Od zraka do snage: Razumevanje gazačkog turbine motora

Način rada plinske turbine

Kompresor, pogoen turbinom, neprestano uzuva vazduh iz atmosfere i povećava njegov pritisak. Pritisnut vazduh ulazi u gorivaonu sobu, meša se sa unesenim gorivom i gori. Nakon što postane visokotemperaturni gorski gas, on teče u turbinu da se proširi i obavi posao. Nakon obavljanja posla, pritisak gorskog gasa opada na atmosferski pritisak i ispušta se u atmosferu.

Stoga su tri glavna dela plinske turbine kompresor, gorivaona soba i turbina.

Aksijalni kompresor ima mnogo lopatica, čija je oblika slična propelerima, ali su podijeljene u "pomerljive lopate" i "stacionarne lopate". Pomerljive lopate se okreću kao propeler, tijekom rotacije gurajući zrak natrag. U tom trenutku će se povećati pritisak zraka i takođe će porasti temperatura.

Funkcija stacionarnih lopatica je da vode rotirajući zrakoplovni tok koji nastaje delovanjem pokretnih lopatica natrag u aksijalnom smeru i da ulazi u sledeći skup rotorâ pod tačnim uglom. Obično je jedan skup pokretnih lopatica i jedan skup stacionarnih lopatica konfigurisan alternativno, a jedan skup pokretnih lopatica i jedan skup stacionarnih lopatica se naziva fazom.

Takođe postoji i radialni kompresor. On koristi centifugalnu silu koju generiše rotacija impelera kako bi ga šalio napolje, time stvarajući pritisak. Jednofazni radialni kompresor može imati kompresioni odnos nekoliko faza aksijalnog kompresora, što je dobar izbor za manje plinske turbine.

Palilna komora pretvara hemijsku energiju goriva u toplinsku energiju, zagrevajući visokoprinski zrak koji je pritisnut kompresorom do visoke temperature kako bi se mogao proširivati u turbine za izvršavanje rada. Gorivo može biti tečno gorivo (kao nafta) ili plinasto gorivo (kao što je prirodni plin).

Ispred omotača palilne kamere nalazi se ulaz za zrak koji vodi do kompresora, a iza je izlaz za vruću plinovinu koja vodi do turbine.

Funkcija turbine je da pretvori energiju iz visoko temperaturnih i visokoprinskih goričastih plinova u mehaničku energiju.

Trenutno se većina koristi osnovnim tokom turbine, koje su karakterisane velikim snaga, velikim protokom i visokom efikasnošću. Centrifugalna turbina je radialna turbina, koja se uglavnom koristi u nekim malosnagim plinskim turbinama.

Gazna turbine je unutrašnji sažig motorni stroj koji koristi neprestano protičući plin kao radnu tekućinu da bi pokrenuo impeler da se okreće visokim brzinom, pretvarami energiju goriva u korisnu radnu energiju. To je rotirajući toplinski motor s impelerom.

U glavnom procesu vazduha i plina u gaznoj turbini postoji samo jedan gazni turbine ciklus koji se sastoji od tri glavne komponente: kompresor, sagrevač i gazna turbine, što se općenito zove jednostavan ciklus. Većina gaznih turbines koristi shemu jednostavnog ciklusa.

Kompresor uzima vazduh iz spoljnog atmosferskog okruženja i ga šaga po šagu kompresira putem osnog kompresora kako bi povećao pritisak, a temperatura vazduha se takođe povećava u skladu; komprimirani vazduh se pritiska u sagorevačku komoru i meša sa uljezanim gorivom da se sagori i stvori visokotemperaturni i visokopritisni plin; zatim on ulazi u turbine da se proširi i radi posao, voditi turbine da vodi kompresor i spoljni opterećeni rotor da rotira na visokoj brzini, ostvarujući parcijalnu konverziju hemijske energije plinsvih ili tečnih goriva u mehanički posao, i izlaz električnog rada. Izuzevanje plina iz turbine se otpušta u atmosferu da prirodno otpušta topline. Na taj način, gasna turbina pretvara hemijsku energiju goriva u toplinsku energiju, a zatim pretvara deo topline u mehaničku energiju. Obično u gasnoj turbini, kompresor je pogoen radnom ekspanzijom gasne turbine, što je opterećenje turbine. U jednostavnoj ciklusi, oko 1/2 do 2/3 mehaničkog posla generisanog od strane turbine koristi se za vođenje kompresora, a preostali 1/3 mehaničkog posla koristi se za vođenje generatora. Kada se gasna turbina pokreće, potrebna je prva vanjska snaga. Općenito, početnik vozi kompresor dok se mehanički posao generisan od strane turbine ne postane veći od mehaničkog posla potrošenog od strane kompresora. Vanjski početnik se isključuje i gasna turbina može raditi neovisno.