نگرش كلی بر توربین‌های گاز

نگرش كلی بر توربین‌های گاز

دنیای توربین گاز اگر چه دنیای جوانی است لیكن با وسعت كاربردی كه از خود نشان داده، خود را در عرصه‌ی تكنیك مطرح كرده است زمینه‌های كاربرد توربین‌های گاز در نیروگاه‌ها و به‌خصوص در مواردی كه فوریت در نصب و بارگیری مدنظر است می‌باشد

نگرش كلی بر توربین‌های گاز 

دنیای توربین گاز اگر چه دنیای جوانی است لیكن با وسعت كاربردی كه از خود نشان داده، خود را در عرصه‌ی تكنیك مطرح كرده است . زمینه‌های كاربرد توربین‌های گاز در نیروگاه‌ها و به‌خصوص در مواردی كه فوریت در نصب و بارگیری مدنظر است می‌باشد. همچنین‌ به عنوان پشتیبان واحد بخار و نیز مواقعی كه شبكه سراسری برق از دست می‌رود یعنی در خاموشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مضافاً این‌كه توربوكمپرسورها كه از انرژی حاصله روی محور توربین برای تراكم و بالا بردن فشار گاز استفاده می‌شود، در سكوهای دریایی ، هواپیماها و ترن‌ها استفاده می‌شود .

مختصری از سرگذشت توربین‌های گاز از سال 1791 میلادی تا به امروز به‌شرح زیر می‌باشد .

اولین نمونه توربین گاز در سال 1791 توسط Jonh  Barber ساخته شد . نمونه بعدی در سال 1872 توسط Stolze ساخته شد كه شامل یك كمپرسور جریان محوری چند مرحله‌ای به هم‌راه یك توربین عكس‌العملی چند مرحله‌ای بود كه یك اتاق احتراق نیز در آن قرار داشت . اولین نمونه آمریكایی آن در 24 ژوئن 1895 توسط Charles  G.Guritis  ساخته شد. اما اولین بهره‌برداری و تست واقعی از توربین گاز در سال 1900 م بوسیله Stolz صورت گرفت كه راندمان آن بسیار پایین بود . در همین سال ها در پاریس یك توربین گاز بوسیله برادرانArmangand ساخته شد كه دارای نسبت فشار تقریبی 4 و چرخ كوریتس به ابعاد 5/93 سانتی‌متر قطر با سرعت rpm 4250 بود كه دمای ورودی به توربین حدود  560اندازه‌گیری شد و راندمان آن در حدود 3% بود. H.Holzwarth  اولین توربین گاز با بهره اقتصادی بالا را طراحی كرد، كه در آن از سیكل احتراق بدون پیش‌تراكم استفاده می‌‌شد و قسمت اصلی یك ماشین دوار با تراكم متناوب بود.

هم‌چنین Stanford  سال 1919 یك توربین گاز كه دارای سوپر شارژر بود، ساخت كه در هواپیما نیز از آن استفاده شد. اولین توربین گازی كه برای تولید قدرت مورد استفاده قرار گرفت به‌وسیله Brown Boveri  ساخته شد. وی از یك توربین گاز برای راندن هواپیما استفاده كرد. هم‌چنین در سال 1939 م، وی یك توربین گاز با خروجی MW 4 ساخت كه بر اساس سیكل ساده طراحی شده بود و كاركرد پایینی داشت. این توربین تنها به مدت 1200 ساعت مورد بهره‌برداری قرارگرفت و عیوب مكانیكی فراوان داشت . از جمله اصلاحات وی برروی توربین ، بالا بردن راندمان آن به میزان 18% بود.

در انگلستان گروهی به سرپرستی Whittle در سال‌‌ 1936 ‌م یك كمپرسور سانتریفوژ‌تك مرحله‌ای با ورودی دوطرفه و یك توربین تك‌ مرحله‌ای كوپل شده به ‌آن را به هم‌‌راه یك اتاق طراحی كردند. اما با تست این موتور نتایج چندان راضی‌كننده‌ای به‌دست نیامد. در سال 1935‌م در آلمان شخصی به‌نام Hans  Von یك توربوجت با كمپرسور سانتریفوژ ساخت كه از مزایای خوبی نسبت به نمونه‌های قبلی برخوردار بود. در آمریكا كمپانیAlis Chalmers اصلاحات فراوانی برروی راندمان توربین‌های گاز و كمپرسورها انجام داد و راندمان كمپرسور را به 70% - 65% و راندمان توربین را به 65% -60% رسانید.

در سال 1941‌م كمپانی  British  Wellond یك توربوجت ساخت كه در هواپیما مورد استفاده قرار گرفت . این توربوجت با آب خنك‌كاری می‌شد. در سال 1942‌م كمپانی German Jumo یك توربوجت ساخت كه در جنگ جهانی دوم نیز از آن استفاده شد. در این سال‌ها استفاده از موتور توربوجت برای هواپیماها رشد فزاینده‌ای به خود گرفت و هواپیماهای جنگی بسیاری در آمریكا، آلمان و انگلیس ساخته شد. در سال 1941‌م در سوئیس از یك توربین گاز برای راه‌اندازی لوكوموتیو استفاده شد كه دارای قدرت 1700 اسب بخار و راندمان 4/18% به هم‌راه بازیاب حرارتی بود. 

1-2- مقایسه نیروگاه گازی با نیروگاه‌های دیگر

شكل (1-2) مقایسه میزان حرارت در چهار نمونه سیكل داده شده را نشان می‌دهد.

باتوجه به شكل (1-2) بدیهی است كه هرچه درجه حرارت توربین افزایش می‌یابد میزان حرارت بیش‌تر جلب توجه می‌كند.

بعضی از عوامل قابل ملاحظه در تصمیم‌گیری برای انتخاب نوع نیروگاه كه متناسب با نیازهای موجود باشند، عبارتند از:

1-هزینه سرمایه‌گذاری

2-زمان لازم از برنامه‌ریزی و طراحل تا اتمام كار هزینه‌های تعمیراتی و هزینه‌های سوخت. 

توربین گاز كم‌ترین هزینه تعمیراتی و سرمایه‌گذاری را دارد. هم‌چنین سریع‌تر از هر نوع نیروگاه دیگری اتمام می‌یابد و به مرحله بهره‌برداری می‌رسد. 

از معایب آن می‌توان به اتلاف حرارتی زیاد اشاره كرد

1-3 – فرآیند توربین‌های گاز 

توربین گاز قدرت را از طریق به‌كار بردن انرژی گازهای سوخته و هوا كه دما و فشار زیادی دارند، با منبسط‌كردن آن در چندین طبقه از پره‌های ثابت و متحرك، تولید می‌كند. برای تولید فشار زیاد ( از 4 تا 13 اتمسفر) در سیال عامل كار، كه برای تراكم لازم می‌باشد، از كمپرسور استفاده می‌شود. برای تولید قدرت زیاد، به‌جریان زیادی از سیال و سرعت زیاد آن نیاز می‌شود كه برای این كار از كمپرسور گریز از مركز یا كمپرسور جریان محوری استفاده می‌شود. كمپرسور توسط توربین به حركت در می‌آید و روی همین اصل محور آن‌ها به‌هم متصل می‌گردد. اگر پس از عمل تراكم روی سیال عامل كار، سیال فوق در توربین منبسط گردد، با فرض نبودن تلفات در كمپرسور و توربین همان مقدار كار كه صرف تراكم شده است، توسط توربین به‌دست می‌آید و در نتیجه كار خالص صفر خواهد بود. ولی كار تولیدی توربین را می‌توان با اضافه‌كردن حجم سیال عامل كار در فشار ثابت، یا افزایش فشار آن در حجم ثابت، افزایش داد.

هر یك از از دو روش فوق را می‌توان با بالا بردن دمای سیال عامل كار، پس از متراكم ساختن آن به‌كار برد. برای بالا بردن دمای سیال عامل كار، یك اتاق احتراق لازم است كه در آن هوا و سوخت محترق گردند تا موجب افزایش دمای سیال عمل كار بشود. 

به این‌ترتیب، یك سیكل ساده توربین گاز شامل كمپرسور، اتاق احتراق و توربین می‌باشد. نظر به این‌كه محور كمپرسور به توربین متصل شده است، كمپرسور مقداری از كار تولید شده توسط توربین را جذب می‌كند، و بازده را پایین می‌آورد. بنابراین كار خالص، اختلاف بین كارتوربین و كار لازم برای گرداندن كمپرسور خواهد بود. 

نوع فایل:word

سایز :8.99 KB

تعداد صفحه : 80

برچسب ها : نگرش كلی بر توربین‌های گاز , نگرش كلی بر توربین‌های گاز , توربین‌های گاز , نیروگاه‌ها , محور توربین , كمپرسور , هواپیما , سانتریفوژ‌تك , هزینه سرمایه‌گذاری , هزینه تعمیراتی , تحقیق , جزوه , مقاله , پایان نامه , پروژه , دانلود تحقیق , دانلود جزوه , دانلود مقاله