Gasturbine vs Stoomturbine
Turbines is 'n klas turbo-masjinerie wat gebruik word om die energie in 'n vloeiende vloeistof in meganiese energie om te skakel deur die gebruik van rotormeganismes. Turbines, oor die algemeen, sit óf termiese óf kinetiese energie van die vloeistof om in werk. Gasturbines en stoomturbines is termiese turbomasjinerie, waar die werk gegenereer word uit die entalpieverandering van die werkvloeistof; dit wil sê die potensiële energie van die vloeistof in die vorm van druk word omgeskakel in meganiese energie.
Baseer op die rigting van die vloeistofvloeiturbines word in aksiale vloeiturbines en radiale vloeiturbines gekategoriseer. Tegnies is 'n turbine 'n expander, wat meganiese werk lewer deur die afname in druk, wat die teenoorgestelde werking van die kompressor is. Hierdie artikel fokus op die tipe aksiale vloeiturbine, wat meer algemeen in baie ingenieurstoepassings voorkom.
Die basiese struktuur van 'n aksiale vloeiturbine is ontwerp om 'n deurlopende vloei van vloeistof toe te laat terwyl die energie onttrek word. In termiese turbines word die werkvloeistof by 'n hoë temperatuur en 'n druk deur 'n reeks rotors gerig wat bestaan uit hoekige lemme gemonteer op 'n roterende skyf wat aan die as geheg is. Tussen elke rotorskywe is stilstaande lemme gemonteer, wat dien as spuitpunte en leiers na die vloeistofvloei.
Meer oor Steam Turbine
Al is die konsep van die gebruik van stoom om meganiese werk te doen al lank gebruik, is die moderne stoomturbine in 1884 deur die Engelse ingenieur Sir Charles Parsons ontwerp.
Die stoomturbine gebruik stoom onder druk van 'n ketel as die werkvloeistof. Die oorverhitte stoom wat die turbine binnedring, verloor sy druk (entalpie) wat deur die lemme van die rotors beweeg, en die rotors beweeg die as waaraan hulle gekoppel is. Stoomturbines lewer krag teen 'n gladde, konstante tempo, en die termiese doeltreffendheid van 'n stoomturbine is hoër as dié van 'n resiprokerende enjin. Die werking van stoomturbine is optimaal by hoër RPM-toestande.
Streng, die turbine is slegs 'n enkele komponent van die sikliese werking wat vir kragopwekking gebruik word, wat ideaal deur die Rankine-siklus gemodelleer word. Die ketels, hitteruilers, pompe en kondensators is ook komponente van die werking, maar is nie dele van die turbine nie.
In moderne dae is die primêre gebruik van die stoomturbines vir die opwekking van elektriese krag, maar aan die vroeë 20ste eeu is stoomturbines as die kragsentrale vir skepe en lokomotiefenjins gebruik. As 'n uitsondering, in sommige mariene aandrywingstelsels waar die dieselenjins onprakties is, soos vliegdekskepe en duikbote, word die stoomenjins steeds gebruik.
Meer oor Gasturbine
Gasturbine-enjin of bloot 'n gasturbine is 'n binnebrandenjin wat gasse soos lug as die werkvloeistof gebruik. Termodinamiese aspek van die werking van die gasturbine word ideaal gemodelleer deur die Brayton-siklus.
Gasturbine-enjin, anders as die stoomturbine, bestaan uit verskeie sleutelkomponente; dit is die kompressor, verbrandingskamer en turbine, wat langs 'n roterende as saamgestel is om verskillende take van 'n binnebrandenjin te verrig. Gasinlaat vanaf die inlaat word eers saamgepers met 'n aksiale kompressor; wat presies die teenoorgestelde van 'n eenvoudige turbine verrig. Die drukgas word dan deur 'n diffuser ('n divergerende mondstuk) stadium gerig, waarin die gas sy snelheid verloor, maar die temperatuur en die druk verder verhoog.
In die volgende stadium gaan gas die verbrandingskamer binne waar 'n brandstof met die gas gemeng en aan die brand gesteek word. As gevolg van die verbranding styg die temperatuur en druk van die gas tot 'n ongelooflike hoë vlak. Hierdie gas gaan dan deur die turbine-gedeelte, en wanneer dit deurgaan, produseer dit rotasiebeweging na die as. 'n Gasturbine van gemiddelde grootte produseer asrotasietempo's van so hoog as 10 000 RPM, terwyl kleiner turbines 5 keer soveel kan produseer.
Gasturbines kan gebruik word om wringkrag te produseer (deur die roterende as), stukrag (deur hoëspoed gasuitlaat), of albei in kombinasie. In die eerste geval, soos in die stoomturbine, is die meganiese werk wat deur die as gelewer word bloot 'n transformasie van entalpie (druk) van die hoë temperatuur- en drukgas. 'n Deel van die aswerk word gebruik om die kompressor deur 'n interne meganisme aan te dryf. Hierdie vorm van die gasturbine word hoofsaaklik gebruik vir elektriese kragopwekking en as kragsentrales vir voertuie soos tenks en selfs motors. Die Amerikaanse M1 Abrams-tenk gebruik 'n gasturbine-enjin as die kragsentrale.
In die tweede geval word die hoëdrukgas deur 'n konvergerende spuitstuk gerig om die snelheid te verhoog, en die stoot word deur die uitlaatgas gegenereer. Hierdie tipe gasturbine word dikwels Jet-enjin of turbojet-enjin genoem, wat die militêre vegvliegtuig aandryf. Die turbowaaier is 'n gevorderde variant van bogenoemde, en die kombinasie van beide stukrag en werkopwekking word gebruik in turboprop-enjins, waar aswerk gebruik word om 'n skroef aan te dryf.
Daar bestaan baie variante van die gasturbines wat ontwerp is vir spesifieke take. Hulle word verkies bo ander enjins (hoofsaaklik heen-en-weer-enjins) as gevolg van hul hoë krag-tot-gewig-verhouding, minder vibrasie, hoë werksnelhede en betroubaarheid. Die afvalhitte word feitlik geheel en al as die uitlaat verdryf. In elektriese kragopwekking word hierdie verspilde termiese energie gebruik om water te kook om 'n stoomturbine te laat loop. Die proses staan bekend as gekombineerde siklus kragopwekking.
Wat is die verskil tussen stoomturbine en gasturbine?
• Stoomturbine gebruik hoëdrukstoom as die werkvloeistof, terwyl die gasturbine lug of een of ander gas as die werkvloeistof gebruik.
• Stoomturbine is basies 'n uitbreider wat wringkrag as die werkuitset lewer, terwyl 'n gasturbine 'n gekombineerde toestel van kompressor, verbrandingskamer en turbine is wat 'n sikliese bewerking uitvoer om werk as óf wringkrag óf stootkrag te lewer.
• Stoomturbine is slegs 'n komponent wat een stap van die Rankine-siklus uitvoer, terwyl gasturbine-enjin die hele Brayton-siklus uitvoer.
• Gasturbines kan óf wringkrag óf stukrag as die werkuitset lewer, terwyl stoomturbines feitlik heeltyd wringkrag as die werksuitset lewer.
• Die doeltreffendheid van die gasturbines is baie hoër as die stoomturbine as gevolg van hoër bedryfstemperature van die gasturbines. (Gasturbines ~1500 0C en stoomturbines ~550 0C)
• Die spasie benodig vir die gasturbines is baie minder as stoomturbine-werking, want stoomturbine benodig ketels en hitteruilers, wat ekstern gekoppel moet word vir hittetoevoeging.
• Gasturbines is meer veelsydig, want baie brandstof kan gebruik word en werksvloeistof, wat voortdurend gevoer moet word, is oral geredelik beskikbaar (lug). Stoomturbines, aan die ander kant, benodig groot hoeveelhede water vir die operasie en is geneig om probleme in laer temperature te veroorsaak as gevolg van versiersel.
