タービンとは? わかりやすく解説

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タービン【turbine】

読み方:たーびん

流体羽根車当て流体エネルギー回転運動変換して動力を得る原動機水力タービン蒸気タービン・ガスタービンなど。


タービン

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/08/19 17:08 UTC 版)

タービン英語: turbine ターバインとも発音される)とは、流体がもっているエネルギーを有用な機械的動力に変換する回転式の原動機の総称[1]




「タービン」の続きの解説一覧

タービン

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2018/05/06 03:38 UTC 版)

ランス潮汐発電所」の記事における「タービン」の解説

タービンは双方向機能し川の流れ潮汐交互に利用する

※この「タービン」の解説は、「ランス潮汐発電所」の解説の一部です。
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タービン

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/08/12 15:07 UTC 版)

ジェットエンジン」の記事における「タービン」の解説

詳細は「タービン」を参照 タービン (Turbine) は燃焼室から発生した高温高圧燃焼ガス膨張させ、その熱エネルギー圧縮機ファンなど回転するための機械仕事として取り出すための機構である。燃焼室から出た燃焼ガス熱エネルギー内の2/3-3/4は、ジェットエンジン圧縮機補機駆動使用され残りの1/3-1/4は、ジェットエンジン推力ターボプロップエンジンまたはターボシャフトエンジン軸出力使用される。タービンは大きく分けてラジアル・タービンRadial Flow Turbine)と軸流タービンAxial Flow Turbine)の2種類がある。タービンは過酷な環境の中で動作させるためにさまざまな工夫を必要とし、エンジン他の部分に比べ入念な検査頻繁な交換が行われる。 ラジアル・タービン (Radial Flow Turbine) ラジアル・タービン遠心圧縮機構造外観ほとんど同じであるが、ガス流れ方向正反対である遠心圧縮機インペラー対応するものラジアル・タービンではタービン・ホイール(Turbine Wheel)に相当する遠心圧縮機ディフューザ対応するものラジアル・タービンノズルNozzle)に相当するラジアル・タービンガス流体はタービンの外から中心に向かって流れ、タービン・ホイールを回転させて直結するエンジン・シャフトを回転させるラジアル・タービン軸流タービン比べ構造簡単で製作も容易であるが、大型化するとタービン・ホイールに働く遠心力過大になるばかりでなく、作動流体にも遠心力によって進行方向逆向きの力が過大になり効率悪くなるこのような理由から航空ジェットエンジンラジアル・タービン採用することは最近ではなくなった軸流タービンAxial Flow Turbine軸流タービン回転軸と平行方向ガス流路をもつタービンである。構造的外観的にも軸流圧縮機によく似ており、回転部分のタービン・ロータ(Turbine Rotor)とエンジン側に固定され静止部分のタービン・ステータ(Turbine Stator)に大別される。タービン・ロータは、タービン動翼Turbine Blade)を円盤状のタービン・ディスク(Turbine Disk)の円周に取付けたブレード・アンド・ディスク(Blade and Disk)を構成しており、それをさらに圧縮機よりは少な数段程度軸方向重ねて一体化させたものである最近のタービン動翼は、先端断面をT字型にさせたシュラウド付きのものが多く採用されている。これはブレードフラッター防止ガス漏れ抑制狙って開発されものである。 タービン・ステータはタービン・ノズルTurbine Nozzle)とも呼ばれ翼断面を持つ多数のノズル・ガイド・ベーン(Nozzle Guide Vane)の外径側端部を円筒状のアウタ・ノズルサポートに環状嵌め込み取り付けられるベーン内径側端部の固定方法は主に2種類あり、円筒状のインナ・ノズルサポートで支持する方法と、リング状のインナ・シュラウドで支持するベーン・アンド・シュラウド構造採用する方法がある。ノズル・ガイド・ベーンは、インナアウタ両方のノズルサポートに数段取り付けられるのが一般的である。 反動タービンタービン・ノズルとタービン動翼の段の構成とそこを流れ燃焼ガス流れ速度圧力変化。A燃焼ガス絶対速度、Bタービン動翼回転速度、C燃焼ガスのタービン動翼に対する相対速度、P燃焼ガス圧力破線燃焼ガス流入経路、タービン動翼下の黒色矢印動翼回転方向衝動タービンタービン・ノズルとタービン動翼の段の構成とそこを流れ燃焼ガス流れ速度圧力変化。A燃焼ガス絶対速度、Bタービン動翼回転速度、C燃焼ガスのタービン動翼に対する相対速度、P燃焼ガス圧力破線燃焼ガス流入経路、タービン動翼下の黒色矢印はタービン動翼回転方向軸流タービン軸流圧縮機と同じように、1列のタービン・ノズルと1列のタービン動翼との組み合わせにより段を構成しており、タービン・ノズル前の配置、タービン動翼後ろ配置となっている。タービン・ノズル流出ガスがタービン動翼に対し最適な角度衝突するように流れの方向を変える働きを持っており、タービン・ノズルの最狭流路部の断面積総和であるノズル面積小さ過ぎると、エンジン最大出力時において、流出ガス流れせき止められて圧縮機ストール失速)が発生しやすくなり、逆に大き過ぎると、タービン効率低下して燃料消費率増加排気ガス温度EGT)が上昇するそのため、タービンを設計する場合には最も重要な部分である。 軸流タービンには、タービン・ノズルとタービン動翼圧力エネルギー速度エネルギー変換して燃焼ガス膨張減圧させる反動タービン (Reaction turbine) とタービン・ノズルだけで圧力エネルギー速度エネルギー変換して燃焼ガス膨張減圧させる衝動タービン (Impulse turbine) がある。 反動タービンは、タービン・ノズルとタービン動翼では、その間流路断面出口向かって先細になっており、タービン・ノズル燃焼ガス絶対速度変化により燃焼ガス膨張減圧させ、タービン動翼燃焼ガス動翼に対する相対速度変化によるガス膨張減圧による反動力とタービン・ノズルら出る燃焼ガス衝撃力により、タービン動翼回転させタービン・ローターに回転力与えるが、衝動タービンは、タービン・ノズルノズル間の流路断面反動タービン同じく出口向かって先細になっており、燃焼ガス絶対速度変化により燃焼ガス膨張減圧させるが、タービン動翼その間流路断面一定あるためガス膨張減圧による反動力は発生せず燃焼ガスのタービン動翼に対する相対速度圧力入口出口一定である。そのためタービン動翼は、タービン・ノズルら出る燃焼ガス衝撃力だけでタービン動翼回転させタービン・ローターに回転力与える。しかし、動翼は、根元から先端に行くほど周速度半径比例して増加するため、タービン動翼に対する燃焼ガス相対速度根元から先端に行くほど減少する。それを防止するため、動翼タービン・ブレード先端部では反動50%のタービンとし、根元部では衝動タービンとしてブレード形状にひねりが加えられており、先端側と根元側で角度変えられている反動衝動タービン (Reactionimpulse turbine) となっているのが一般的である。 現在一的な2軸式エンジンの場合には、圧縮機ロータとタービン・ロータをそれぞれ低圧用、高圧用に2つ分割し、おのおのお互いに機械的に独立した2本の軸で駆動する2本の軸は、内側に低圧用、外側に高圧用の2重の中空パイプ構成されそれぞれの中空パイプ軸受け介し支持され機械的に独立している。燃焼器直後に設置される高圧タービンにより高圧圧縮機が回転する高圧タービンの後部設置される低圧タービンにより低圧圧縮機回転を行う。またターボファンエンジンの場合はファン・セクションを持ち、現在一的な2軸式エンジンの場合、ファン・セクションは圧縮機セクション含まれ低圧圧縮機と一体で回転を行う。ターボシャフトエンジン出力軸は、圧縮機駆動用タービンの更に後部にフリータービンと呼ばれる専用のタービンを追加して、それに直結させるか減速機を介して接続されるのが一般的である。 タービンブレード タービン部入口温度高ければ高いほど出口向か過程での膨張比大きくなり、圧縮機圧縮比高くできることによりエンジン効率は向上するこのためタービンブレード高温曝されながら同時に遠心力振動耐えうる能力求められ、その材質構造には特別な注力払われている。 実際の膨張仕事理想的な膨張仕事との比をタービン断熱効率またはタービン効率呼ばれ21世紀現在では90%以上に達している。 タービン・ブレード材質にはニッケル合金コバルト合金といった耐熱合金用いられ近年ではさらなる高温耐えうるセラミック製や、溶融した金属の凝固時に温度管理厳密に行う事で結晶化する方向揃えた一方向凝固単結晶凝固ブレード使用されている。 特に燃焼室側に近いタービン入口部の最初の数段ブレード高効率冷却機構備えている多くの場合ブレード内部に分割され空洞があり、そこへ圧縮機からバイパスされた圧縮空気ローター取り付け部より導入される。このバイパス空気を通してブレード内部空洞を通して対流冷却するコンベクション冷却は最も基本的な方式であり、さらに内部冷却したバイパス空気ブレードの翼表面後縁部の細孔から流出させて断熱層を作り外部からもブレード冷却するフィルム冷却方式とするものもある。その他にも、ブレード前縁部分内部に小さな横笛状のパイプ取付け、そこにバイパス空気を通してその孔から冷却空気流出させ、ブレード前縁内部集中的に冷却するインピジメント冷却ブレード全体多孔質材料製作してその内部にバイパス空気を通してブレード全体から冷却空気流出させて、ブレード冷却するトランスピレーション冷却がある。実際にはブレード冷却機構多くコンベクション冷却フィルム冷却組合せた方式で、ブレード内に仕切られ空洞作り流路複雑にすると共に強度を保つようにしている。ブレード穿孔にはレーザーなどを用いた高精度加工法用いられる。ただしいずれも高度な加工技術を必要とし、消耗品であるブレード適用するコスト高となる。 ブレード取り付け部には高温生じ不均一な膨張によって熱応力がかかるため、クリスマスツリーやファーツリーと呼ばれるジグザクに入り組んだ噛み合わせ形状によって、熱膨張に対して適当な逃げ持ちブレード根本への応力歪の集中を防ぐ工夫なされている。これを、ディスク外周部の同一形状をした溝にはめ込んで、さらに、回転中にブレード軸方向抜け出ないようリベット固定されている。そのため、運転終了後にジェットエンジン冷えるとクリスマスツリー部分隙間広がる仕組みになっているタービン・ノズル タービン・ノズルはタービンの静翼であるノズル・ガイド・ベーンが多数環状に取付けられている。動翼と同様高温曝されるために1段目や2段目までが空冷タービン翼構造になっているものが多い。 タービン・ケース タービン部は熱による膨張収縮によって各部大きさ位置変化し、特にブレードケース隙間はタービン効率大きく影響するタービン・ケースエンジン最大出力時にタービン・ブレードとの隙間最小になるように設計されているが、巡航時等ではブレードに比べケース膨張大きくなり、隙間広がるため、アクティブ・クリアランス・コントロール・システムと呼ばれる空気吹き付けることでケース冷却して適正な大きさにする仕組み備わっている物が多い。

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タービン

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/14 22:31 UTC 版)

原子力発電」の記事における「タービン」の解説

原子力タービン発電機4極あるため回転数1500 rpmまたは1800 rpm火力タービン発電機通常2極あるため3000 rpmまたは3600 rpmである。 詳細は「タービン発電機を参照 ボイラー火力発電模式図 沸騰水型原子力発電模式図 火力発電原子力発電模式図いずれも熱源ボイラー原子炉)で蒸気変えて発生させた蒸気蒸気タービンを回すことで発電を行う点では同じであるが、発生蒸気温度と圧力違いがある。現在ボイラ火力発電主流超臨界圧・貫流ボイラーで、効率向上させるためにタービン入口蒸気温度538-600蒸気圧力24.1MPa以上の超臨界蒸気過熱蒸気)が使用されている一方で原子力発電ではタービン入口蒸気温度280蒸気圧力5-7MPaの飽和蒸気使用されている火力発電では3000rpmまたは3600rpmの2極タービン発電機が主に使用されているが、原子力発電では仕事量小さ飽和蒸気使用しているため、回転数の低い1500rpmまたは1800rpmの4極タービン発電機使用されている

※この「タービン」の解説は、「原子力発電」の解説の一部です。
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タービン

出典:『Wiktionary』 (2021/08/06 17:32 UTC 版)

語源

名詞

タービン

  1. 羽根回転させ、動力にする原動機

関連語

  • 熟語:タービン・ボイラー

「タービン」の例文・使い方・用例・文例

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