Perbezaan antara turbin gas dan turbin stim

Turbin gas vs turbin stim

Turbin adalah kelas jentera turbo yang digunakan untuk menukar tenaga dalam cecair yang mengalir ke dalam tenaga mekanikal dengan menggunakan mekanisme pemutar. Turbin, secara umum, menukar tenaga termal atau kinetik cecair ke dalam kerja. Turbin gas dan turbin stim adalah jentera turbo termal, di mana kerja dihasilkan dari perubahan entalpi cecair kerja; i.e. Tenaga berpotensi cecair dalam bentuk tekanan ditukar menjadi tenaga mekanikal.

Berdasarkan arah turbin aliran bendalir dikategorikan ke dalam turbin aliran paksi dan turbin aliran radial. Secara teknikal turbin adalah expander, yang memberikan output kerja mekanikal dengan pengurangan tekanan, yang merupakan operasi bertentangan pemampat. Artikel ini memberi tumpuan kepada jenis turbin aliran paksi, yang lebih biasa dalam banyak aplikasi kejuruteraan.

Struktur asas turbin aliran paksi direka untuk membolehkan aliran cecair berterusan sambil mengekstrak tenaga. Dalam turbin terma, cecair kerja, pada suhu yang tinggi dan tekanan diarahkan melalui satu siri rotor yang terdiri daripada bilah bersudut yang dipasang pada cakera berputar yang dipasang pada aci. Di antara setiap cakera pemutar bilah pegun dipasang, yang bertindak sebagai muncung dan panduan ke aliran bendalir.

Lebih banyak mengenai turbin stim

Walaupun konsep menggunakan Steam untuk melakukan kerja mekanikal telah digunakan untuk masa yang lama, turbin stim moden direka oleh jurutera Inggeris Sir Charles Parsons pada tahun 1884.

Turbin stim menggunakan stim bertekanan dari dandang sebagai cecair kerja. Wap panas yang memasuki turbin kehilangan tekanan (entalpi) yang bergerak melalui bilah rotor, dan rotor menggerakkan batang yang disambungkan. Turbin stim memberikan kuasa pada kadar yang lancar, malar, dan kecekapan terma turbin stim lebih tinggi daripada enjin reciprocating. Operasi turbin stim adalah optimum pada keadaan rpm yang lebih tinggi.

Ketat, turbin hanya satu komponen operasi kitaran yang digunakan untuk penjanaan kuasa, yang idealnya dimodelkan oleh kitaran Rankine. Dandang, penukar haba, pam, dan kondensor juga merupakan komponen operasi tetapi bukan bahagian turbin.

Pada zaman moden, penggunaan utama turbin stim adalah untuk penjanaan kuasa elektrik, tetapi pada awal turbin stim abad ke -20 digunakan sebagai loji kuasa untuk kapal dan enjin lokomotif. Sebagai pengecualian, dalam beberapa sistem pendorong marin di mana enjin diesel tidak praktikal, seperti pembawa pesawat dan kapal selam, enjin stim masih digunakan.

Lebih banyak mengenai turbin gas

Enjin turbin gas atau hanya turbin gas adalah enjin pembakaran dalaman, menggunakan gas seperti udara sebagai cecair kerja. Aspek termodinamik operasi turbin gas ideal dimodelkan oleh kitaran Brayton.

Enjin turbin gas, tidak seperti turbin stim, terdiri daripada beberapa komponen utama; Mereka adalah pemampat, ruang pembakaran, dan turbin, yang dipasang di sepanjang aci berputar, untuk melaksanakan tugas yang berbeza dari enjin pembakaran dalaman. Pengambilan gas dari salur masuk pertama kali dimampatkan menggunakan pemampat paksi; yang melakukan bertentangan dengan turbin sederhana. Gas bertekanan kemudian diarahkan melalui tahap penyebar (muncung yang menyimpang), di mana gas kehilangan halajunya, tetapi meningkatkan suhu dan tekanan selanjutnya.

Di peringkat seterusnya, gas memasuki ruang pembakaran di mana bahan api bercampur dengan gas dan dinyalakan. Akibat pembakaran, suhu dan tekanan gas naik ke tahap yang sangat tinggi. Gas ini kemudian melalui bahagian turbin, dan ketika melalui menghasilkan gerakan putaran ke batang. Turbin gas saiz purata menghasilkan kadar putaran aci setinggi 10,000 rpm, manakala turbin yang lebih kecil boleh menghasilkan 5 kali ganda.

Turbin gas boleh digunakan untuk menghasilkan tork (oleh aci berputar), teras (dengan ekzos gas berkelajuan tinggi), atau kedua -duanya dalam kombinasi. Dalam kes pertama, seperti dalam turbin stim, kerja mekanikal yang disampaikan oleh aci hanyalah transformasi entalpi (tekanan) dari suhu tinggi dan gas tekanan. Sebahagian daripada kerja aci digunakan untuk memacu pemampat melalui mekanisme dalaman. Bentuk turbin gas ini digunakan terutamanya untuk penjanaan kuasa elektrik dan sebagai loji kuasa untuk kenderaan seperti kereta kebal dan juga kereta. Tangki Abrams AS M1 menggunakan enjin turbin gas sebagai loji kuasa.

Dalam kes kedua, gas tekanan tinggi diarahkan melalui muncung menumpu untuk meningkatkan halaju, dan tujahan dihasilkan oleh gas ekzos. Turbin gas jenis ini sering dipanggil enjin jet atau enjin turbojet, yang menguasai pesawat pejuang tentera. Turbofan adalah varian canggih di atas, dan gabungan kedua -dua tujahan dan penjanaan kerja digunakan dalam enjin turboprop, di mana kerja aci digunakan untuk memandu kipas.

Terdapat banyak varian turbin gas yang direka untuk tugas tertentu. Mereka lebih disukai daripada enjin lain (terutamanya enjin reciprocating) kerana kuasa tinggi mereka untuk nisbah berat badan, kurang getaran, kelajuan operasi yang tinggi, dan kebolehpercayaan. Haba sisa hilang hampir keseluruhannya kerana ekzos. Dalam penjanaan kuasa elektrik, tenaga haba sisa ini digunakan untuk mendidih air untuk menjalankan turbin stim. Proses ini dikenali sebagai penjanaan kuasa kitaran gabungan.

Apakah perbezaan antara turbin stim dan turbin gas?

• Turbin stim menggunakan stim tekanan tinggi sebagai cecair kerja, sementara turbin gas menggunakan udara atau gas lain sebagai cecair kerja.

• Turbin stim pada dasarnya adalah penyampai yang menyampaikan tork sebagai output kerja, sementara turbin gas adalah peranti gabungan pemampat, ruang pembakaran, dan turbin yang melaksanakan operasi kitaran untuk menyampaikan kerja sebagai tork atau teras.

• Turbin stim hanya komponen yang melaksanakan satu langkah kitaran Rankine, sementara enjin turbin gas melaksanakan keseluruhan kitaran Brayton.

• Turbin gas dapat menyampaikan tork atau teras sebagai output kerja, sementara turbin stim hampir sepanjang masa menyampaikan tork sebagai output kerja.

• Kecekapan turbin gas jauh lebih tinggi daripada turbin stim kerana suhu operasi yang lebih tinggi dari turbin gas. (Turbin gas ~ 1500 0C dan turbin stim ~ 550 0c)

• Ruang yang diperlukan untuk turbin gas jauh lebih rendah daripada operasi turbin stim, kerana turbin stim memerlukan dandang dan penukar haba, yang harus dihubungkan secara luaran untuk penambahan haba.

• Turbin gas lebih serba boleh, kerana banyak bahan api boleh digunakan dan cecair kerja, yang harus diberi makan secara berterusan, tersedia di mana -mana (udara). Turbin stim, sebaliknya, memerlukan sejumlah besar air untuk operasi dan cenderung menyebabkan masalah pada suhu yang lebih rendah akibat icing.