Kā darbojas gāzes turbīna?

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Gāzes turbīna ir dzinējs, kurā nepārtrauktas darbības procesā iekārtas galvenais orgāns (rotors) pārvērš gāzes (citos gadījumos tvaika vai ūdens) iekšējo enerģiju mehāniskā darbā. Šajā gadījumā darba vielas strūkla iedarbojas uz asmeņiem, kas fiksēti ap rotora apkārtmēru, iedarbinot tos. Gāzes plūsmas virzienā turbīnas tiek sadalītas aksiālās (gāze pārvietojas paralēli turbīnas asij) vai radiālās (perpendikulāra kustība attiecībā pret to pašu asi). Ir gan vienpakāpju, gan daudzpakāpju mehānismi.

Gāzes turbīna var iedarboties uz lāpstiņām divos veidos. Pirmkārt, tas ir aktīvs process, kad gāze tiek piegādāta darba zonai ar lielu ātrumu. Šajā gadījumā gāzes plūsmai ir tendence kustēties taisnā līnijā, un izliektā lāpstiņas daļa, kas stāv tai ceļā, to novirza, pagriežoties pati. Otrkārt, tas ir reaktīvā tipa process, kad gāzes padeves ātrums ir zems, bet tiek izmantoti lieli spiedieni. Tīrā veidā reaktīvo dzinēju gandrīz nav, jo to turbīnās ir centrbēdzes spēks, kas kopā ar reakcijas spēku iedarbojas uz lāpstiņām.

Kur šodien tiek izmantota gāzes turbīna? Ierīces darbības princips ļauj to izmantot elektriskās strāvas ģeneratoru, kompresoru uc piedziņai. Šāda veida turbīnas tiek plaši izmantotas transportā (kuģu gāzes turbīnu iekārtās). Salīdzinot ar tvaika analogiem, tiem ir salīdzinoši mazs svars un izmēri, tiem nav nepieciešama katlu telpas, kondensācijas bloka iekārtošana.

Gāzes turbīna ir gatava darbam diezgan ātri pēc iedarbināšanas, pilnu jaudu attīsta apmēram 10 minūtēs, ir viegli kopjama, dzesēšanai nepieciešams maz ūdens. Atšķirībā no iekšdedzes dzinējiem, tam nav inerces ietekmes no kloķa mehānisma. Gāzes turbīnu iekārta ir pusotru reizi īsāka nekā dīzeļdzinēji un vairāk nekā divas reizes vieglāka. Ierīcēm ir iespēja darboties ar zemas kvalitātes degvielu. Iepriekš minētās īpašības ļauj uzskatīt, ka šāda veida dzinēji ir īpaši svarīgi kuģiem uz gaisa spilvena un zemūdens spārniem.

Gāzes turbīnai kā dzinēja galvenajai sastāvdaļai ir vairāki būtiski trūkumi. Starp tiem tiek atzīmēts augsts troksnis, mazāks nekā dīzeļdzinējiem, efektivitāte, īss darbības laiks augstā temperatūrā (ja izmantotās gāzes vides temperatūra ir vidēji no aptuveni 1100 līdz 750 stundām).

Gāzes turbīnas efektivitāte ir atkarīga no sistēmas, kurā tā tiek izmantota. Piemēram, ierīcesko izmanto enerģētikā ar gāzu sākotnējo temperatūru virs 1300 grādiem pēc Celsija, ar gaisa kompresijas pakāpi kompresorā ne vairāk kā 23 un ne mazāku par 17, autonomās darbībās ir aptuveni 38,5% koeficients. Šādas turbīnas nav īpaši izplatītas un galvenokārt tiek izmantotas elektrisko sistēmu slodzes maksimumu segšanai. Šobrīd vairākās Krievijas termoelektrostacijās darbojas aptuveni 15 gāzes turbīnas ar jaudu līdz 30 MW. Daudzpakāpju iekārtās tiek sasniegta daudz augstāka efektivitāte (apmēram 0,93), pateicoties konstrukcijas elementu augstajai efektivitātei.