გაზის ტურბინა ორთქლის ტურბინის წინააღმდეგ
ტურბინები არის ტურბო მანქანების კლასი, რომელიც გამოიყენება როტორული მექანიზმების გამოყენებით მომდინარე სითხეში ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გადაქცევისთვის. ტურბინები, ზოგადად, გარდაქმნის სითხის თერმულ ან კინეტიკურ ენერგიას სამუშაოდ. გაზის ტურბინები და ორთქლის ტურბინები არის თერმული ტურბო მანქანა, სადაც სამუშაო წარმოიქმნება სამუშაო სითხის ენთალპიის ცვლილების შედეგად; ანუ სითხის პოტენციური ენერგია წნევის სახით გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად.
სითხის ნაკადის მიმართულებიდან გამომდინარე, ტურბინები იყოფა ღერძულ დინების ტურბინებად და რადიალური ნაკადის ტურბინებად.ტექნიკურად, ტურბინა არის ექსპანდერი, რომელიც აწვდის მექანიკურ მუშაობას წნევის შემცირებით, რაც კომპრესორის საპირისპირო მოქმედებაა. ეს სტატია ფოკუსირებულია ღერძული ნაკადის ტურბინის ტიპზე, რომელიც უფრო გავრცელებულია ბევრ საინჟინრო პროგრამაში.
ღერძული ნაკადის ტურბინის ძირითადი სტრუქტურა შექმნილია იმისთვის, რომ უზრუნველყოს სითხის უწყვეტი ნაკადი ენერგიის მოპოვებისას. თერმოტურბინებში სამუშაო სითხე მაღალ ტემპერატურაზე და წნევაზე მიმართულია როტორების სერიის მეშვეობით, რომელიც შედგება ლილვზე დამაგრებულ მბრუნავ დისკზე დამაგრებული დახრილი პირებისგან. თითოეულ როტორ დისკს შორის დამონტაჟებულია სტაციონარული პირები, რომლებიც მოქმედებენ როგორც საქშენები და სითხის ნაკადის გზამკვლევი.
მეტი ორთქლის ტურბინის შესახებ
მიუხედავად იმისა, რომ მექანიკური სამუშაოების შესასრულებლად ორთქლის გამოყენების კონცეფცია დიდი ხნის განმავლობაში გამოიყენებოდა, თანამედროვე ორთქლის ტურბინა დააპროექტა ინგლისელმა ინჟინერმა სერ ჩარლზ პარსონმა 1884 წელს.
ორთქლის ტურბინა მუშა სითხედ იყენებს ქვაბის წნევით ორთქლს.ტურბინაში შემავალი ზეგახურებული ორთქლი კარგავს თავის წნევას (ენთალპიას) მოძრაობს როტორების პირებში, ხოლო როტორები მოძრაობენ ლილვს, რომელზეც ისინი არიან დაკავშირებული. ორთქლის ტურბინები აწვდიან ენერგიას გლუვი, მუდმივი სიჩქარით და ორთქლის ტურბინის თერმული ეფექტურობა უფრო მაღალია, ვიდრე ორმხრივი ძრავის. ორთქლის ტურბინის მუშაობა ოპტიმალურია უფრო მაღალი ბრუნის პირობებში.
მკაცრად, ტურბინა არის ციკლური მუშაობის მხოლოდ ერთი კომპონენტი, რომელიც გამოიყენება ელექტროენერგიის წარმოებისთვის, რომელიც იდეალურად არის მოდელირებული რანკინის ციკლით. ქვაბები, სითბოს გადამცვლელები, ტუმბოები და კონდენსატორები ასევე არის მუშაობის კომპონენტები, მაგრამ არ არიან ტურბინის ნაწილები.
თანამედროვე დღეებში, ორთქლის ტურბინების პირველადი გამოყენება ელექტროენერგიის წარმოებისთვისაა, მაგრამ მე-20 საუკუნის დასაწყისში ორთქლის ტურბინები გამოიყენებოდა, როგორც გემებისა და ლოკომოტივის ძრავების ელექტროსადგური. როგორც გამონაკლისი, ზოგიერთ საზღვაო ძრავის სისტემაში, სადაც დიზელის ძრავები არაპრაქტიკულია, როგორიცაა თვითმფრინავების მატარებლები და წყალქვეშა ნავები, კვლავ გამოიყენება ორთქლის ძრავები.
მეტი გაზის ტურბინის შესახებ
გაზის ტურბინის ძრავა ან უბრალოდ გაზის ტურბინა არის შიდა წვის ძრავა, რომელიც იყენებს გაზებს, როგორიცაა ჰაერი, როგორც სამუშაო სითხე. გაზის ტურბინის მუშაობის თერმოდინამიკური ასპექტი იდეალურად არის მოდელირებული ბრეიტონის ციკლით.
გაზის ტურბინის ძრავა, ორთქლის ტურბინისგან განსხვავებით, შედგება რამდენიმე ძირითადი კომპონენტისგან; ეს არის კომპრესორი, წვის კამერა და ტურბინა, რომლებიც აწყობილია მბრუნავი ლილვის გასწვრივ შიდა წვის ძრავის სხვადასხვა ამოცანების შესასრულებლად. შესასვლელიდან გაზის მიღება პირველად შეკუმშულია ღერძული კომპრესორის გამოყენებით; რომელიც ასრულებს უბრალო ტურბინის საპირისპიროს. ზეწოლის ქვეშ გაზი შემდეგ მიემართება დიფუზორის (განსხვავებული საქშენის) საფეხურზე, რომლის დროსაც გაზი კარგავს თავის სიჩქარეს, მაგრამ კიდევ უფრო ზრდის ტემპერატურასა და წნევას.
შემდეგ ეტაპზე გაზი შედის წვის პალატაში, სადაც საწვავი ურევენ გაზს და ენთება. წვის შედეგად გაზის ტემპერატურა და წნევა წარმოუდგენლად მაღალ დონემდე იზრდება.ეს გაზი შემდეგ გადის ტურბინის განყოფილებაში და გავლისას წარმოქმნის ბრუნვის მოძრაობას ლილვისკენ. საშუალო ზომის გაზის ტურბინა აწარმოებს ლილვის ბრუნვის სიჩქარეს 10,000 RPM-მდე, ხოლო პატარა ტურბინები შეიძლება აწარმოონ 5-ჯერ მეტი.
გაზის ტურბინები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბრუნვის წარმოებისთვის (მბრუნავი ლილვით), ბიძგი (მაღალი სიჩქარით გაზის გამონაბოლქვი) ან ორივე ერთად. პირველ შემთხვევაში, ისევე როგორც ორთქლის ტურბინაში, ლილვის მიერ მიწოდებული მექანიკური სამუშაო მხოლოდ მაღალი ტემპერატურისა და წნევის გაზის ენთალპიის (წნევის) ტრანსფორმაციაა. ლილვის მუშაობის ნაწილი გამოიყენება კომპრესორის გადასაადგილებლად შიდა მექანიზმით. გაზის ტურბინის ეს ფორმა ძირითადად გამოიყენება ელექტროენერგიის წარმოებისთვის და ელექტროსადგურებად ისეთი მანქანებისთვის, როგორიცაა ტანკები და მანქანებიც კი. ამერიკული M1 Abrams ავზი ელექტროსადგურად იყენებს გაზის ტურბინის ძრავას.
მეორე შემთხვევაში, მაღალი წნევის გაზი მიმართულია კონვერტაციული საქშენის მეშვეობით სიჩქარის გასაზრდელად, ხოლო ბიძგი წარმოიქმნება გამონაბოლქვი აირით.ამ ტიპის გაზის ტურბინას ხშირად უწოდებენ რეაქტიულ ძრავას ან ტურბორეაქტიულ ძრავას, რომელიც კვებავს სამხედრო მოიერიშე თვითმფრინავებს. ტურბოფენი ზემოაღნიშნულის მოწინავე ვარიანტია და როგორც ბიძგების, ისე სამუშაო წარმოქმნის კომბინაცია გამოიყენება ტურბოპროპის ძრავებში, სადაც ლილვის მუშაობა გამოიყენება პროპელერის გასატარებლად.
არსებობს გაზის ტურბინების მრავალი ვარიანტი, რომლებიც შექმნილია კონკრეტული ამოცანებისთვის. ისინი უპირატესობას ანიჭებენ სხვა ძრავებს (ძირითადად ორმხრივი ძრავებს) მათი მაღალი სიმძლავრის და წონის თანაფარდობის, ნაკლები ვიბრაციის, მუშაობის მაღალი სიჩქარისა და საიმედოობის გამო. ნარჩენი სითბო თითქმის მთლიანად გამოიყოფა გამონაბოლქვის სახით. ელექტროენერგიის გამომუშავებისას, ეს ნარჩენი თერმული ენერგია გამოიყენება წყლის მოსადუღებლად ორთქლის ტურბინის გასაშვებად. პროცესი ცნობილია როგორც კომბინირებული ციკლის ენერგიის გამომუშავება.
რა განსხვავებაა ორთქლის ტურბინასა და გაზის ტურბინას შორის?
• ორთქლის ტურბინა იყენებს მაღალი წნევის ორთქლს, როგორც სამუშაო სითხეს, ხოლო გაზის ტურბინა იყენებს ჰაერს ან სხვა გაზს, როგორც სამუშაო სითხეს.
• ორთქლის ტურბინა ძირითადად არის ექსპანდერი, რომელიც აწვდის ბრუნს სამუშაოს გამოსავალად, ხოლო გაზის ტურბინა არის კომპრესორის, წვის კამერისა და ტურბინის კომბინირებული მოწყობილობა, რომელიც ახორციელებს ციკლურ ოპერაციას, რათა მოახდინოს სამუშაო ბრუნვის ან ბიძგის სახით.
• ორთქლის ტურბინა არის კომპონენტი, რომელიც ასრულებს რანკინის ციკლის მხოლოდ ერთ საფეხურს, ხოლო გაზის ტურბინის ძრავა ასრულებს ბრეიტონის მთელ ციკლს.
• გაზის ტურბინებს შეუძლიათ გამოიტანონ ბრუნი ან ბიძგი, როგორც სამუშაო გამომავალი, ხოლო ორთქლის ტურბინები თითქმის ყოველთვის აწვდიან ბრუნვას, როგორც სამუშაო გამომავალი.
• გაზის ტურბინების ეფექტურობა გაცილებით მაღალია, ვიდრე ორთქლის ტურბინები, გაზის ტურბინების უფრო მაღალი სამუშაო ტემპერატურის გამო. (გაზის ტურბინები ~1500 0C და ორთქლის ტურბინები ~550 0C)
• გაზის ტურბინებისთვის საჭირო სივრცე გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ორთქლის ტურბინის მუშაობა, რადგან ორთქლის ტურბინას სჭირდება ქვაბები და სითბოს გადამცვლელები, რომლებიც უნდა იყოს დაკავშირებული გარედან სითბოს დასამატებლად.
• გაზის ტურბინები უფრო მრავალმხრივია, რადგან ბევრი საწვავის გამოყენებაა შესაძლებელი და სამუშაო სითხე, რომელიც მუდმივად უნდა იკვებებოდეს, ხელმისაწვდომია ყველგან (ჰაერი). მეორეს მხრივ, ორთქლის ტურბინებს ფუნქციონირებისთვის დიდი რაოდენობით წყალი ესაჭიროებათ და ყინვის გამო დაბალ ტემპერატურაზე პრობლემებს იწვევს.
