Légusból erőre: A gázgerendvásztató működése

A gázgerend működési elve

A turbin által meghajtott tömörítő folyamatosan szivárgat levegőt az atmoszférből, tömöríti és növeli a nyomását. A tömörített lég belép a égetőkammara, keveredik az injektált üzemanyaggal és éget. Az erősített forró égetési gáz kibontakozik a turbiba, ahol bővül és munkát végez. A munka végrehajtása után az égetési gáz nyomása csökken az atmoszferikus nyomásig, és kieng az atmoszférába.

Ezért a gázturbin három fő része a tömörítő, az égetőkammera és a turbin.

Az osztóáramú tömörítő sok lapja van, amelyek formájukban hasonlítanak a héjlapokhoz, de „mozgó lapok” és „álló lapok” alkotják őket. A mozgó lapok héj módonforgalomban fordulnak, és a légfolyamatot hátra tolják a forgás során. Ezen idő alatt a légfolyamat nyomása nő, valamint a hőmérséklete is emelkedik.

A támaszként működő varrúk funkciója az, hogy irányítsák a mozgó varrúk által generált forgó légfolyamot vissza az axiális irányba, és a helyes szöggel lépjenek be a következő rótercsoportba. Általában egy mozgó varrúkészlet és egy támaszként működő varrúkészlet váltakozik egymás után, és egy mozgó varrúkészlet és egy támaszként működő varrúkészletet szokásosan egy szintnek nevezzük.

Ezen kívül létezik a rádiális tömörítő is. Az impeller forgásával generált centrifugális erő segítségével a légfolyamatot külső felé spengeti, amely nyomásgeneráló hatást gyakorol. Egy egyetemes rádiális tömörítő több axiális tömörítő szintjének nyomásarányát teheti lehetővé, ami jó választás kisebb gázgerendekre.

A vegyülési komor a üzemanyag kémiai energiáját térmi energiává alakítja át, melegíti a tömörző által nyomás alatt szedett magasnyomású levegőt olyan magas hőmérsékletre, hogy az turbinában bővídhessék ki a munka végrehajtásához. Az üzemanyag folyadékos üzemanyag (például benzin) vagy gázformájú üzemanyag (például természeti gáz) is lehet.

A vegyülési komor takarójának elé van az a légbeviteli csövek, amelyek vezetik a tömörzőhöz, és mögöttük van a forró gáz kijárati része, amely vezet a turbinához.

A turbinák funkciója, hogy a magas-hőmérsékletű és magasnyomású égetési gázok energiáját méchanikai energiává alakítsák át.

Jelenleg legtöbb esetben osztályos turbínát használnak, amely nagy teljesítmény, nagy áramlás és nagy hatékonyság jellemzi. A centrífugás turbin egy rádiális áramlású turbin, amely elsősorban néhány kisebb teljesítményű gázturbinában használatos.

A gázgerjesztő egy belső égésű erőgép, amely folyamatosan áramló gázt használ munkaanyagként, hogy az impeller magas sebességben forgasson, és úgy alakítsa át a üzemanyag energiáját hasznos munkává. Ez egy forgó impelleres hőmotor.

A lég- és gázfolyamat fő folyamataiban a gázgerjesztőben csak a gázgerjesztő ciklus állít be három fő összetevőből: tömörítőből, égetőkamarából és gázgerjesztőből, amit általánosan egyszerű ciklusnak neveznek. A legtöbb gázgerjesztő egyszerű ciklusú séma szerint működik.

A tömörítő az atmoszferikus környezetből szívja be a levegőt, és lépésről lépésre egy ágyúáramú tömörítő segítségével tömöríti, hogy növelje a nyomást, amitől a légőhőmérséklete is megfelelóan növekszik; a tömörített levegő a égési komorba kerül, ahol keveredik az injektált üzemanyaggal, és égetik, hogy magas-hő és magas-nyomású gáz keletkezzen; majd belép a turbinába, ahol kibővül és munkát végez, ami megforgatja a turbinát, amely a tömörítőt és a külső terhelés rotort magas sebességgel forgatja, így részben konvertálja az üzemanyag kémiai energiáját mechanikai munkává, és villamos munkát ad ki. A turbínából elhagyó kifutó gáz természetes hőelengés során a légkörbe engedélyezett hőt ad le. Így a gázturbinát az üzemanyag kémiai energiája hőenergiává, majd részben ezt a hőenergiát mechanikai energiává alakítja át. Általában egy gázturbinában a tömörítőt a gázturbina bővítési munkája hajtja, ami a turbinának a terhelése. Egy egyszerű ciklusban kb. 1/2-től 2/3-ig a turbinának a mécanikai munkája felhasználva a tömörítő meghajtására, és a maradék kb. 1/3-as mécanikai munka a generátor meghajtására használható. Amikor a gázturbinát elindítjuk, először külső erőforrásra van szükség. Általában a kezdőrendszer meghajtja a tömörítőt, amíg a turbinának a mécanikai munkája nem nagyobb, mint a tömörítő által felhasznált mécanikai munka. Ezután a külső kezdő letiltva, és a gázturbinát önállóan működhet.