Ilma voimaan: Kaasuturbiinin ymmärtäminen

Kaasuturbiinin toimiperiaate

Painostin, jota turbiini ajaa, vedostaa iltaa jatkuvasti ilmakehästä ja painostaa sen, lisäämällä sen painetta. Painostettu ilmatyydytystilassa sekoittuu injektoitua polttoainetta kanssa ja palaa. Kun se muuttuu korkealämpöisenä syttyneenä kaasuna, se virtaa turbiiniin laajentumaan ja tekemään työtä. Kun se on tehnyt työtä, syttyneen kaasun paine laskee ilmakehän tasolle ja se päästetään ilmakehään.

Siten kaasuturbiinin kolme pääosaa ovat painostin, syttyminenhuone ja turbiini.

Akselipainostimella on monta särkkyä, jotka ovat muotoilultaan samankaltaisia kuin propellerinsärkiä, mutta ne jaetaan "liikkuviksi särkkyyksi" ja "kestäviksi särkkyyksi". Liikkuvat särkät pyörivät propellerin tavoin, jättävät ilmavirran takaisin pyörityksen aikana. Tällöin ilmavirran paine kasvaa ja lämpötila nousee myös.

Kiinteiden läpäisijöiden tehtävä on ohjata liikkuvien läpäisijöiden aiheuttama pyörivä ilmavirta takaisin akselirakenteeseen ja ohjata se seuraavaan rotorijoukkoon oikeassa kulmassa. Yleensä yksi joukko liikkuvia läpäisijöitä ja yksi joukko kiinteitä läpäisijöitä asetetaan vuorotellen, ja yksi joukko liikkuvia läpäisijöitä ja yksi joukko kiinteitä läpäisijöitä kutsutaan fasoksi.

Lisäksi on olemassa radiaalikompressori. Se käyttää pyörivän pompun keskipainovoiman tuottamaa centrifugaalisvoimaa vetämään ilmavirtaa ulospäin, mikä aiheuttaa paineennousun. Yhden fasin radiaalikompressori voi tuottaa useita aksoaalikompressorien fasojen pakkaussuhteen, mikä tekee siitä hyvän valinnan pienemmille kaasuturbiineille.

Polttokamero muuntaa polttoaineen kemiallisen energian lämpöenergiaksi, joten se lammittaa korkean paineen iltaa, jonka kompressori on puristanut, niin korkeaan lämpöön, että sitä voidaan laajentaa turbiinissa tekemään työtä. Polttoaineeksi voidaan käyttää nestemäistä polttoainetta (kuten benziiniä) tai kaasumuotoista polttoainetta (kuten maakaasua).

Polttokameron rungon edessä on ilmapurkki, joka johtaa kompressoriin, ja sen takana on kuuma kaasuulos, joka johtaa turbiiniin.

Turbiinin tehtävänä on muuntaa korkeanlämpöisen ja korkean paineen polttoilma-energia mekaaniseksi energiaksi.

Tällä hetkellä suurin osa akselisuunnassa toimivista turbiineista ovat käytössä, ja niiden ominaisuuksina ovat suuri teho, suuri virtaus ja korkea tehokkuus. Ympyrälaskettainen turbiini on radiaalivirtaisen turbiinin muoto, jota käytetään pääasiassa joissakin pienemmistä tehokkuudestaan riippuen kaasuturbiineissa.

Kaasuturbiini on sisäpolttoainekone, joka käyttää jatkuvasti virtaavaa kaasua työaineena ohjaamaan turbiiniratojen pyörimistä korkealla nopeudella, muuttamalla polttoaineen energian hyödylliseksi työksi. Se on pyörivä rataturbiini lämpömoottori.

Ilman ja kaasun pääprosessissa kaasuturbiinissa on vain kolmen keskeisen komponentin muodostama kaasuturbiinicykli: pakkaaja, polttopuupuu ja kaasuturbiini, mikä yleensä kutsutaan yksinkertaiseksi cykeliksi. Useimmat kaasuturbiinit käyttävät yksinkertaista cykelischemaa.

Purkistin hengittää ilmaa ulkoisesta ilmakehäympäristöstä ja tiivistää sen vaiheittain akselivirtauspurkistimen kautta paineen lisäämiseksi, ja myös ilman lämpötila nousee vastaavasti; tiivistetty ilma pakotetaan polttohuoneeseen sekoittaa sitä injektoitujen polttoaineiden kanssa polttaakseen niitä tuottamaan korkean-lämpöisen ja -paineen kaasun; sitten se siirtyy turbiiniin laajentaakseen ja tehdä töitä, mikä ajaa turbiinia, joka puolestaan ajaa purkistinta ja ulkopuolista kuorma-rotoria korkealla nopeudella, toteuttamalla osittaisen muunnoksen polttoaineen tai nestemäisen polttoaineen kemiallisesta energiasta mekaaniseksi työksi ja toimittaa sähkötyötä. Turbiinista päästetyt poistoasemat vapautetaan ilmakehään luonnollisesti lämpöä vapauttaen. Näin kaasiturbiini muuntaa polttoaineen kemiallisen energian lämpöenergiaksi ja sen jälkeen osan lämpöenergiasta mekaaniseksi energiaksi. Yleensä kaasiturbiinissa purkistin ajetaan turbiinin laajentumistyön avulla, mikä on turbiinin kuorma. Yksinkertaisessa sykleissä turbiinin tuottamaa mekaanista työtä käytetään noin 1/2 - 2/3 osaa ajamaan purkistinta, ja jäljellä oleva 1/3 mekaanista työtä käytetään ajamaan generaattoria. Kun kaasiturbiini käynnistetään, sitä varten tarvitaan ensin ulkopuolinen voima. Yleensä käynnistin ajoaa purkistinta, kunnes turbiinin tuottama mekaaninen työ ylittää purkistin kuluttaman mekaanisen työn. Ulkopuolinen käynnistin irrotetaan ja kaasiturbiini voi toimia itsenäisesti.