Vaikka turbiinipyörää ja juoksupyöriä käytetään joskus vaihtokelpoisina jokapäiväisissä yhteyksissä, niiden merkitykset ja käyttötarkoitukset teknisissä ja teollisissa sovelluksissa eroavat selvästi toisistaan. Turbiinilla tarkoitetaan yleensä auton tai lentokoneen moottorissa olevaa tuuletinta, joka käyttää pakokaasua puhaltaakseen polttoainehöyryä moottoriin parantaakseen moottorin suorituskykyä. Juoksupyörä koostuu pyörästä, pyörän kannesta ja siivestä sekä muista komponenttien osista, juoksupyörän siivessä olevasta nesteestä juoksupyörän kanssa nopeaa pyörimistä varten, kaasusta pyörivän keskipakovoiman roolista sekä diffuusorin virtauksesta siipipyörässä niin, että se juoksupyörän läpi paineen parantuessa.
1. Turbiinipyörän määritelmä ja ominaisuudet
Turbiinipyörä on eräänlainen pyörivä voimakoneisto, joka muuntaa virtaavan työaineen energian mekaaniseksi työksi. Se on yksi lentokoneiden moottoreiden, kaasuturbiinien ja höyryturbiinien pääkomponenteista. Turbiinien siivet on yleensä valmistettu metallista tai keraamisista materiaaleista, ja niitä käytetään nesteen kineettisen energian muuntamiseen mekaaniseksi energiaksi. Turbiinien siipien suunnittelu ja toimintaperiaate määräävät niiden käytön eri teollisuuden aloilla, kuten ilmailussa, autoteollisuudessa, laivanrakennuksessa, rakennuskoneissa jne.
Turbiinin siipi koostuu yleensä kolmesta pääosasta: tulosegmentistä, välisegmentistä ja poistosegmentistä. Sisääntulosegmentin siivet ovat leveämpiä nesteen ohjaamiseksi turbiinin keskelle, keskisegmentin siivet ovat ohuempia turbiinin tehokkuuden parantamiseksi, ja poistosegmentin siipiä käytetään työntämään jäljellä oleva neste pois turbiinista. Turboahtimet voivat parantaa huomattavasti moottorin tehoa ja vääntömomenttia, yleensä moottorin tehoa ja vääntömomenttia tulisi lisätä turboahtimen asennuksen jälkeen 20–30%. Turboahtimella on kuitenkin myös haittapuolensa, kuten turbiinin hystereesivaikutus, lisääntynyt melu ja pakokaasun lämmönpoisto-ongelmat.
2, juoksupyörän määritelmä ja ominaisuudet
Juoksupyörällä tarkoitetaan liikkuvalla siivellä varustettua pyörää, joka on kiinteä osa impulssiturbiinin roottoria ja voi viitata myös pyörän ja siihen asennetun pyörivän siiven yleisnimeen. Siipipyörät luokitellaan muodon ja avautumis- ja sulkeutumisolosuhteiden mukaan, kuten suljetut siipipyörät, puoliavoimet ja avoimet siipipyörät. Juoksupyörän suunnittelu ja materiaalivalinta riippuvat nesteen tyypistä, jota se tarvitsee käsitellä, ja tehtävästä, joka sen on suoritettava.
Juoksupyörän päätehtävä on muuntaa voimakoneen mekaaninen energia käyttönesteen staattiseksi paineenergiaksi ja dynaamiseksi paineenergiaksi. Juoksupyörän tulee olla suunniteltu käsittelemään ja kuljettamaan tehokkaasti nesteitä, jotka sisältävät suuria epäpuhtaushiukkasia tai pitkiä kuituja, ja sillä on oltava hyvä tukkeutumiskestävyys ja tehokkaat toimintaominaisuudet. Myös siipipyörän materiaalivalinta on erittäin tärkeä, ja sopivat materiaalit on valittava työväliaineen luonteen mukaan, kuten titaaniseos, nikkelipohjainen metalliseos, Monel-materiaalit.
3. Turbiinin ja juoksupyörän vertailu
Vaikka sekä turbiinin pyörässä että juoksupyörässä nesteen kineettinen energia muuttuu mekaaniseksi energiaksi, niiden toimintaperiaatteessa, suunnittelussa ja sovelluksessa on merkittäviä eroja. Turbiinipyörää ajatellaan usein energiankerääjänä, joka lisää polttoainehöyryn tehokkuutta pakokaasujen kautta auton tai lentokoneen moottorissa, mikä parantaa moottorin suorituskykyä. Juoksupyörä puolestaan on energiaapplikaattori, joka muuntaa mekaanisen energian nesteen kineettiseksi energiaksi pyörimällä, lisää nesteen painetta ja toimii erilaisissa teollisissa sovelluksissa, kuten kiinteitä hiukkasia sisältävien nesteiden pumppauksessa. Turbiinipyörässä siivet ovat tyypillisesti ohuempia, jotta saadaan aikaan suurempi siipipinta-ala ja tuotetaan vahvempi teho. Juoksupyörissä lavat ovat yleensä paksumpia, jotta ne tarjoavat paremman vastuksen ja laajenemisen. Lisäksi turbiinin siivet on yleensä suunniteltu pyörimään ja tuottamaan suoraan tehoa, kun taas juoksupyörän siivet voivat olla paikallaan tai pyöriviä vaaditusta sovelluksesta riippuen2.
Johtopäätös
Yhteenvetona voidaan todeta, että turbiinipyörän ja juoksupyörien välillä on ilmeisiä eroja määritelmissä, ominaisuuksissa ja sovelluksissa. Turbiineja käytetään ensisijaisesti polttomoottoreiden suorituskyvyn parantamiseen, kun taas juoksupyöriä käytetään nesteiden kuljettamiseen ja käsittelyyn monissa teollisissa sovelluksissa. Turbiinit on suunniteltu painottaen niiden tarjoamaa lisätehoa ja tehokkuutta, kun taas siipipyörät on suunniteltu painottaen niiden luotettavuutta ja kykyä käsitellä monenlaisia nesteitä.
