Kuigi turbiini ratast ja tiivikuid kasutatakse igapäevastes kontekstides mõnikord vaheldumisi, on nende tähendused ja kasutusalad tehnilistes ja tööstuslikes rakendustes selgelt erinevad. Turbiin viitab tavaliselt auto või lennuki mootoris olevale ventilaatorile, mis kasutab heitgaasi kütuseauru mootorisse puhumiseks, et parandada mootori jõudlust. Tööratas koosneb rattast, rattakattest ja labast ning muudest komponentide osadest, tiiviku labas olevast vedelikust koos tiivikuga kiireks pöörlemiseks, gaasist pöörleva tsentrifugaaljõu rollist, samuti difuusori voolust tiivikus, nii et see läbi tiiviku pärast rõhu parandamist.
1. Turbiiniratta mõiste ja omadused
Turbiiniratas on omamoodi pöörlev jõumasin, mis muundab voolava töökeskkonna energia mehaaniliseks tööks. See on üks lennukimootorite, gaasiturbiinide ja auruturbiinide põhikomponente. Turbiini labad on tavaliselt valmistatud metallist või keraamilistest materjalidest ja neid kasutatakse vedeliku kineetilise energia muundamiseks mehaaniliseks energiaks. Turbiinilabade konstruktsioon ja tööpõhimõte määravad nende kasutamise erinevates tööstusvaldkondades, nagu lennundus, autotööstus, laevaehitus, ehitusmasinad jne.
Turbiini laba koosneb tavaliselt kolmest põhiosast: sisselaske segmendist, vahepealsest segmendist ja väljalaske segmendist. Sisselaskesegmendi labad on laiemad, et juhtida vedelikku turbiini keskele, keskmise segmendi labad on turbiini efektiivsuse parandamiseks õhemad ja väljalaskesegmendi labasid kasutatakse ülejäänud vedeliku turbiinist välja tõrjumiseks. Turboülelaadurid võivad oluliselt parandada mootori võimsust ja pöördemomenti, üldiselt tuleks mootori võimsust ja pöördemomenti pärast turboülelaaduri paigaldamist suurendada 20% kuni 30%. Turboülelaaduril on aga ka omad miinused, nagu turbiini hüstereesiefekt, suurenenud müra ja heitgaaside soojuse hajumise probleemid.
2, tiiviku määratlus ja omadused
Tööratas viitab liikuva labaga varustatud rattale, on impulssturbiini rootori lahutamatu osa ning võib viidata ka ratta ja sellele paigaldatud pöörleva laba üldnimetusele. Töörattad liigitatakse nende kuju ning avanemis- ja sulgemistingimuste järgi, näiteks suletud tiivikud, poolavatud tiivikud ja avatud tiivikud. Tööratta konstruktsioon ja materjalivalik sõltuvad vedeliku tüübist, mida see peab käsitsema, ja ülesandest, mida see peab täitma.
Tööratta põhiülesanne on muundada peamootori mehaaniline energia töövedeliku staatiliseks rõhuenergiaks ja dünaamilise rõhu energiaks. Tööratas peab olema konstrueeritud nii, et see saaks käsitseda ja tõhusalt transportida vedelikke, mis sisaldavad suuri lisandite osakesi või pikki kiude, ning sellel peab olema hea ummistuskindlus ja tõhusad tööomadused. Tööratta materjalivalik on samuti väga oluline ning sobivad materjalid tuleb valida vastavalt töökeskkonna iseloomule, näiteks titaanisulam, niklipõhine sulam, Moneli materjalid.
3. Turbiini ja tiiviku võrdlus
Kuigi nii turbiiniratas kui ka tõukurid hõlmavad vedeliku kineetilise energia muundamist mehaaniliseks energiaks, on nende tööpõhimõttes, konstruktsioonis ja rakenduses olulisi erinevusi. Turbiiniratast peetakse sageli energiakombainiks, mis suurendab kütuseauru efektiivsust auto või lennuki mootori heitgaaside kaudu, parandades seeläbi mootori jõudlust. Tööratas on seevastu energiaaplikaator, mis muudab mehaanilise energia pöörlemise teel vedeliku kineetiliseks energiaks, suurendab vedeliku rõhku ja mängib rolli erinevates tööstuslikes rakendustes, näiteks tahkeid osakesi sisaldavate vedelike pumpamisel. Turbiiniratastel on labad tavaliselt õhemad, et tagada suurem labade pindala ja toota tugevamat väljundvõimsust. Töörataste labad on tavaliselt paksemad, et tagada parem vastupidavus ja laienemine. Lisaks on turbiinilabad tavaliselt ette nähtud pöörlema ja otse võimsust välja andma, samas kui tiiviku labad võivad olenevalt nõutavast rakendusest olla statsionaarsed või pöörlevad2.
Järeldus
Kokkuvõtteks võib öelda, et turbiiniratta ja tiiviku definitsioonis, omadustes ja rakendustes on ilmseid erinevusi. Turbiine kasutatakse peamiselt sisepõlemismootorite jõudluse parandamiseks, tiivikuid aga vedelike transportimiseks ja töötlemiseks paljudes tööstuslikes rakendustes. Turbiinide projekteerimisel on rõhutatud nende pakutavat lisavõimsust ja tõhusust, samas kui tiivikute disainimisel on rõhku pandud nende töökindlusele ja võimele käsitleda mitmesuguseid vedelikke.
