Cum funcționează o turbină cu gaz?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

O turbină cu gaz este un motor în care, în procesul de funcționare continuă, organul principal al dispozitivului (rotorul) transformă energia internă a gazului (în alte cazuri, abur sau apă) în lucru mecanic. În acest caz, jetul de substanță de lucru acționează asupra palelor fixate în jurul circumferinței rotorului, punându-le în mișcare. Pe direcția fluxului de gaz, turbinele sunt împărțite în axiale (gazul se mișcă paralel cu axa turbinei) sau radiale (mișcare perpendiculară față de aceeași axă). Există atât mecanisme cu o singură etapă, cât și cu mai multe etape.

O turbină cu gaz poate acționa asupra palelor în două moduri. În primul rând, este un proces activ, când gazul este furnizat în zona de lucru la viteze mari. În acest caz, fluxul de gaz tinde să se deplaseze în linie dreaptă, iar partea curbată a lamei care îi stă în cale îl deviază, rotindu-se singură. În al doilea rând, este un proces de tip reactiv, când debitul de alimentare cu gaz este scăzut, dar se folosesc presiuni mari. Aproape că nu există motoare cu reacție în forma lor pură, deoarece în turbinele lor există o forță centrifugă care acționează asupra palelor împreună cu forța de reacție.

Unde se folosește turbina cu gaz astăzi? Principiul de funcționare al dispozitivului permite să fie utilizat pentru acționarea generatoarelor de curent electric, compresoarelor etc. Turbinele de acest tip sunt utilizate pe scară largă în transport (instalații de turbine cu gaz de nave). În comparație cu analogii de abur, au o greutate și dimensiuni relativ mici, nu necesită amenajarea unei camere de cazane, a unui grup de condensare.

Turbina cu gaz este gata de funcționare destul de repede după pornire, dezvoltă puterea maximă în aproximativ 10 minute, este ușor de întreținut, necesită puțină apă pentru răcire. Spre deosebire de motoarele cu ardere internă, acesta nu are efecte inerțiale de la mecanismul manivelei. O instalație cu turbine cu gaz este de o ori și jumătate mai scurtă decât motoarele diesel și de peste două ori mai ușoară. Dispozitivele au capacitatea de a funcționa cu combustibil de calitate scăzută. Calitățile de mai sus fac posibilă luarea în considerare a motoarelor de acest tip de interes deosebit pentru aeroglisor și hidroplanuri.

Turbina cu gaz ca componentă principală a motorului are o serie de dezavantaje semnificative. Printre acestea se remarcă zgomot ridicat, mai mic decât cel al motoarelor diesel, eficiență, o perioadă scurtă de funcționare la temperaturi ridicate (dacă mediul gazos folosit are o temperatură de aproximativ 1100 până la 750 de ore în medie).

Eficiența unei turbine cu gaz depinde de sistemul în care este utilizată. De exemplu, dispozitiveleutilizate în industria energetică cu o temperatură inițială a gazelor peste 1300 de grade Celsius, cu un raport de compresie a aerului în compresor de cel mult 23 și nu mai puțin de 17, au un coeficient de aproximativ 38,5% în operațiuni autonome. Astfel de turbine nu sunt foarte răspândite și sunt utilizate în principal pentru acoperirea vârfurilor de sarcină în sistemele electrice. Astăzi, la o serie de centrale termice din Rusia funcționează aproximativ 15 turbine cu gaz cu o capacitate de până la 30 MW. La instalațiile cu mai multe etape se obține o eficiență mult mai mare (aproximativ 0,93) datorită eficienței ridicate a elementelor structurale.