ماكينة تربو
الماكينة التربو أو الماكينة المحورية الضغطية في الهندسة الميكانيكية هي آلة سيولية تنتقل فيها الحركة جريان سائل أو غاز إلى محور دوار - أو العكس، فهي إما توربين أو مضخة طرد مركزي. مثال على ذلك التوربين البخاري والتوربين المائي، حيث نكتسب طاقة كهربائية مثلا من طاقة تدفق المياه. ويوجد منها أنواع تعمل على زيادة ضغط غاز احتراقي وتستخدم في الطائرات وفي السيارات فيما يسمى شاحن توربيني، وفيها يعمل محور دوار ذو زعانف على ضغط الغاز بغرض زيادة اشتعاله. تنطبق على تلك الآلات قوانين ديناميكا الموائع.[1][2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
طريقة عملها
تنتقل الحركة من السائل أو الغاز الجاري إلى زعانف مثبتة على محور دوار، وتكون الزعانف مشكلة بحيث ينشأ فرق ضغط بين مقدمة الزعنفة ومؤخرتها.[1][3]
يعتمد عمل الماكينة التربو على سرعة جريان السائل أو الغاز، وعندما تعمل الآلة بسرعة منخفضة فلا يحدث انتقال حركة (طاقة) بين السائل أو الغاز في الآلة.
ونعرف نوعا من تلك الآلات وهي بسيطة لا تحتوي على صندوق لتوجيه الهواء وتتمثل في المروحة الهوائية . كما تستخدم أنواع من الماكينة التربو في محركات الطائرات ، محركات السفن وفي مراوح استغلال طاقة الرياح وكذلك في الخلاطات.
يندفع السائل أو الغاز على شفرات شبه مراوح فيتحرك الدوار. وتوجد ريش ثابتة موضوعة بنهاية كل دوار لإعادة توجيه تدفق اسائل أو الغاز إلى شفرات الدوار التالي. بهذا يتتالى انتقال طاقة الحركة من الوسط الجاري إلى المحور الدوار. وتقل مساحة المرور السائل أو الغاز خلال الضاغط للمحافظة على السرعة المحورية المطلوبة.
تستخدم الماكينة التربو أيضا كضاغط مثلما في الشاحن التوربيني ويستخدم في التطبيقات العالية الدفق، مثل محركات التوربين الغازي المتوسطة والكبيرة الحجم, وتكون متعددة المراحل.
تصنيفاتها
تنقسم تصنيفات الماكينة التربو إلى نوعين، أحدهما يعمل مفتوحا والآخر مغلقا. الآلة المفتوحة مثلما في المروحة الهوائية وفي مراوح إنتاج الطاقة الكهربة بواسطة طاقة الرياح، ونوع الماكينة التربو المغلقة وهي تعمل بواسطة كمية محدودة من الغاز أو السائل بطريق جريانها خلال صندوق.
كما تصنف الماكينة التربو طبقا لنوع التدفق. فعندما يكون التدفق موازيا لمحور الدوران فتسمى آلة تدفق محوري، وعندما يكون التدفق عموديا على محور الدوران فتسمى آلة تدفق مركزية طاردة. كما يوجد نوع تقترن فيه طريقتي التدفق حيث تستغل السرعتين المحورية والشعاعية في التشغيل.
كما يمكن تصنيف ماكينات التربو بطريقة أخرى : آلات تمتص الطاقة لزيادة ضغط الغاز أو السائل كما نجد في الطلمبات والمراوح وضاغطات الغاز، والنوع الآخر ينتج الطاقة من حركة السائل أو الغاز مثلما في التوربين لإنتاج الطاقة الكهربائية. [4]
| نوع الماكينة ← المجموعة ↓ |
الماكينة | توافيق القدرة والماكينة | المحركات |
|---|---|---|---|
| ماكينة تربو مفتوحة | propeller | توربينات الرياح | |
| ماكينات موائع هيدروليكية (≈ موائع غير قابلة للانضغاط) |
مضخات طرد مركزي turbopumps و مراوح |
Fluid couplings وclutches (صندوق تروس هيدروديناميكية); Voith Turbo-Transmissions; مضخة توربينية (in pumped-storage hydroelectricity) |
التوربينات المائية |
| ماكينات تربو حرارية (موائع قابلة للانضغاط) |
compressors | توربينات غازية (inlet of GT consists of a compressor) |
توربينات بخارية → توربين محركات نفاثة |
النسب عديمة الأبعاد لوصف الماكينات التربو
The following dimensionless ratios are often used for the characterisation of fluid machines. They allow a comparison of flow machines with different dimensions and boundary conditions.
- نطاق الضغط ψ
- Flow number φ (including delivery or volume number called)
- Performance numbers λ
- Run number σ
- رقم القطر δ
اقرأ أيضا
- Secondary flow in turbomachinery
- Exoskeletal engine - an inside-out turbine
- Turbocharger
- Slip factor
- Blade solidity
- Three-dimensional losses and correlation in turbomachinery
- Effects of mach number and shock losses in turbomachines
- توربين غازي
- توربين بخاري
- شاحن توربيني
المصادر
- Sydney Lawrence Dixon, Fluid mechanics and thermodynamics of turbomachinery, 1998
- Earl Logan (1993). Turbomachinery: basic theory and applications. CRC Press. ISBN 9780824791384.
- Erian A. Baskharone (2006). Principles of turbomachinery in air-breathing engines. Cambridge University Press. ISBN 9780521858106.