Dingen die u moet weten over gasturbines

De gasturbine wordt sinds 1939 gebruikt voor elektriciteitsopwekking. Tegenwoordig is het een van de meest gebruikte energieopwekkingstechnologieën. Van gasturbines is bekend dat ze interne verbrandingsmotoren (IC) zijn waarmee lucht-brandstofmengsels hete gassen kunnen produceren die een turbine laten draaien om stroom te produceren. Het proces is gebruikelijk in straalmotoren, verbrandingsmotoren van auto's, schepen, locomotieven, enz.

Vandaag maakt u kennis met de definitie, toepassingen, functie, componenten, diagram, typen en werkingsprincipes van een gasturbine. Ook leer je de voor- en nadelen van deze gasturbine kennen.

Wat is een gasturbine?

Een gasturbine is een mechanisch apparaat dat de chemische energie van een brandstof, d.w.z. aardgas of soortgelijke brandstof, omzet in mechanische energie. De mechanische energie die door de turbine-as wordt opgewekt, wordt vervolgens via een tandwielkast naar de generatoras overgebracht. Zo wordt elektrische stroom opgewekt. Gasturbines worden niet zo genoemd vanwege de brandstof, maar vanwege de productie van heet gas tijdens de verbranding van brandstof. Er kunnen verschillende brandstoffen worden gebruikt, waaronder stookolie, aardgas en synthetische brandstoffen. Tijdens het proces vindt verbranding met tussenpozen plaats, dat wil zeggen dat het een continu proces is.

Een gasturbine wordt ook wel een verbrandingsturbine genoemd en is een type continue en interne verbrandingsmotor. De belangrijkste functionele elementen zijn een bovenstroomse roterende gascompressor, een verbrander, een stroomafwaartse turbine op dezelfde as als de compressor. Een onderdeel wordt vaak gebruikt in gasturbines om het rendement te verhogen en vermogen om te zetten in mechanische of elektrische vorm. Het helpt ook om een ​​grotere stuwkracht-gewichtsverhouding te bereiken in een naverbrandingsmotor.

Bovendien kan van een gasturbine worden gezegd dat het een verbrandingsmotor is die gas als werkvloeistof gebruikt om een ​​turbine te laten draaien. Het eindvermogen kan worden gebruikt om een ​​generatorpomp, propeller of in het geval van een pure straalvliegtuigmotor aan te drijven.

Toepassingen van een gasturbine

Een gasturbine kan worden gebruikt voor het aandrijven van vliegtuigen, treinen, schepen, elektrische generatoren, pompen, gascompressoren, tanks, enz. Laten we nu diep ingaan op de verschillende toepassingen van een gasturbine.

• Elektriciteitsopwekking – Afgezien van de luchtvaart maken elektriciteitsindustrieën op grote schaal gebruik van gasturbines. Hoewel stoomturbines ook kunnen worden gebruikt.
• Industrieel gebruik
• Zeevoortstuwing
• Locomotiefaandrijving
• Voortstuwing van auto's

Gasturbinemotoren worden gebruikt als middelgrote "piekbelasting" -installaties om met tussenpozen te draaien tijdens korte perioden van hoog vermogen op een elektrisch systeem.

Gasturbines worden gebruikt om aardgas door pijpleidingen te pompen, waarbij een klein deel van het verpompte gas wordt gebruikt als turbinebrandstof.

Ook het olieraffinageproces maakt gebruik van dit systeem. Kleine draagbare gasturbines met centrifugaalcompressoren worden gebruikt om pompen te laten werken.

Opmerking :de primaire functie van een gasturbine is het opwekken van mechanische en elektrische energie.

Onderdelen van gasturbine

Hieronder staan ​​de onderdelen van een gasturbine:

Compressor:

De compressor die als gasturbine-componenten wordt gebruikt, is van verschillende typen, de eerdere maakten gebruik van centrifugaalcompressoren. Het ontwerp is relatief eenvoudig en goedkoop. Ze zijn beperkt tot lagedrukverhoudingen en kunnen qua efficiëntie niet worden vergeleken met moderne axiale compressoren. centrifugaalcompressoren worden vandaag nog steeds gebruikt in kleine industriële units.

Verbrandingskamer:

In dit systeem komen er twee luchtstromen uit de compressor. De kleinere stroom wordt centraal in een gebied gevoerd waar vernevelde brandstof wordt geïnjecteerd en verbrand met een vlam die op zijn plaats wordt gehouden door een turbulentie-opwekkende obstructie. De andere stroom die bekend staat als een koelere stroom, wordt vervolgens door gaten in de kamer gevoerd, samen met een "verbrandingsvoering" (een soort schaal). Dit helpt om de algehele temperatuur te verlagen tot een niveau dat geschikt is voor de turbine-inlaat.

Turbine:

Deze gasturbinecomponenten zijn normaal gesproken gebaseerd op het reactieprincipe waarbij de hete gassen tot acht fasen expanderen. Het maakt gebruik van turbines met één of twee spoelen. In deze turbine wordt externe belasting aangedreven, een deel van de expansie vindt plaats in een hogedrukturbine. Deze hogedrukturbine drijft alleen de compressor aan terwijl de overige expansie plaatsvindt in een aparte, vrije turbine die is aangesloten op de belasting.

Besturing en opstarten:

Een gasturbinemotor die een elektrische generator aandrijft, de snelheid moet worden geregeld en moet constant zijn, ongeacht de elektrische belasting. Het verminderen van de brandstofstroom in dit systeem zal de uitgangstemperatuur van de verbrandingskamer verlagen. Hierdoor is er een enthalpiedaling beschikbaar voor de turbine, ook al is het turbinerendement enigszins verminderd. Regeling in gasturbinemotoren van vliegtuigen is moeilijker te regelen.

Andere ontwerpoverwegingen:

Met de ontwerpen van moderne gasturbinemotoren kunnen extra functionele onderdelen worden toegevoegd om hun efficiëntie te verbeteren.

Diagram van gasturbinemotor:

Typen gasturbines

Hieronder staan ​​de verschillende soorten gasturbines die er zijn:

Turbojet:

Dit type gasturbine is minder complex dan alle turbinemotoren van vliegtuigen. In zijn werking wordt vier secties bereikt:compressor, verbrandingskamerturbinesectie en uitlaat. Turbojets zijn al tientallen jaren beschikbaar, ontwikkeld in Duitsland en Engeland voor de Tweede Wereldoorlog. In turbojet-type gasturbine wordt de lucht met hoge snelheid in de verbrandingskamer geleid. Deze kamer laat brandstof toe en bevat een ontsteker. De turbine wordt aangedreven door uitzettende lucht, die stuwt uit versnelde uitlaatgassen.

Turboprop:

In turboprop-types van gasturbinemotoren worden propellers aangedreven door een reductietandwiel, dat optimale propellerprestaties levert bij lagere toerentallen. Dit helpt om een ​​lager brandstofverbruik en betere prestaties te bereiken bij lagere vliegsnelheden, waardoor turboprops een betere keuze zijn voor vliegtuigmotoren, waaronder kleine forensenvliegtuigen, vrachtvliegtuigen en voor gebruik in de landbouw. Let op, de propellers zijn minder efficiënt naarmate de snelheid van het vliegtuig toeneemt, waardoor ze geschikt zijn voor vliegtuigen die niet met hogere snelheden reizen.

Turbofan:

Turbofan is een vliegtuigturbinemotor die een secundaire luchtstroom rond de verbrandingskamer leidt, waardoor extra vertrouwen wordt gecreëerd. Turbofan-types van gasturbinemotoren zijn moderne versies die te vinden zijn op hogesnelheidstransport- en gevechtsvliegtuigen.

Turboshaft (naverbranding turbojet):

Dit type gasturbinemotoren wordt voornamelijk gebruikt in straaljagers. Het omvat een naverbrander in een kernturbojet, zodat een deel van de energie uit de uitlaat kan worden gebruikt om de turbine te laten draaien. Extra brandstof wordt in de uitlaatstroom geïnjecteerd wanneer de naverbrander aan staat, waardoor extra stuwkracht wordt geproduceerd. Dit levert het vliegtuig geen extra snelheid op en het verbruikt meer brandstof dan traditionele turbojetvliegtuigen.

Werkingsprincipe van gasturbine

De werking van een gasturbine is minder complex en gemakkelijk te begrijpen. Het werkt met inlaat-, compressie-, expansie- en uitlaatcyclus. Normaal gesproken wordt in elke gasturbine de lucht gecomprimeerd door een compressor en vervolgens door een verbrandingskamer gedreven. Brandstof wordt continu verbrand voor gasverwerking op hoge temperatuur en onder hoge druk. Het lucht/brandstofgas wordt verbrand (ontstoken) en er vindt expansie plaats, waardoor rotatie-energie wordt gegenereerd die door de compressor in de voorgaande trap wordt gebruikt. De resterende energie wordt gebruikt door een uitgaande as.

Bekijk het onderstaande voor meer informatie over de werking van gasturbines:

https://www.youtube.com/watch?v=t7N1kKz5faM

Laat me in een paar stappen uitleggen hoe gasturbines elektriciteit produceren. Welnu, het ondergaat hetzelfde proces als hierboven vermeld, maar moet nog steeds verduidelijken hoe elektriciteit wordt gemaakt. Om elektriciteit op te wekken, verwarmt de gasturbine het lucht/brandstofmengsel tot zeer hoge temperaturen, waardoor de turbinebladen gaan draaien. De draaiende turbine drijft een generator aan die de energie omzet in elektriciteit. Gasturbines kunnen worden gecombineerd met stoomturbines in een gecombineerde energiecentrale om uiterst efficiënt vermogen op te wekken. Makkelijk toch! Dit zijn de stappen:

• Lucht-brandstofmengsel ontsteekt.
• Heet gas laat turbinebladen draaien.
• De aandrijfas draait mee met de messen.
• Turbinerotatie voedt de generator.
• Generatormagneet zorgt ervoor dat elektronen bewegen en wekt elektriciteit op.

Voor- en nadelen van gasturbine

Voordelen:

Hieronder vindt u de voordelen van de gasturbinemotor in hun verschillende toepassingen:

• De verhouding tussen vermogen en gewicht is erg hoog in vergelijking met zuigermotoren.
• Kleiner dan de meeste zuigermotoren met hetzelfde vermogen.
• Minder bewegende delen
• Vlotte rotatie van de hoofdas
• Minder trillingen dan zuigermotoren.
• Afvalwarmte wordt bijna volledig in de uitlaat afgevoerd.
• Lage piekverbrandingsdruk op de zuigermotoren.
• Lage smeeroliekosten en -verbruik.
• Er kan een verscheidenheid aan brandstoffen worden gebruikt.
• Opwarmen is niet nodig na het starten.
• De initiële kosten zijn lager.
• Vereist minder ruimte.

Nadelen:

Ondanks de goede voordelen van gasturbinemotoren, doen zich nog enkele beperkingen voor. Hieronder staan ​​de nadelen van een gasturbine in zijn verschillende toepassingen.

• De motorkosten zijn hoog vanwege exotische materialen.
• Langer opstarten
• Minder reageren op veranderingen in de vraag naar stroom.
• Inherente efficiëntie is lager.

Conclusie

Gasturbinemotoren zijn algemeen bekend voor luchtvaarttoepassingen, in feite worden de verschillende soorten turbines die hierboven zijn vermeld, gebruikt in de luchtvaart. Gasturbine biedt in de meeste situaties goede voordelen en gebruikt chemische energie voor zijn werking. Dat is alles voor dit artikel, waar we de definitie, toepassingen, functie, componenten, diagram, typen en werking van een gasturbine hebben uitgelegd. We hebben ook de voor- en nadelen besproken.

Ik hoop dat je genoten hebt van het lezen, zo ja, deel het dan met andere studenten. Bedankt voor het lezen, tot de volgende keer!