איך עובדת טורבינת גז?

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

טורבינת גז היא מנוע שבו, בתהליך של פעולה רציפה, האיבר הראשי של המכשיר (רוטור) ממיר את האנרגיה הפנימית של הגז (במקרים אחרים, קיטור או מים) לעבודה מכנית. במקרה זה, סילון החומר הפועל פועל על הלהבים הקבועים סביב היקף הרוטור, ומניע אותם. בכיוון זרימת הגז, הטורבינות מחולקות לצירי (גז נע במקביל לציר הטורבינה) או רדיאלי (תנועה בניצב ביחס לאותו ציר). ישנם מנגנונים בודדים ורב-שלביים כאחד.

טורבינת גז יכולה לפעול על להבים בשתי דרכים. ראשית, זהו תהליך פעיל, כאשר גז מסופק לאזור העבודה במהירויות גבוהות. במקרה זה, זרימת הגז נוטה לנוע בקו ישר, וחלק הלהב המעוגל העומד בדרכו מסיט אותו, הופך את עצמו. שנית, זהו תהליך תגובתי, כאשר קצב אספקת הגז נמוך, אך משתמשים בלחצים גבוהים. אין כמעט מנועי סילון בצורתם הטהורה, כי בטורבינות שלהם יש כוח צנטריפוגלי שפועל על הלהבים יחד עם כוח התגובה.

היכן משתמשים בטורבינת הגז כיום? עקרון הפעולה של המכשיר מאפשר להשתמש בו עבור כוננים של גנרטורים זרם חשמלי, מדחסים וכו 'טורבינות מסוג זה נמצאות בשימוש נרחב בהובלה (מתקני טורבינת גז בספינה). בהשוואה לאנלוגים לקיטור, יש להם משקל וממדים קטנים יחסית, הם אינם דורשים סידור של חדר דוודים, יחידת עיבוי.

טורבינת הגז מוכנה לפעולה די מהר לאחר ההפעלה, מפתחת הספק מלא תוך כ-10 דקות, קלה לתחזוקה, דורשת מעט מים לקירור. בניגוד למנועי בעירה פנימית, אין לו השפעות אינרציאליות ממנגנון הארכובה. מפעל טורבינת גז קצר פי אחד וחצי ממנועי דיזל ויותר מפעמיים קל יותר. למכשירים יש את היכולת לפעול על דלק באיכות נמוכה. האיכויות שלעיל מאפשרות לשקול מנועים בעלי עניין מיוחד מסוג זה עבור רחפות ורחפנים.

לטורבינת הגז כמרכיב העיקרי של המנוע יש מספר חסרונות משמעותיים. ביניהם מצוין רעש גבוה, פחות מזה של מנועי דיזל, יעילות, פרק זמן קצר של פעולה בטמפרטורות גבוהות (אם מדיום הגז בו נעשה שימוש בטמפרטורה של כ-1100 עד 750 שעות בממוצע).

היעילות של טורבינת גז תלויה במערכת שבה היא משמשת. למשל מכשיריםבשימוש בתעשיית החשמל עם טמפרטורה התחלתית של גזים מעל 1300 מעלות צלזיוס, עם יחס דחיסת אוויר במדחס של לא יותר מ-23 ולא פחות מ-17, בעלי מקדם של כ-38.5% בפעולות אוטונומיות. טורבינות כאלה אינן נפוצות במיוחד ומשמשות בעיקר לכיסוי שיאי עומס במערכות חשמל. כיום פועלות במספר תחנות כוח תרמיות ברוסיה כ-15 טורבינות גז בהספק של עד 30 מגוואט. במפעלים רב-שלביים מושגת יעילות גבוהה בהרבה (כ-0.93) הודות ליעילות הגבוהה של אלמנטים מבניים.