Reakcyjność

Reakcyjność stopnia – dowolnej maszyny przepływowej mówi o przemianach energetycznych i termodynamicznych zachodzących w wieńcu wirnikowym i w wieńcu kierowniczym (w stopniu maszyny przepływowej).

W stopniu turbiny - jest to stosunek spadku entalpii w wieńcu wirnikowym do spadku entalpii w całym stopniu, w przypadku rozprężania czynnika wg adiabaty odwracalnej (czyli beztarciowo).

W stopniu sprężarki jest to stosunek przyrostu entalpii w wirniku do przyrostu entalpii w całym stopniu.

Reakcyjność ilościowo opisywana jest tzw. stopniem reakcyjności - ρ, dla stopnia turbiny definiowanym następująco:

$\rho=\frac{H_w}{H_k + H_w}$

gdzie:

$H_w$ - izentropowy spadek entalpii w wieńcu wirnikowym, w [ kJ/kg ],

$H_k$ - izentropowy spadek entalpii w wieńcu kierowniczym, w [ kJ/kg ],

$H_k + H_w$ - izentropowy spadek entalpii w całym stopniu, w [ kJ/kg ],

Jeśli reakcyjność stopnia turbiny ρ = 0, to w wirniku nie następuje spadek entalpii, a ciśnienia na wlocie i wylocie wirnika są jednakowe. Cały spadek entalpii realizowany jest w wieńcu kierowniczym. Część entalpii czynnika zamieniana jest w nim na energię kinetyczną, która w wieńcu wirnikowym zamieniana jest z kolei na energię mechaniczną. Jeśli ρ > 0 (stopień reakcyjny), to występuje rozprężanie (a jednocześnie i spadek entalpii) czynnika zarówno w kierownicy jak i wirniku.

Ponieważ w wirniku stopnia turbiny o zerowej reakcyjności (ρ = 0) nie następuje spadek ciśnienia i entalpii, więc kanały międzyłopatkowe wirnika w takim przypadku mają niezmienny na długości przekrój poprzeczny. Dla ρ > 0 kanały międzyłopatkowe wirnika są zbieżne, więc ich przekrój poprzeczny maleje (konfuzory). Straty wywołane lepkością przepływającego czynnika są najmniejsze dla kanałów zbieżnych, dlatego nie stosuje się obecnie kanałów o niezmiennym przekroju (ρ = 0). Wprowadza się pewną niewielką reakcyjność na poziomie kilku do kilkunastu procent, co nieznacznie obniża straty. Umownie przyjmuje się, że stopień turbiny o współczynniku reakcyjności ρ = 0,2 jest uważany jeszcze za stopień akcyjny, ale granica między stopniami (i turbinami jednocześnie) akcyjnymi i reakcyjnymi jest płynna.

Obecnie produkowane są zarówno turbiny akcyjne jak i reakcyjne. Jedne i drugie mają swoje wady i zalety, i nie można jednoznacznie powiedzieć, które z nich są lepsze.