Hava'dan Güce: Gaz Turbini Motorunu Anlama

Gaz Turbini Çalışma Prensibi

Turbine tarafından sürdürülen kompresör, sürekli atmosferden hava çekerek bunu sıkıştırır ve baskısını artırır. Sıkıştırılmış hava, yanıcı madde ile karışarak yakılır ve yüksek sıcaklıklı yanma gazına dönüşür. Daha sonra bu gaz, türbinde genişleyerek iş yapar. İş yaptıktan sonra, yanma gazının basıncı atmosferik basıncına düşer ve atmosfere salınır.

Bu nedenle, bir gaz turbininin üç ana parçası kompresör, yanma odası ve türbin'dir.

Bir eksenel akışlı kompresöründe birçok pano bulunur ki, bu panolar pervane paletleri gibi şekildedir ancak "hareketli paletler" ve "sabit paletler" olarak ayrılır. Hareketli paletler, pervane gibi dönerken, hava akışını geriye doğru iterek bu süreçte akışın basıncını artırır ve sıcaklığı da yükseltilir.

Sabit bıçakların işlevi, hareketli bıçakların hareketiyle oluşturulan dönen hava akışını yeniden eksenel yöne doğru yönlendirmek ve bunu doğru açıyla bir sonraki rotor setine sokmaktır. Genellikle bir hareketli bıçak grubu ile bir sabit bıçak grubu sırasıyla yapılandırılır ve bir hareketli bıçak grubu ile bir sabit bıçak grubunun birlikte adlandırıldığı bir 'aşama' olarak adlandırılır.

Ayrıca, bir radial compressor (yarıçap boyunca çalışan bir basınçlı sıkıcı) de bulunmaktadır. Bu, turbinin dönmeleriyle oluşan merkezkaç kuvvetini kullanarak havayı dışarı iterek basıncı artırır. Tek aşamalı bir radial compressor, birkaç aşamalı eksenel compressorların kompresyon oranına sahip olabilir ve bu da daha küçük gaz türbinleri için iyi bir seçenektir.

Yakıtı'nın kimyasal enerjisi, yanma odasında termal enerjiye dönüştürülür; bu, kompresör tarafından sıkıştırılan yüksek basınçlı hava ile birlikte yüksek sıcakliğe kadar yükseltilir ki, bu da türbinde genişletilerek iş yapabilsin. Yakıt, sıvı yakıt (örneğin benzin) veya gaz halindeki yakıt (örneğin doğalgaz) olabilir.

Yanma odası kasasının önüne, kompresöre giden hava giriş açığı bulunur ve arkasına ise türbine giden sıcak gaz çıkışı yer alır.

Türbinin görevi, yüksek sıcaklıkta ve yüksek basınçteki yanma gazlarındaki enerjiyi mekanik energiye çevirmektir.

Şu anda, genellikle eksenel akım türbinleri kullanılmaktadır; bunların özellikleri, yüksek güç, büyük akım ve yüksek verimlilik içindir. Merkezkaç türbini, radyal akım türbini temsil eder ve çoğunlukla küçük güce sahip bazı gaz türbinlerinde kullanılır.

Bir gaz türbini, yakıtın enerjisini faydalı işe dönüştürmek için sürekli akışlı bir gazı çalışma sıvısı olarak kullanan ve impalayı yüksek hızlı dönmeye sürükleyen bir iç yanmalı güç makinesidir. Bu, bir döner impala ısı motorudur.

Gaz türbinindeki hava ve gazın ana işlem sürecinde, genellikle basit çevrim olarak adlandırılan üç ana bileşenden oluşan bir gaz türbini çevrimi bulunur: bir süpürge, bir yanma odası ve bir gaz türbini. Çoğu gaz türbini basit çevrim şemasını kullanır.

Sıkıcı havayı dış atmosfer ortamından emer ve baskıyı artırmak için bir eksen akışlı sıkıcı vasıtasıyla adım adım sıkıştırır; hava sıcaklığı da buna göre artırılır; sıkıştırılmış hava yanma odasına itilir ve enjekte edilen yakıtla karıştırılır, böylece yüksek sıcaklıkta ve yüksek basınçta gaz üretilir; ardından bu gaz türbinin içine girer, genişler ve iş yapar, türbini hareket ettirir, sıkıcıyı ve dış yük rotorsunu yüksek hızda döndürür, bu da gaz veya sıvı yakıtın kimyasal enerjisini kısmen mekanik işe dönüştürür ve elektrik işi üretir. Türbin tarafından atılan sondaki gaz atmosfere salınıp doğal olarak ısı verir. Bu şekilde, gaz türbini yakıtın kimyasal enerjisini önce termal enerjiye, ardından termal enerjinin bir kısmını mekanik enerjiye dönüştürür. Genellikle bir gaz türbindesinde, sıkıcı gaz türbininin genişleme işiyle sürülür, bu da türbinin yüküdür. Basit bir çevrimde, türbin tarafından üretilen mekanik işin yaklaşık 1/2 ila 2/3'ü sıkıcıyı sürmek için kullanılır ve kalan 1/3'ü jeneratörü sürmek için kullanılır. Gaz türbini başlattığınızda, genellikle türbin tarafından üretilen mekanik iş sıkıcı tarafından tüketilen mekanik işten fazla olduğunda dış güç gerekir. Başlatıcı genellikle sıkıcıyı sürer, ardından türbinin mekanik işi sıkıcı tarafından tüketilen mekanik işi geçtiğinde, dış başlatıcı devre dışı bırakılır ve gaz türbini bağımsız olarak çalışabilir.