Fra luft til kraft: Forståelse av gass turbine-motoren

Fungeringen av gass turbine

Kompressoren, som drives av turbinen, trekker kontinuerlig luft fra atmosfæren og komprimerer og øker trykket. Den komprimerte luften går inn i forbreningskammeret, blander seg med den injserte brannstoffet og forbrenner. Etter å ha blitt høytemperert forbreningsgass, strømmer den inn i turbinen for å ekspandere og utføre arbeid. Etter å ha utført arbeid, synker trykket på forbreningsgassen til atmosfærisk trykk og slipper ut i atmosfæren.

Derfor er de tre hoveddelsene av en gass turbine kompressoren, forbreningskammeret og turbinen.

En aksialstrømkompressor har mange blade, som er likt i form med propellersblade, men de er delt inn i "rørblader" og "stillestående blade". De rørbladene roterer som en propeller, og presser luftstrømmen bakover under rotasjonen. På dette tidspunktet vil trykket på luftstrømmen øke, og temperaturen vil også stige.

Funksjonen til de statiske bladene er å veilede den rotatoriske luftstrømmen som genereres av virkningen av de bevegelige bladene tilbake i akseledet retning og inn i neste sett med rotorer på riktig vinkel. Vanligvis er et sett med bevegelige blader og et sett med statiske blader konfigurert alternerende, og et sett med bevegelige blader og et sett med statiske blader kalles en steg.

I tillegg finnes det en radial kompressor. Den bruker sentrifugalkraften som genereres av dreiningen av hjulet til å drive luftstrømmen utvards, dermed oppnådde en trykkpåvirking. En enkeltstegs radial kompressor kan ha en komprimeringsforhold som tilsvarer flere steg av aksekompressorer, noe som er en god valg for mindre gass turbine.

Forkjæringskammeret omformer den kjemiske energien i brønnen til varmeenergi, ved å oppvarme den høytrykksluft som trygges inn av kompressoren til en høy temperatur slik at den kan ekspanderes i turbinen for å utføre arbeid. Brønnen kan være flytende brønn (som bensin) eller gassfornybar brønn (som naturgass).

Foran forkjæringskammerets hus er luftinlettningen som fører til kompressoren, og bak er den varmegassutletten som fører til turbinen.

Funksjonen til turbinen er å omforme energien i høytemperert og høytrykksforkjæringsgass til mekanisk energi.

I dag brukes de fleste aksestrøende turbiner, som er kjennetegnet ved høy effekt, stor strøm og høy effektivitet. Sentrifugalturbinen er en radialstrøende turbine, som hovedsakelig brukes i noen småeffekts gassurbiner.

En gass turbine er en intern forbrenningskraftmaskin som bruker en kontinuerlig strøm av gass som arbeidsfluid for å dreve impelleren til å rotere med høy fart, og omgjøre brøyteles energi til nyttig arbeid. Det er en rotende impeller varmekraftmotor.

I den hovedsaklige prosessen med luft og gass i en gass turbine består det bare av en gass turbine syklus som består av tre hovedkomponenter: en kompressor, en forbreningskammer og en gass turbine, som vanligvis kalles en enkel syklus. De fleste gass turbiner bruker et enkelt syklusskjema.

Kompressoren suger inn luft fra den eksterne atmosfæren og komprimerer den trinn for trinn gjennom en aksialstrøm-kompressor for å øke trykket, og lufttemperaturen øker også tilsvarende; den komprimerte luften presses inn i forbreningskammeret og blander seg med den injserte brøyten for å brenne og produsere høytemperaturs- og høytrykksgass; deretter går den inn i turbineen for å expandere og utføre arbeid, som driver turbinen til å drive kompressoren og den eksterne last rotor på høy fart, realiserer delvis konvertering av kjemisk energi fra gass eller væskebrøyte til mekanisk arbeid, og leverer elektrisk arbeid. Avfuksegaasen som frigjøres fra turbineen slipper varme naturlig til atmosfæren. På denne måten konverterer gasturbinen kjemisk energi fra brøyten til varmeenergi, og deretter konverterer en del av varmeenergien til mekanisk energi. Vanligvis i en gasturbin drives kompressoren av utvidelsesarbeidet fra gasturbinen, som er lasten på turbinen. I en enkel sirkel brukes omtrent 1/2 til 2/3 av det mekaniske arbeidet som genereres av turbinen til å drive kompressoren, og resten av det mekaniske arbeidet på 1/3 brukes til å drive generatoren. Når gasturbinen starter, kreves det først ekstern kraft. Generelt sett driver starteren kompressoren helt til det mekaniske arbeidet som genereres av gasturbinen er større enn det mekaniske arbeidet som forbrukes av kompressoren. Den eksterne starteren skrus av, og gasturbinen kan fungere uavhengig.