Nuo oro iki jėgos: supratimas apie dujų turbininę variklį

Dirbties principas dujų turbinėje

Sužvinis, kurį vedo turbina, nuolat įsiskliauja oro iš aplinkos ir sužvinuoja, padidindamas jo slaptį. Sužvinuotas oras patekia į degimo kambarį, mišosi su įdeguotu kuro ir dega. Patekus į turbina, jūs tampa aukštos temperatūros degimo duimis, kurie plėstasi ir atlieka darbą. Atlikus darbą, degimo dujų slaptis sumažėja iki atmosferos slapnio ir išmeta į aplinką.

Taigi, dujų turbinės trys pagrindiniai elementai yra sužvinis, degimo kambaris ir turbina.

Ašinio srauto sužvinis turi daug lapelių, kurie formą panašūs į vamzdžio lapelius, tačiau jie padalinti į „judančius lapelius“ ir „statinius lapelius“. Judantys lapeliai sukasi link vamzdyno, skubinti oro srautą atgal per sukimosi procesą. Šiuo metu oro srauto slaptis didėja, o temperatūra taip pat kilna.

Fiksuotų lopų funkcija yra vadovauti sukamojo srauto, kurį sukuria judančių lopų veiksmas, atgal į ašinę kryptį ir leisti jį į kitą varžių rinkinį tinkamu kampu. Paprastai judantys lopai ir fiksuoti lopai yra dispone dujų alternatyviai, o vienas judančių lopų rinkinys kartu su vienu fiksuotų lopų rinkiniu vadinamas etapu.

Be to, egzistuoja ir radialusis kompresorius. Jis naudoja dūriuko sukimo sukeltą centrifuginį jėgą, kad paskutinis srautas būtų skubintas į šoninę kryptį, taip sukeldamas slėgio padidėjimą. Vienetapis radialusis kompresorius gali turėti tą pati slėgio santykį, koks yra kelies ašinių kompresorių etapams, todėl tai yra gera alternatyva mažesniems dujų turbinoms.

Kūrybos kambaris pavercia kuro cheminią energiją į šiluminę energiją, kurios pagalba užšildomas aukštos slėgio oro srautas iš gretinos kompresorinės dalių. Tai leidžia šiam orui tada plėstis turbinėje, kad atliktų darbą. Kuras gali būti skysčiųjį (pvz., benzinas) ar dujinį (pvz., gamtinis dujas).

Prieš kūrybos kambario rinktinę yra oro įeitis, vadinama kompresoriu, o už jų – karčiojo dujų išėjimas, vedantis į turbina.

Turbinos funkcija – konvertuoti aukštosių ir aukštospirdžių kūrimo dujų energiją į mechaninę energiją.

Šiuo metu dažniausiai naudojamos aksiolinės srovės turbinos, kurios yra žymimos dideliu galia, dideliu srautu ir aukšta efektyvumu. Centrifuginė turbina yra radialinės srovės turbina, kurios pagrindinė paskyra yra tam tikrose mažos galios dujų turbinėse.

Dujo turbinė yra vidaus degimo jėgos mašina, naudojanti tolydžiai sijančią dują kaip darbo skysčį, kad sukeltų impelerio pasukimą aukštais greičiais, konvertuodama kuro energiją į naudingą darbą. Tai yra sukamosios impelero šiluminis variklis.

Pagrindiniame oro ir dujų procese dujos turbine yra tik dujos turbinė ciklas, sudarytas iš trijų pagrindinių komponentų: sustravimo aparato, degimo kameros ir dujos turbinos, kuris paprastai vadinamas paprastu ciklu. Dauguma dujos turbinių naudoja paprastą ciklo schemą.

Sutriekinys įsijungia su oro srautu iš aplinkos ir žingsniu po žingsnį sutriekina jį per aksialų srautą, padidindamas slėgį, tuo tarpu taip pat padidėja ir oro temperatūra; sutriekintas oras paskubena į degimo kamerą, kur jis sumaišomas su įdegtu kuro ir dega, sukurdamas aukštąją temperatūrą ir didelį slėgį duotaisiais; tada jis eina į turbinę, kad išsiplėstų ir atliktų darbą, vedždama turbinę, kuri judina sutriekinį ir išorinį apkrovimo rotoriumi aukštąja greičio. Tai yra dalinis konversija dujų arba skysčio kuro cheminių energijos į mechaninį darbą, o elektros darbas yra išvedamas. Iš turbinės išleisti dūmai išmetami į atmosferą, kad natūraliai atleistų šilumą. Taip, dujų turbinė konvertuoja kuro cheminę energiją į šiluminę energiją, o vėliau dalį šios šilumos energijos į mechaninę energiją. Paprastame cikle, apie 1/2 iki 2/3 mechaninio darbo, kurį generuoja turbina, naudojama norint judinti sutriekinį, o likusias 1/3 naudojama norint judinti generatorių. Kai pradedama paleisti dujų turbinę, reikalinga išorinė galia. Paprastai pradinis variklis vedžioja sutriekinį, kol mechaninis darbas, kurį generuoja dujų turbina, yra didesnis už mechaninį darbą, kurį sutriekinys suvarto. Tada išjungiamas išorinis pradinis variklis ir dujų turbina gali dirbti nepriklausomai.