Qaz Turbin vs Buxar Turbin
Turbinlər rotor mexanizmlərindən istifadə etməklə axan mayenin enerjisini mexaniki enerjiyə çevirmək üçün istifadə edilən turbo maşınlar sinfidir. Turbinlər, ümumiyyətlə, mayenin istilik və ya kinetik enerjisini işə çevirir. Qaz turbinləri və buxar turbinləri istilik turbo mexanizmləridir, burada iş işçi mayenin entalpiyasının dəyişməsindən yaranır; yəni təzyiq şəklində olan mayenin potensial enerjisi mexaniki enerjiyə çevrilir.
Maye axınının istiqamətinə görə turbinlər eksenel axın turbinlərinə və radial axın turbinlərinə bölünür. Texniki cəhətdən bir turbin, kompressorun əks işi olan təzyiqin azalması ilə mexaniki iş çıxışını təmin edən genişləndiricidir. Bu məqalə bir çox mühəndislik tətbiqlərində daha çox yayılmış eksenel axın turbin növünə diqqət yetirir.
Oxsal axın turbininin əsas strukturu enerji çıxararkən mayenin davamlı axmasına imkan vermək üçün nəzərdə tutulub. İstilik turbinlərində işləyən maye, yüksək temperatur və təzyiq altında şafta bərkidilmiş fırlanan diskə quraşdırılmış bucaqlı bıçaqlardan ibarət bir sıra rotorlar vasitəsilə yönəldilir. Hər bir rotor diskləri arasında maye axınına başlıq və bələdçi rolunu oynayan stasionar bıçaqlar quraşdırılmışdır.
Buxar Turbin haqqında ətraflı
Mexanik işlərin görülməsi üçün buxardan istifadə konsepsiyası uzun müddət istifadə olunsa da, müasir buxar turbinini 1884-cü ildə ingilis mühəndisi Ser Çarlz Parsons dizayn etmişdir.
Buxar turbin işçi maye kimi qazandan gələn təzyiqli buxardan istifadə edir. Turbinə daxil olan həddindən artıq qızdırılan buxar rotorların qanadları vasitəsilə hərəkət edərkən təzyiqini (entalpiyasını) itirir və rotorlar birləşdirildikləri şaftı hərəkət etdirirlər. Buxar turbinləri gücü hamar, sabit sürətlə verir və buxar turbininin istilik səmərəliliyi pistonlu mühərrikdən daha yüksəkdir. Buxar turbininin işləməsi yüksək RPM vəziyyətlərində optimaldır.
Ciddi şəkildə, turbin, Rankine dövrü ilə ideal şəkildə modelləşdirilən enerji istehsalı üçün istifadə edilən tsiklik əməliyyatın yalnız bir komponentidir. Qazanlar, istilik dəyişdiriciləri, nasoslar və kondensatorlar da əməliyyatın komponentləridir, lakin turbinin hissələri deyil.
Müasir günlərdə buxar turbinlərinin əsas istifadəsi elektrik enerjisi istehsalı üçün nəzərdə tutulub, lakin 20-ci əsrin əvvəllərində buxar turbinləri gəmilər və lokomotiv mühərrikləri üçün elektrik stansiyası kimi istifadə olunurdu. İstisna olaraq, dizel mühərriklərinin praktiki olmadığı bəzi dəniz hərəkət sistemlərində, məsələn, təyyarə daşıyıcıları və su altı qayıqlarda buxar mühərrikləri hələ də istifadə olunur.
Qaz Turbin haqqında ətraflı
Qaz turbinli mühərrik və ya sadəcə qaz turbin daxili yanma mühərrikidir və işçi maye kimi hava kimi qazlardan istifadə edir. Qaz turbininin işinin termodinamik aspekti ideal şəkildə Brayton dövrü ilə modelləşdirilmişdir.
Qaz turbinli mühərrik, buxar turbinindən fərqli olaraq, bir neçə əsas komponentdən ibarətdir; bunlar daxili yanma mühərrikinin müxtəlif vəzifələrini yerinə yetirmək üçün fırlanan val boyunca yığılmış kompressor, yanma kamerası və turbindir. Girişdən qaz qəbulu əvvəlcə eksenel kompressor istifadə edərək sıxılır; sadə turbinin tam əksini yerinə yetirir. Təzyiqli qaz daha sonra diffuzor (diversion nozzle) mərhələsindən keçir və bu mərhələdə qaz öz sürətini itirir, lakin temperaturu və təzyiqi daha da artırır.
Növbəti mərhələdə qaz yanma kamerasına daxil olur, burada yanacaq qazla qarışdırılır və alışır. Yanma nəticəsində qazın temperaturu və təzyiqi inanılmaz yüksək səviyyəyə qalxır. Bu qaz daha sonra turbin bölməsindən keçir və keçərkən şafta fırlanma hərəkəti yaradır. Orta ölçülü qaz turbinləri milin fırlanma sürətini 10.000 rpm-ə qədər, kiçik turbinlər isə 5 dəfə çox istehsal edə bilər.
Qaz turbinləri fırlanma momenti (fırlanan val vasitəsilə), itələmə (yüksək sürətli qaz egzozu ilə) və ya hər ikisini birlikdə istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər. Birinci halda, buxar turbinində olduğu kimi, şaftın verdiyi mexaniki iş sadəcə yüksək temperatur və təzyiqli qazın entalpiyasının (təzyiqinin) çevrilməsidir. Şaft işinin bir hissəsi kompressoru daxili mexanizm vasitəsilə idarə etmək üçün istifadə olunur. Qaz turbininin bu forması əsasən elektrik enerjisi istehsalı üçün və çənlər və hətta avtomobillər kimi nəqliyyat vasitələri üçün elektrik stansiyaları kimi istifadə olunur. ABŞ M1 Abrams tankı elektrik stansiyası kimi qaz turbinli mühərrikdən istifadə edir.
İkinci halda, sürəti artırmaq üçün yüksək təzyiqli qaz birləşən başlıq vasitəsilə yönəldilir və itələmə işlənmiş qaz tərəfindən yaradılır. Bu tip qaz turbininə tez-tez reaktiv mühərrik və ya hərbi qırıcı təyyarələri gücləndirən turbojet mühərrik deyilir. Turbofan yuxarıdakıların təkmil variantıdır və həm təkan, həm də iş generasiyasının birləşməsi turbovintli mühərriklərdə istifadə olunur, burada val işi pervaneyi idarə etmək üçün istifadə olunur.
Xüsusi tapşırıqlar üçün nəzərdə tutulmuş qaz turbinlərinin bir çox variantları mövcuddur. Yüksək gücə çəki nisbətinə, daha az vibrasiyaya, yüksək işləmə sürətinə və etibarlılığına görə digər mühərriklərə (əsasən pistonlu mühərriklərə) üstünlük verilir. Tullantıların istiliyi demək olar ki, tamamilə egzoz kimi xaric olunur. Elektrik enerjisi istehsalında bu tullantı istilik enerjisi buxar turbinini işə salmaq üçün suyu qaynatmaq üçün istifadə olunur. Proses kombinə edilmiş elektrik enerjisi istehsalı kimi tanınır.
Buxar Turbin və Qaz Turbin arasındakı fərq nədir?
• Buxar turbin işçi maye kimi yüksək təzyiqli buxardan, qaz turbin isə işçi maye kimi havadan və ya başqa qazdan istifadə edir.
• Buxar turbini əsasən iş çıxışı kimi fırlanma momentini çatdıran genişləndiricidir, qaz turbin isə kompressor, yanma kamerası və işi fırlanma anı və ya təkan kimi çatdırmaq üçün siklik əməliyyatı yerinə yetirən turbinin birləşdirilmiş cihazıdır.
• Buxar turbini Rankine dövrünün yalnız bir addımını yerinə yetirən komponentdir, qaz turbinli mühərrik isə bütün Brayton dövrəsini icra edir.
• Qaz turbinləri iş gücü kimi ya fırlanma anı, ya da təkan verə bilər, buxar turbinləri isə demək olar ki, hər zaman iş çıxışı kimi fırlanma anı verir.
• Qaz turbinlərinin daha yüksək işləmə temperaturlarına görə qaz turbinlərinin səmərəliliyi buxar turbinindən xeyli yüksəkdir. (Qaz turbinləri ~1500 0C və buxar turbinləri ~550 0C)
• Qaz turbinləri üçün tələb olunan yer buxar turbininin işindən xeyli azdır, çünki buxar turbininə istilik əlavə etmək üçün xaricdən qoşulmalı olan qazanlar və istilik dəyişdiriciləri tələb olunur.
• Qaz turbinləri daha çox yönlüdür, çünki bir çox yanacaq istifadə edilə bilər və davamlı olaraq qidalanmalı olan işçi maye hər yerdə (hava) hazırdır. Digər tərəfdən, buxar turbinləri əməliyyat üçün böyük miqdarda su tələb edir və buzlanma səbəbindən aşağı temperaturlarda problemlər yaradır.
