Működési elv gázturbina növények
Működési elv gázturbina növények
1. ábra. Reakcióvázlat a egytengelyes gázturbina egyszerű ciklus TBG
A kompresszor (1) egy gázturbinás erőmű szállítjuk tiszta levegő. Nagy nyomás alatt levegőt a kompresszor irányul az égéstérbe (2), amely a mellékelt és a fő tüzelőanyag - gáz. A keveréket meggyújtja. Során az égési gáz-levegő keverék képződik az energia egy forró gázáramban. Ez az áramlási gyékény nagy sebességgel a turbinakerék (3), és forgatja. A forgási mozgási energiát a turbina tengely hajtja a kompresszort, és egy villamos generátort (4). A termelt villamos energia elektromos csatlakozók, jellemzően egy transzformátor, küld a hálózatra, hogy az energia a fogyasztók számára.
Gázturbina Brayton ciklus leírja a termodinamikai ciklus Brayton / Joule - termodinamikai ciklus leírja a munkafolyamatok gázturbina, sugárhajtóművek és ramjet égésű motorok motor és gázturbinás motor, külső égésű gáz a zárt hurok (egyfázisú) a dolgozó testet.
A ciklus után nevezték el az amerikai mérnök George Brayton, aki feltalálta a dugattyú belső égésű motor dolgozik ebben a ciklusban.
Néha ez a ciklus is nevezik a Joule - tiszteletére az angol fizikus James Joule, aki létrehozta a mechanikai megfelelője hőt.
2. ábra. P, V diagram Brayton ciklus
Az ideális Brayton ciklus a folyamat:
- 1-2 izentropikus tömörítés.
- 2-3 Izobár hőellátásra.
- 3-4 izentropikus bővítése.
- 4-1 Izobár hőelvezetést.
Mivel a különbség a tényleges adiabatikus expanziós és kompressziós folyamatokat izentropikus, épített valós Brayton ciklus (1-2p-3-4p-1 T-S diagram) (3. ábra)
3. ábra. T-S diagram Brayton ciklus
Ideal (1-2-3-4-1)
Real (1-2p-3-4p-1)
A termikus hatásfok az ideális Brayton ciklus általában fejezhető ki:
- ahol P = p2 / p1 - nyomás arány izentropikus kompressziós folyamatot (1-2);
- k - aránya specifikus melegszik (1.4 levegő egyenlő)
Meg kell jegyezni, hogy ez a szokásos számítási módszere a ciklus hatékonyságát elfedi a lényeget a folyamatban. A korlátozó hatékonysága a termodinamikai ciklus által számított aránya a hőmérséklet a Carnot egyenlet:
- ahol T1 - hőmérséklet a hűtőszekrény;
- T2 - a hőmérséklet a fűtés.
Pontosan ugyanezen a hőmérsékleten hányados lehet kifejezni a felhasznált mennyiség a ciklusban nyomásarány és adiabatikus exponens:
Így Brayton ciklus hatékonysága függ a kezdeti és a végső ciklusban a hőmérséklet pontosan ugyanaz, mint a hatékonysága a Carnot-ciklus. Amikor egy infinitezimális nagyságát melegítjük a munkaközeget vezetéken keresztül (2-3) A folyamat úgy tekinthető, mint az izoterm és teljesen egyenértékű az Carnot-ciklus. Az érték T3 munkaközeg során melegítés izobár működése határozza meg az értékét hivatkozott a felhasznált mennyiség a munkafolyadék ciklusban, de semmilyen módon nem befolyásolja a termikus hatásfok a ciklus. Azonban a gyakorlati megvalósítása a fűtési ciklus általában alkotják nagy mennyiségben esetleg korlátozott hőállósága a felhasznált anyagok minimalizálása a méretei a mechanizmusok végző kompressziós és expanziós a munkaközeg.
A gyakorlatban, a súrlódás és a turbulencia oka:
- Nonadiabatic tömörítés: egy adott teljes nyomás arány a kompresszor ürítési hőmérséklet meghaladja az ideális.
- Nonadiabatic bővítése bár a turbina hőmérséklet lecsökken, a munkához szükséges, hogy a kompresszor nem befolyásolja, a nyomás arány magasabb, ennek eredményeként a terjeszkedés nem elég, hogy hasznos munkát.
- Nyomásveszteség a légbeömlő, égéstér és kimenet: Ennek eredményeként a terjeszkedés nem elég, hogy hasznos munkát.
Mint minden gyűrűs hőerőgépek, a magasabb az égési hőmérséklet, annál nagyobb a hatásfok. A korlátozó tényező az a képesség, acél, nikkel, kerámia, vagy egyéb anyagok, amelyek alkotják a motor, a hő és nyomás. Sok a mérnöki célzó fejlesztések, hogy távolítsa el a hőt a turbina alkatrészek. A legtöbb turbinákat is megpróbálja visszaállítani a hő a kipufogógázok, ami különben kárba vész.
Rekuperátorok - hőcserélős hogy hőt kimeríti a sűrített levegő az égés előtt. A kombinált ciklusú rendszer, hő átadódik gőzturbinák. És a kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés (CHP) használ hulladékhő melegvíz-készítésre.
Mechanikailag gázturbina lehet lényegesen egyszerűbb, mint a belső égésű motorok. Egyszerű turbina egy mozgó rész: szár / kompresszor / turbina / alternatív Rotorszerelő (lásd az alábbi képet). Anélkül, figyelembe véve az üzemanyag rendszert.
4. ábra. Ez a gép egy egyfokozatú radiális kompresszor,
turbina, hőcserélő és a levegő csapágyak.
Fejlettebb turbina (azok a korszerű hajtóművek) lehet több tengely (tekercsek), több száz turbina lapátok, a mozgó pengék az állórész és kiterjedt rendszere összetett csővezetékek, hőcserélők és égésteret.
Általában minél kisebb a motor, annál nagyobb a forgási sebesség a tengely (ek) fenntartásához szükséges maximális lineáris sebessége a pengék.
A maximális sebesség a turbinalapátok meghatároz egy maximális nyomást, hogy lehet elérni, így a maximális teljesítmény, függetlenül a motor méretét. Jet motor forgatja körülbelül 10000 fordulat / perc, a mikro-turbina - amelynek mértéke mintegy 100.000 fordulat / perc.