Prúdový stroj

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Motor: schéma plynovej turbíny Johna Barbera z roku 1791
Pracovný stroj: radiálny kompresor
Motor: turbogenerátor s parnou turbínou
Motor: veterná turbína

Prúdový stroj je stroj, v ktorom sa navzájom transformuje energia spojite prúdiacej tekutiny a mechanická práca rotora. Rotor - otáčajúca sa časť je základnou súčasťou prúdového stroja. Transformácia prebieha na základe jednoduchých zákonitostí fyziky, ako sú: rovnica kontinuity, zákon zachovania energie, zákon zachovania hybnosti a zákon zachovania momentu hybnosti, alebo druhý termodynamický zákon.

História[upraviť | upraviť kód]

Princípy, na ktorých sú založené prúdové stroje sa využívali už v dávnej minulosti. Príkladom je veterný mlyn využívajúci vietor a vodné koleso využívajúce kinetickú energiu vody. Nevýhodou prvých strojov bola ich závislosť na prírodných podmienkach. V 17. storočí bol objavený princíp pohonu lopatkového kolesa parou. Para sa vyrábala v tlakovej nádobe podľa aktuálnych potrieb a vyfukovaná cez dýzu poháňala lopatkové koleso. Tak sa dosiahla nezávislosť od prírodných podmienok, tieto prvé stroje však pracovali veľmi neefektívne.

Objavenie pohybových zákonov Isaacom Newtonom umožnilo rozvoj prúdových strojov. Zákon akcie a reakcie aplikovaný na pomery v prúdovom stroji: ak preteká tekutina cez zakrivený kanál pôsobí na kanál rovnako veľká sila ako sila, akou pôsobí kanál na tekutinu. K jeho prvej praktickej aplikácii však došlo až v roku 1889, keď Gustaf de Laval skonštruoval, ako prvý, impulznú parnú turbínu. Zakrivený kanál vytvárali lopatky rotora, pričom vytvorením dostatočného počtu lopatiek bolo možné zvýšiť výkon turbíny tak aby bola k dispozícii na hriadeli aj voľná mechanická práca.

Ďalší podnet pre rozvoj parných a vodných turbín dala elektrifikácia. Práve tieto turbíny sa používajú pre pohon synchrónnych generátorov elektrickej energie. Princíp radiálnych čerpadiel objavil a formuloval ako rovnicu čerpadla Leonhard Euler. Bol využívaný uź v 19. storočí v elektrárňach a neskôr sa použil aj na stláčanie vzduchu v hutníctve. Pokrok v axiálnych kompresoroch sa dosiahol výskumom pre vojenský letecký priemysel v 40-tych rokoch 20. storočia v Nemecku.

Dnes sú kompresory a turbíny základom technologicky vyspelých motorov: stacionárnych a mobilných spaľovacích turbín a leteckých motorov. Letecký priemysel a energetika určujú technologický rozvoj prúdových strojov.

Rozdelenie[upraviť | upraviť kód]

Podľa smeru premeny energie sa prúdové stroje rozdeľujú na:

  1. Pracovné stroje - ak je na výstupe zo stroja zmena energie tekutiny. Tie sa delia na:
  2. Motory (turbíny) - ak je na výstupe zo stroja mechanická praca:

Podľa spracovávanej tekutiny sa rozdeľujú na:

  1. hydraulické stroje - pracujú s kvapalinami
  2. tepelné stroje - pracujú so vzduchom, spalinami a plynmi

Podľa charakteru prúdenia spracovávanej tekutiny (stlačiteľnosti) sa rozdeľujú na:

  1. stroje so stlačiteľným prúdením - sem patria parné a plynové trubíny a kompresory
  2. stroje s nestlačiteľným prúdením - sem patria:
    • hydraulické stroje : hydraulické turbíny a čerpadlá
    • ventilátory, veterné turbíny a vrtule

Podľa smeru prúdenia pracovnej tekutiny vzhľadom na os stroja, sa rozdeľujú na:

  1. axiálne - pracovná tekutina prúdi prevažne v smere osi rotácie rotora
  2. radiálne - pracovná tekutina výrazne mení smer prúdenia z rovnobežného na kolmý k osi rotácie rotora
  3. diagonálne - prúdenie pracovnej tekutiny sa nedá zaradiť medzi prvé dva typy

Podľa konštrukcie sa prúdové stroje delia na:

  1. otvorené prúdové stroje - pracujú s priamo nemerateľným množstvom tekutiny, napríklad vrtuľa
  2. uzatvorené prúdové stroje - pracujú s merateľným množstvom tekutiny, ktorá cez stroj pretečie

Zdroje[upraviť | upraviť kód]