증기의 과열 비용이 터빈의 작업 출력 증가를 상쇄하기 때문에 한 사이클에서 사용되는 최대 재가열 횟수는 2회입니다.

터빈 추출

추출형 터빈은 모든 애플리케이션에서 공통적으로 사용됩니다.추출식 터빈에서는 터빈의 여러 단계에서 증기가 방출되어 산업 프로세스 요구에 이용되거나 보일러 급탕기에 보내져 전체적인 사이클 효율을 향상시킨다.배출 흐름은 밸브로 제어하거나 제어되지 않은 상태로 둘 수 있습니다.추출된 증기는 터빈의 다운스트림 단계에서 동력 손실을 초래합니다.

유도 터빈은 중간 단계에서 저압 증기를 도입하여 추가 전력을 생산합니다.

케이스 또는 샤프트 배치

이러한 배치에는 단일 케이스, 탠덤 복합 및 교차 복합 터빈이 포함됩니다.단일 케이스 유닛은 단일 케이스와 샤프트가 제너레이터에 결합되는 가장 기본적인 스타일입니다.탠덤 화합물은 2개 이상의 케이싱이 직접 결합되어 단일 발전기를 구동하는 경우에 사용됩니다.교차 복합 터빈 배열은 종종 서로 다른 속도로 작동하는 두 개 이상의 발전기를 구동하는 두 개 이상의 축이 일렬로 정렬되지 않은 것을 특징으로 합니다.교차 복합 터빈은 일반적으로 많은 대규모 애플리케이션에 사용됩니다.일반적인 1930~1960년대 해군 시설은 아래에 나와 있습니다. 이 그림은 고압 및 저압 터빈이 공통 감속 기어를 구동하고, 하나의 고압 터빈에 기어드 순항 터빈이 장착된 것을 보여줍니다.

일본 후루타카급 및 아오바급 순양함의 우현 증기 터빈 기계 배치

2플로 로터

2류 터빈 로터.수증기는 샤프트의 중앙으로 들어가 각 끝에서 나와 축력의 균형을 잡습니다.

움직이는 증기는 터빈 샤프트에 접선 및 축방향 추력을 모두 가하지만, 단순 터빈의 축방향 추력은 반대하지 않습니다.올바른 로터 위치와 균형을 유지하려면 이 힘이 반대 힘에 의해 상쇄되어야 합니다.스러스트 베어링은 샤프트 베어링에 사용할 수 있고, 로터는 더미 피스톤을 사용할 수 있으며, 이중 흐름일 수 있습니다. 증기는 샤프트의 중앙으로 들어가 양끝에서 배출되거나, 또는 이들 중 하나를 조합하여 사용할 수 있습니다.복류 로터에서는 각 반의 날개가 서로 반대 방향을 향하기 때문에 축력은 서로 부정하지만 접선력은 함께 작용한다.이 로터의 디자인은 2류, 2축류 또는 2배기라고도 불립니다.이 배열은 복합 ^[25]터빈의 저압 케이싱에서 일반적입니다.

조작과 설계의 원리

이상적인 증기 터빈은 터빈으로 들어가는 증기의 엔트로피가 터빈에서 나오는 증기의 엔트로피와 동일한 등엔트로피 과정 또는 일정한 엔트로피 과정으로 간주됩니다.그러나 증기 터빈은 진정한 등엔트로픽이 아니며 터빈 적용에 따라 일반적인 등엔트로픽 효율은 20~90%입니다.터빈의 내부는 여러 세트의 블레이드 또는 버킷으로 구성됩니다.한 세트의 고정 블레이드가 케이스에 연결되고 한 세트의 회전 블레이드가 샤프트에 연결됩니다.이 세트는 각 단계에서 증기의 팽창을 효율적으로 이용하기 위해 세트의 크기와 구성이 다양한 특정 최소 간격과 맞물린다.

증기 터빈의 실제 열 효율은 터빈 크기, 부하 상태, 갭 손실 및 마찰 손실에 따라 달라집니다.1,200 MW(1,600,000 hp) 터빈에서 최대 50%까지 도달합니다. 작은 터빈일수록 효율이 ^{[citation needed]}낮습니다.터빈 효율을 극대화하기 위해 증기는 여러 단계로 확장되어 작업을 수행합니다.이러한 단계는 에너지가 어떻게 추출되는지에 따라 특징지어지며 임펄스 터빈 또는 반응 터빈으로 알려져 있습니다.대부분의 증기 터빈은 반응 설계와 임펄스 설계를 혼합하여 사용합니다. 각 단계는 한 단계 또는 다른 단계로 작동하지만 전체 터빈은 둘 다 사용합니다.일반적으로 저압부는 반응형,^{[citation needed]} 고압단은 임펄스형이다.

임펄스 터빈

임펄스 터빈 블레이드 선택

임펄스 터빈에는 증기 흐름을 고속 제트로 향하게 하는 고정 노즐이 있습니다.이러한 제트는 상당한 운동 에너지를 포함하고 있으며, 증기 제트가 방향을 바꾸면 버킷 모양의 로터 블레이드에 의해 샤프트 회전으로 변환됩니다.압력 강하는 정지된 날개에서만 발생하며, 단계 전체에서 증기 속도가 순증합니다.증기가 노즐을 통과할 때 압력이 입구 압력에서 출구 압력으로 떨어집니다(대기압 또는 일반적으로 콘덴서 진공).증기의 팽창률이 높기 때문에 증기는 매우 빠른 속도로 노즐을 떠납니다.이동 블레이드에서 나오는 증기는 노즐에서 나올 때 증기 최대 속도의 큰 부분을 차지합니다.이러한 높은 출구 속도로 인한 에너지 손실은 일반적으로 이월 속도 또는 이탈 손실이라고 불립니다.

운동량 모멘트 법칙은 일시적으로 제어 부피를 점유하는 유체에 작용하는 외부 힘의 모멘트의 합계가 제어 부피를 통과하는 각 운동량 플럭스의 순 시간 변화와 동일하다는 것을 나타냅니다.

선회하는 오일은 $r_{1}$ $r_{1}$ $({$ $displaystyle r_{1})$ 에서 $r_{1}$ 접선 $V_{w1}$ $V_{w1}$ w 1({ $displaystyle$ V_ ${w1})$ 로 $V_{{w1}}$ 제어 볼륨으로 들어가고 $r_{2}$ $({$ 에서 $r_{2}$ 2 $({$ 로 나옵니다.

Velocity triangles at the inlet and outlet on the blades of a turbo-machine.

속도 삼각형

속도 삼각형이 다양한 속도 간의 관계를 더 잘 이해할 수 있도록 길을 터줍니다.다음 그림은 다음과 같습니다.

V_{1}

1

({

V_

{1})

및

V_{1}

V_{2}

({

는

V_{2}

각각 흡입구와 배출구의 절대 속도입니다.

V_{f1}

V_{f1}

1

({

V_{f2}

V

V_{f2}

2

({

는

V_{{f2}}

각각 입구 및 출구에서의 유속입니다.

V_{w1}

기준에서 V

V_{w1}

1

({

V_

{w1})

V_{w2}

V w 2({displaystyle

V_{w2})

는

V_{{w2}}

각각 입구 및 출구에서의 선회 속도입니다.

V_{r1}

V_{r1}

1

({

및

V_{r1}

V_{r2}

V_{r2}

2({

displaystyle V_{r2})

는

V_{{r2}}

각각 입구 및 출구에서의 상대 속도입니다.

U_{1}

1

(\

및

U_{1}

U_{2}

(\

는

U_{2}

각각 입구와 출구에서 블레이드의 속도입니다.

\alpha

α

({displaystyle \alpha })

는

\alpha

가이드 베인

\beta

이고

\beta

β({

displaystyle \alpha

})는

\beta

블레이드 각도입니다.

그런 다음 모멘트의 법칙에 따라 유체의 토크는 다음과 같이 결정됩니다.

{{displaystyle T={m}}\left(r_{2}V_{w2}-r_{1}V_{w1}\right)}

임펄스 증기 터빈의 경우: $r_{2}=r_{1}=r$ 2 $r_{2}=r_{1}=r$ $r_{2}=r_{1}=r$ 1 $=$ {\ $displaystyle r_$ {2}= $r_{1$ }= $r$ 따라서 블레이드의 접선력은 $F_{u}={\dot {m}}\left(V_{w1}-V_{w2}\right)$ $F_{u}={\dot {m}}\left(V_{w1}-V_{w2}\right)$ $F_{u}={\dot {m}}\left(V_{w1}-V_{w2}\right)$ m $F_{u}={\dot {m}}\left(V_{w1}-V_{w2}\right)$ µ ( $F_{u}={\dot {m}}\left(V_{w1}-V_{w2}\right)$ $F_{u}={\dot {m}}\left(V_{w1}-V_{w2}\right)$ - $F_{u}={\dot {m}}\left(V_{w1}-V_{w2}\right)$ w $F_{u}={\dot {m}}\left(V_{w1}-V_{w2}\right)$ ) { $displaystyle$ F_{u } = $scapdot {m}}\left$ ( $V_{w1}-$ V_ ${w2}\right$ 입니다.유닛 시간 또는 발전된 전력당 작업: $W=T\omega$ $W=T\omega$ $W=T\omega$ { $displaystyle$ W $=T\omega$ $W=T\omega$

θ가 터빈의 각 속도일 때 블레이드 속도는 U $=$ $U=\omega r$ r {\ $displaystyle$ U=\ $omega$ r $U=\omega r$ 입니다. $W={\dot {m}}U(\Delta V_{w})$ 된 전력은 W $W={\dot {m}}U(\Delta V_{w})$ $W={\dot {m}}U(\Delta V_{w})$ U ( $W={\dot {m}}U(\Delta V_{w})$ V $W={\dot {m}}U(\Delta V_{w})$ ) { $displaystyle$ W = $dot$ { $m }U$ ( \ $Delta$ V _ { w $W={\dot {m}}U(\Delta V_{w})$ ) 입니다.

블레이드 효율

블레이드 효율( ${\eta _{b}}$ {style ${display _$ { $b$ 은 블레이드에 가해진 작업과 유체에 공급되는 운동에너지의 비율로 정의할 수 있으며 다음과 같이 표시됩니다.

\eta _{b}=parcfrac {\mathrm {W}}=parcfrac {U\Delta V_{1}{2}}

스테이지 효율

수렴-분산 노즐

임펄스 터빈의 효율을 나타내는 그래프

임펄스 터빈의 단계는 노즐 세트와 이동 휠로 구성됩니다.스테이지 효율은 노즐의 엔탈피 강하와 스테이지에서 수행된 작업 간의 관계를 정의합니다.

({displaystyle {\mathrm {stage}}={mathrm {Work~done~on~blade}}{\mathrm {에너지 공급~퍼~스테이지}}}=mathrm {U\Delta V_{w}}{\Delta h}}}})

여기서 $\Delta h=h_{2}-h_{1}$ h $\Delta h=h_{2}-h_{1}$ $\Delta h=h_{2}-h_{1}$ 2 - $\Delta h=h_{2}-h_{1}$ ({ $displaystyle \Delta$ h $=h_{2}-h_{1})$ 은 $\Delta h=h_{2}-h_{1}$ 노즐 내 증기의 엔탈피 방울입니다.

열역학 제1법칙에 따르면:

h_{1}+{2}}{V_{1}^2}=h_{2}+{\frac {1}{2}}{V_{2}}^2}

$({$ 이 $V_{1}$ $({$ 보다 현저히 작다고 가정하면

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