Forskjellen mellom gassturbin og dampturbine

Gassturbin vs dampturbine

Turbiner er en klasse med turbo-maskiner som brukes til å omdanne energien i et flytende fluid til mekanisk energi ved bruk av rotormekanismer. Turbiner, generelt, konverterer enten termisk eller kinetisk energi til væsken til arbeid. Gassturbiner og dampturbiner er termisk turbo-maskineri, hvor arbeidet er generert fra entalpiforsyning av arbeidsfluidet; dvs. Den potensielle energien til væsken i form av trykk omdannes til mekanisk energi.

Basert på retningen av væskestrømningsturbiner er kategorisert i aksialstrømsturbiner og radialstrømsturbiner. Teknisk sett er en turbin en ekspanderer, som gir mekanisk arbeidsproduksjon ved reduksjon i trykk, som er motsatt drift av kompressoren. Denne artikkelen fokuserer på aksialstrømsturbintypen, som er vanlig i mange tekniske applikasjoner.

Grunnkonstruksjonen til en aksialstrømsturbin er utformet for å tillate en kontinuerlig strøm av væske mens energi utvinnes. I termiske turbiner styres arbeidsfluidet ved høy temperatur og et trykk gjennom en serie rotorer som består av vinklede blad montert på en roterende plate festet til akselen. I mellom hver rotorskive er stasjonære blader montert som fungerer som dyser og styrer til fluidstrømmen.

Mer om Steam Turbine

Selv om konseptet med å bruke damp til å gjøre mekanisk arbeid ble brukt i lang tid, ble den moderne dampturbinen designet av engelsk ingeniør Sir Charles Parsons i 1884.

Dampturbinen bruker trykkstamp fra en kjele som arbeidsfluid. Den overopphetede dampen som kommer inn i turbinen mister sitt trykk (entalpi) som beveger seg gjennom rotorbladene, og rotorene beveger akselen de er tilkoblet til. Dampturbiner leverer kraft i jevn, konstant hastighet, og den termiske virkningsgraden av en dampturbin er høyere enn den for en fremdriftsmotor. Driften av dampturbin er optimal ved høyere RPM-tilstander.

Strengt er turbinen bare en enkelt komponent i den sykliske operasjonen som brukes til kraftproduksjon, som ideelt sett er modellert av Rankine-syklusen. Kjeler, varmevekslere, pumper og kondensatorer er også komponenter i operasjonen, men er ikke deler av turbinen.

I moderne dager er primær bruk av dampturbiner for elektrisk kraftproduksjon, men i begynnelsen av 1900-tallet ble dampturbiner brukt som kraftverk for skip og lokomotorer. Som et unntak, i noen marine fremdriftssystemer der dieselmotorer er upraktiske, for eksempel flybærere og ubåter, er dampmotorer fortsatt brukt.

Mer om Gassturbin

Gassturbinemotor eller bare en gasturbin er en forbrenningsmotor som bruker gasser som luft som arbeidsfluid. Termodynamisk aspekt av driften av gasturbinen er ideell modellert av Brayton-syklusen.

Gassturbinemotor, i motsetning til dampturbinen, består av flere nøkkelkomponenter; det er kompressoren, forbrenningskammeret og turbinen som er montert langs en roterende aksel for å utføre forskjellige oppgaver i en forbrenningsmotor. Gassinntaket fra innløpet komprimeres først ved hjelp av en aksial kompressor; som utfører nøyaktig motsatt av en enkel turbin. Den trykte gasen ledes deretter gjennom et diffusor (et divergerende dyse) stadium, hvor gassen mister sin hastighet, men øker temperaturen og presset videre.

I neste fase går gass inn i forbrenningskammeret der et drivstoff blandes med gassen og antennes. Som et resultat av forbrenningen stiger temperaturen og trykket til gassen til et utrolig høyt nivå. Denne gassen passerer deretter gjennom turbinseksjonen, og når den passerer gjennom, produseres rotasjonsbevegelse til akselen. En gjennomsnittlig størrelse gasturbin produserer akselrotasjonshastigheter så høyt som 10.000 RPM, mens mindre turbiner kan produsere 5 ganger så mye.

Gassturbiner kan brukes til å produsere dreiemoment (ved roterende aksel), trykk (ved høyhastighets gassutslipp), eller begge i kombinasjon. I det første tilfellet, som i dampturbinen, er det mekaniske arbeidet som leveres av akselen bare en transformasjon av entalpi (trykk) av høy temperatur og trykkgass. En del av akselarbeidet brukes til å kjøre kompressoren gjennom en intern mekanisme. Denne typen av gasturbin brukes hovedsakelig for elektrisk kraftproduksjon og som kraftverk for kjøretøy som tanker og til og med biler. Den amerikanske M1 Abrams tanken bruker en gasturbinmotor som kraftverk.

I det andre tilfellet ledes høytrykksgassen gjennom en konvergerende dyse for å øke hastigheten, og fremdriften frembringes av avgassen. Denne typen gassturbin kalles ofte Jet-motor eller turbojetmotor, som driver militærflyfly. Turbofan er en avansert variant av ovenstående, og kombinasjonen av både trykk- og arbeidsgenerering brukes i turbopropmotorer, hvor akselarbeid brukes til å drive en propell.

Det finnes mange varianter av gasturbiner designet for bestemte oppgaver. De foretrekkes over andre motorer (hovedsakelig motorer) på grunn av deres høyeffekt til vektforhold, mindre vibrasjon, høye driftshastigheter og pålitelighet. Avfallsvarmen blir nesten helt utelatt som eksos. Ved elektrisk kraftproduksjon brukes denne termiske energien til å koke vann for å drive en dampturbin. Prosessen er kjent som kombinert syklus kraftproduksjon.

Hva er forskjellen mellom Steam Turbine og Gass Turbine?

• Dampturbin bruker høytrykksstamp som arbeidsfluid, mens gasturbinen bruker luft eller annen gass som arbeidsfluid.

• Dampturbin er i utgangspunktet en ekspander som leverer dreiemoment som arbeidsutgang, mens en gasturbin er en kombinert enhet av kompressor, forbrenningskammer og turbin som utfører en syklisk drift for å levere arbeid som enten dreiemoment eller trykk.

• Dampturbin er bare en komponent som utfører et trinn i Rankine-syklusen, mens gasturbinmotoren utfører hele Brayton-syklusen.

• Gassturbiner kan levere enten dreiemoment eller trykk som arbeidsutgang, mens dampturbiner nesten hele tiden leverer dreiemoment som arbeidsutgang.

• Effektiviteten til gasturbinene er mye høyere enn dampturbinen på grunn av høyere driftstemperaturer for gasturbinene. (Gassturbiner ~ 1500 ° C og dampturbiner ~ 550 ° C)

• Plassen som kreves for gasturbinene er mye mindre enn dampturbineoperasjon, fordi dampturbin krever kjeler og varmevekslere, som skal kobles eksternt for varmeoppbygging.

• Gassturbiner er mer allsidige, fordi mange brennstoffer kan brukes og arbeider med væske, som må tilføres kontinuerlig, er lett tilgjengelig overalt (luft). Dampturbiner krever derimot store mengder vann for operasjonen og har en tendens til å forårsake problemer ved lavere temperaturer på grunn av glasur.