Különbség a gázturbina és a gőzturbina között

Gázturbina vs gőzturbina

A turbinák olyan turbógépek osztálya, amelyeket az áramló folyadék energiájának a rotor mechanizmusok segítségével mechanikai energiává történő átalakítására használnak. A turbinák általában konvertálják a folyadék hő- vagy kinetikus energiáját munkássá. A gázturbinák és a gőzturbinák termikus turbógépek, amelyekben a munka a munkafolyadék entalpiaváltozásából származik; vagyis a folyadék potenciális energiája nyomás formájában mechanikai energiává alakul.

A folyadékáramlás iránya alapján a turbinákat axiális áramlású és sugárirányú áramlású turbinákba soroljuk. A turbina technikailag egy expander, amely a nyomáscsökkenés révén mechanikus teljesítményt biztosít, ami a kompresszor ellentétes működése. Ez a cikk az axiális áramlású turbina típusára összpontosít, amely sok műszaki alkalmazásban gyakoribb.

Az axiális áramlású turbina alapszerkezetét úgy tervezték, hogy lehetővé tegye a folyamatos folyadékáramot az energia kinyerése közben. Termikus turbinákban a munkafolyadékot magas hőmérsékleten és nyomáson a rotorok sorozatán keresztül vezetik, amelyek szögletes pengékből állnak, és a tengelyhez rögzített forgó korongra vannak felszerelve. Az egyes rotortárcsák között álló pengék vannak felszerelve, amelyek fúvókákként és vezetõként szolgálnak a folyadék áramlásához.

További információ a Steam Turbine-ről

Annak ellenére, hogy a gőzt mechanikai munkákhoz használják, már régóta használták, a modern gőzturbinát Sir Charles Parsons angol mérnök tervezte 1884-ben..

A gőzturbina működési folyadékként egy kazán nyomás alatt álló gőzét használja. A turbinába belépõ túlhevített gõz elveszíti nyomását (entalpia), amely a rotorok lapáin át mozog, és a rotorok mozgatják a tengelyt, amelyhez vannak csatlakoztatva. A gőzturbinák egyenletes, állandó sebességgel szolgáltatnak energiát, és a gőzturbina hőhatása magasabb, mint a dugattyús motoroké. A gőzturbina működése optimális magasabb fordulatszám-értékeknél.

Szigorúan véve, a turbina csak az energiatermeléshez használt ciklikus művelet egyetlen eleme, amelyet ideális esetben a Rankine-ciklus modellez. A kazánok, hőcserélők, szivattyúk és kondenzátorok szintén a művelet alkotóelemei, de nem képezik a turbina részét.

A mai napokban a gőzturbinákat elsődlegesen villamosenergia-előállításra használják, de a 20. század elején a gőzturbinákat hajók és mozdonymotorok erőműveként használták. Kivételként néhány tengeri meghajtórendszerben, ahol a dízelmotorok nem praktikusak, például a repülőgép-hordozókban és a tengeralattjárókban, a gőzmotorokat továbbra is használják.

További információ a gázturbináról

A gázturbina motor vagy egyszerűen egy gázturbina egy olyan belső égésű motor, amely munkafolyadékként gázokat, például levegőt használ. A gázturbina működésének termodinamikai aspektusát ideális esetben a Brayton-ciklus modellezi.

A gázturbinás motor, a gőzturbinával ellentétben, több kulcsfontosságú elemből áll; ezek a kompresszor, az égéskamra és a turbina, amelyeket egy forgó tengely mentén szereltek össze, hogy a belső égésű motor különböző feladatait elvégezzék. A bemeneti nyílásból származó gázbevitelt először egy axiális kompresszorral tömörítik; amely pontosan ellentétesen működik egy egyszerű turbinával. A nyomás alatt álló gázt ezután egy diffúzor (eltérő fúvóka) szakaszán vezetik, amelyben a gáz elveszíti sebességét, de tovább növeli a hőmérsékletet és a nyomást.

A következő lépésben a gáz belép az égési kamrába, ahol üzemanyagot kevernek a gázzal és meggyújtják. Az égés eredményeként a gáz hőmérséklete és nyomása hihetetlenül magas szintre emelkedik. Ez a gáz ezután áthalad a turbina szakaszán, és ha áthalad, forgó mozgást hoz a tengelyhez. Egy átlagos méretű gázturbina tengely forgási sebessége akár 10000 fordulat / perc, míg a kisebb turbinák ötször annyi.

A gázturbinák felhasználhatók nyomaték (forgó tengely általi), tolóerő (nagy sebességű gázkibocsátás) vagy mindkettő együttes előállítására. Az első esetben, akárcsak a gőzturbinában, a tengely által biztosított mechanikai munka pusztán a magas hőmérsékletű és nyomás alatt álló gáz entalpia (nyomás) átalakulása. A tengely munkájának egy részét a kompresszor belső mechanizmuson keresztüli meghajtására használják. A gázturbinának ezt a formáját elsősorban villamos energia előállításához és járművek, például tartályok és akár autók erőműveiként használják. Az amerikai M1 Abrams tartály gázturbinás motort használ erőműként.

A második esetben a nagynyomású gázt egy konvergáló fúvókán keresztül vezetik a sebesség növelése érdekében, és a tolóerőt a kipufogógáz generálja. Az ilyen típusú gázturbinát gyakran sugárhajtóműnek vagy turbóhajtómotornak nevezik, amely a katonai vadászrepülőket hajtja végre. A turbóventilátor a fentiek fejlett változata, és a tolóerő és a munka generációjának kombinációját alkalmazzák a turbómotorokban is, ahol a tengelymunkát a propeller meghajtására használják.

A gázturbináknak sokféle változata létezik, amelyeket speciális feladatokra terveztek. Ezeket előnyben részesítik a többi motorral szemben (elsősorban dugattyús motorok), nagy teljesítmény / tömeg arányuk, kevesebb rezgés, nagy működési sebesség és megbízhatóság miatt. A hulladékhő szinte teljes egészében elszívódik, mint a kipufogógáz. Az elektromos áramtermelés során ezt a hulladék hőenergiát víz forralására használják fel egy gőzturbina működtetéséhez. A folyamat kombinált ciklusú energiatermelés.

Mi a különbség a gőzturbina és a gázturbina között??

• A gőzturbina nagynyomású gőzt használ munkafolyamatként, míg a gázturbina levegőt vagy más gázt használ munkafolyamatként..

• A gőzturbina alapvetően egy expander, amely nyomatékot szolgáltat mint munkateljesítmény, míg a gázturbina egy kompresszor, égési kamra és turbina kombinált berendezése, amely ciklikus műveletet hajt végre, hogy nyomatékként vagy tolóerőként szolgáljon..

• A gőzturbina csak a Rankine ciklus egyik lépését hajtja végre, míg a gázturbina motor az egész Brayton ciklust végrehajtja..

• A gázturbinák nyomatékot vagy tolóerőt adnak munkamennyiségként, míg a gőzturbinák szinte minden alkalommal nyomatékot szolgáltatnak, mint a munkateljesítmény..

• A gázturbinák hatékonysága jóval magasabb, mint a gőzturbinákon, mivel a gázturbinák magasabb üzemi hőmérséklete van. (Gázturbinák ~ 1500 0C és gőzturbinák ~ 550 0C)

• A gázturbinákhoz szükséges hely sokkal kevesebb, mint a gőzturbina működtetésénél, mivel a gőzturbinához kazánok és hőcserélők szükségesek, amelyeket a hő hozzáadásához külsőleg kell csatlakoztatni..

• A gázturbinák sokoldalúbbak, mivel sok üzemanyag használható és a folyamatosan táplálni kívánt munkafolyadék mindenhol (levegőben) rendelkezésre áll. A gőzturbinák viszont nagy mennyiségű vizet igényelnek a művelethez, és alacsonyabb hőmérsékleten problémákat okoznak a jegesedés miatt..