आवेग टरबाइन

आवेग भाप टरबाइन

इम्पल्स स्टीम टर्बाइन, जिसे इम्पल्स-टाइप टर्बाइन भी कहा जाता है, एक प्रकार की ऊष्मीय मशीनरी है जो रोटर को घुमाने के लिए ब्लेडों पर पड़ने वाले उच्च-वेग वाले भाप के जेट पर निर्भर करती है। इसका मुख्य लाभ ऊष्मीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में कुशलतापूर्वक परिवर्तित करना है, जिससे यह आधुनिक ऊष्मीय ऊर्जा उत्पादन, परमाणु ऊर्जा उत्पादन, जहाज प्रणोदन और अन्य क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण विद्युत उपकरण बन जाता है। इसके अनुप्रयोग विभिन्न उद्योगों में ऊर्जा आपूर्ति और विद्युत उत्पादन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

मूल कार्य सिद्धांत

इम्पल्स स्टीम टर्बाइन का कार्य सिद्धांत न्यूटन के आवेग के नियम पर आधारित है। ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रिया केंद्रित और कुशल है, जिसका मुख्य कार्यप्रवाह दो चरणों में विभाजित है: पहला चरण, भाप स्थिर नोजल में प्रवेश करती है और फैलती है, जिससे उसकी ऊष्मीय ऊर्जा तीव्र गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है और पर्याप्त प्रभाव बल वाला एक भाप जेट बनता है। इसके बाद, यह तीव्र गति वाला भाप जेट रोटर पर लगे गतिशील ब्लेडों से एक विशिष्ट कोण पर टकराता है, जिससे ब्लेडों को गतिज ऊर्जा स्थानांतरित होती है, और इस प्रकार टर्बाइन व्हील और मुख्य शाफ्ट घूमने लगते हैं और बाह्य रूप से यांत्रिक कार्य उत्पन्न करते हैं।

इसकी विशिष्ट विशेषता यह है कि भाप के विस्तार की प्रक्रिया और अधिकांश दाब में कमी मुख्य रूप से नोजल के भीतर ही होती है। गतिशील ब्लेड के मार्ग में भाप का दाब लगभग स्थिर रहता है। गतिशील ब्लेड निष्क्रिय बल ग्रहण करने वाले घटकों के रूप में कार्य करते हैं, जो गतिज ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए भाप के जेट के प्रभाव को ग्रहण करते हैं।

मुख्य विशेषताएँ

1. संकेंद्रित विस्तार प्रक्रिया: भाप के दबाव में होने वाली अधिकांश गिरावट और विस्तार कार्य नोजल के भीतर ही होते हैं। गतिशील ब्लेड मुख्य रूप से गतिज ऊर्जा को स्थानांतरित करने का कार्य करते हैं और भाप के मुख्य विस्तार प्रक्रिया में भाग नहीं लेते हैं।

2. आवेग बल से प्राप्त शक्ति: रोटर के घूर्णन के लिए मूल प्रेरक शक्ति उच्च वेग वाले भाप के जेट द्वारा गतिशील ब्लेडों पर पड़ने वाले तात्कालिक प्रभाव से उत्पन्न होती है। ऊर्जा स्थानांतरण की यह विधि फुटबॉल को लात मारने में लगने वाले तात्कालिक बल स्थानांतरण के समान है। प्रभाव दक्षता सीधे तौर पर इकाई के समग्र प्रदर्शन को प्रभावित करती है।

3. सरल संरचनात्मक डिज़ाइन: गतिशील ब्लेड अक्सर बाल्टी के आकार या सपाट प्लेट डिज़ाइन के होते हैं, जिनमें नियमित आकार होते हैं और जिनका निर्माण आसान होता है। समग्र संरचना अपेक्षाकृत सरल होती है, जटिल आवरणों की आवश्यकता नहीं होती है, और बाद में रखरखाव में काफी सुविधा होती है।

4. उच्च गति संचालन के लिए अनुकूलता: एकल-चरण दक्षता अपेक्षाकृत उच्च है, और हानि अपेक्षाकृत कम है। यह इसे बहु-चरण श्रृंखला डिजाइनों के लिए अत्यंत उपयुक्त बनाता है। बहु-चरण ऊर्जा सुपरपोजिशन के माध्यम से कुल इकाई दक्षता को प्रभावी ढंग से बढ़ाया जा सकता है, जिससे उच्च गति परिचालन आवश्यकताओं के अनुकूलता प्राप्त होती है।

संरचनात्मक और प्रदर्शन संबंधी विशेषताएं

(I) मुख्य संरचनात्मक घटक

इस इकाई में मुख्य रूप से नोजल, डायाफ्राम, गतिशील ब्लेड, टरबाइन पहिए और सिलेंडर जैसे प्रमुख घटक शामिल हैं: नोजल भाप के त्वरण और ऊर्जा रूपांतरण के लिए जिम्मेदार होते हैं; डायाफ्राम नोजल को स्थिर रखते हैं और प्रत्येक चरण के प्रवाह क्षेत्रों को अलग करते हैं; गतिशील ब्लेड और टरबाइन पहिए गतिज ऊर्जा प्राप्त करने और घूर्णन उत्पन्न करने के लिए एक साथ काम करते हैं; सिलेंडर संपूर्ण प्रवाह प्रणाली के लिए एक बंद परिचालन वातावरण प्रदान करता है। इनमें से, गतिशील ब्लेड अक्सर सममित बाल्टी या कप के आकार के रूप में डिज़ाइन किए जाते हैं ताकि भाप के प्रवाह को कुशलतापूर्वक पकड़ा और विक्षेपित किया जा सके, जिससे ऊर्जा स्थानांतरण दक्षता सुनिश्चित हो सके।

(II) मुख्य प्रदर्शन लाभ

रिएक्शन स्टीम टर्बाइन की तुलना में, इंपल्स स्टीम टर्बाइन में विशिष्ट प्रदर्शन विशेषताएँ और लाभ होते हैं:

• सबसे पहले, इनमें कम चरण होते हैं और एक सरल संरचना होती है, जिसके परिणामस्वरूप विनिर्माण लागत कम होती है, दैनिक रखरखाव प्रक्रियाएं सरल होती हैं और परिचालन लागत नियंत्रणीय होती है।

• दूसरे, वे उत्कृष्ट ऊर्जा रूपांतरण दक्षता प्रदान करते हैं। उच्च दबाव वाली भाप प्रौद्योगिकी का उपयोग करके, तापीय दक्षता 40% से अधिक हो सकती है।

• तीसरा, इनमें कम निकास गैस तापमान और कम प्रदूषक उत्सर्जन की विशेषता है, जो इनके पर्यावरणीय प्रदर्शन को उजागर करता है और कम कार्बन परिचालन आवश्यकताओं के अनुरूप है।

• चौथा, संरचना परिपक्व और विश्वसनीय है, जिसमें लंबी सेवा जीवन, कम विफलता दर और दीर्घकालिक निरंतर संचालन के अनुकूल होने की क्षमता है, जो मजबूत स्थिरता सुनिश्चित करती है।

अनुप्रयोग परिदृश्य

परिपक्व डिजाइन, स्थिर प्रदर्शन और व्यापक अनुकूलन क्षमता जैसे लाभों का उपयोग करते हुए, आवेगी भाप टर्बाइन बिजली उत्पादन, रसायन, कागज निर्माण, वस्त्र और इस्पात सहित विभिन्न औद्योगिक क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। इनके मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्यों को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. विद्युत उत्पादन क्षेत्र: बड़े पैमाने पर तापीय विद्युत संयंत्रों और परमाणु ऊर्जा स्टेशनों में जनरेटर सेटों के लिए मुख्य विद्युत उपकरण के रूप में कार्य करते हुए, ये ग्रिड को स्थिर विद्युत आपूर्ति प्रदान करते हैं। ये विद्युत प्रणालियों के भीतर एक प्रमुख ऊर्जा रूपांतरण इकाई हैं।

2. रासायनिक उद्योग क्षेत्र: इनका उपयोग संपीड़ित वायु उपकरणों और विभिन्न प्रकार के पंपों जैसे महत्वपूर्ण उपकरणों को चलाने के लिए किया जाता है, जो रासायनिक उत्पादन प्रक्रियाओं के लिए स्थिर विद्युत आपूर्ति प्रदान करते हैं। ये प्रक्रिया की उच्च तापमान और उच्च दबाव संबंधी आवश्यकताओं के अनुकूल होते हैं।

3. अन्य औद्योगिक क्षेत्र: कागज निर्माण, वस्त्र और इस्पात जैसे उद्योगों में, इनका उपयोग विभिन्न उत्पादन मशीनरी को चलाने के लिए किया जाता है, जिससे उत्पादन दक्षता और ऊर्जा उपयोग दक्षता को बढ़ाने के लिए पारंपरिक बिजली इकाइयों को प्रतिस्थापित किया जाता है।

संक्षेप में, उच्च दक्षता, पर्यावरण मित्रता, विश्वसनीयता और संरचनात्मक सरलता जैसे प्रमुख लाभों के साथ, आवेगी भाप टरबाइन एक सटीक ऊर्जा रूपांतरण तंत्र के माध्यम से ऊष्मीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में कुशलतापूर्वक परिवर्तित करती है। यह बहु-उद्योग विद्युत आपूर्ति और ऊर्जा रूपांतरण प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण स्थान रखती है, और आर्थिक व्यवहार्यता तथा व्यावहारिकता का संयोजन करने वाला एक प्रमुख ऊष्मीय उपकरण है।