تبلیغات
fluid_flow - کاربردهای توربین گاز : Gas Turbine Usage
fluid_flow
پژوهشهای علمی باعث ایجاد حرکتهای نوین در عرصه تکنولوژی می شود
پنجشنبه 24 دی 1388

کاربردهای توربین گاز : Gas Turbine Usage

پنجشنبه 24 دی 1388

نوع مطلب :
نویسنده :کاوه شریفی

Gas Turbine Usage

کاربردهای توربین گاز :

 

مقدمه :

توربین های گاز از جمله ابداعات ارزشمندی است که طی یک قرن گذشته خدمات زیادی به بشر نموده است بطوریکه تصور دنیایی که در آن از توربین گاز استفاده نشود غیر ممکن است . اما توربین های گاز انواع خیلی متفاوتی دارند و به همین شکل نیز کاربردهای آنان مختلف است امروزه همه هواپیماهای مدرن از موتور جت استفاده می کنند که قلب اصلی آن یک توربین گاز است استفاده از توربین گاز برای تامین نیروی محرکه کشتی های چند صد هزارتنی اقیانوس پیما بصورت امری عادی در آمده است . بخش عمده ای از نیروی برق مصرفی کشورها توسط توربین های گاز تامین می شود که چون اینگونه توربین های ظرف 10 تا 15 دقیقه در سرویس می شوند برای تامین نیروی برق در ساعات حداکثر مصرف از این توربین های استفاده می شود . ضمن اینکه خیلی جاها از این توربین ها برای تامین برق پایه هم استفاده می شود .

این نیروی رانش توربین گاز است که قادر است هواپیماهای مسافربری و باری و نیز هواپیماهای جنگنده بمب افکن را چون برق و صاعقه از زمین کنده شود و به پرواز در آید و به چنان سرعت های مهیبی دست پیدا کند که دیوار صوتی را هم بشکند .

اما توربین های گاز با همه محاسنی که دارند دارای یک عیب عمده هستند و آن راندمان پائین این توربین های در مقایسه با سایر موتورهای درونسوز و حتی توربین های بخار است که متویط راندمان این توربین های حدود 35% است اما بتازگی با پیشرفت هایی که در زمینه متالورژی صورت گرفته است و نیز استفاده از روش هوشمندانه سیکل ترکیبی توانسته اند راندمان توربین های گاز را حتی به 60% هم برسانند و این روند همچنان ادامه دارد .

توربین های بخار بخاطر مانند موتورهای درونسوز دارای سیلندر و پبستون نیستند و مکانیزم عمل آنها متفاوت است کمتر دچار خرابی می شوند و عمر طولانی تری دارند .

علت نامگذاری این توربین های بخاطر این است که سیال مورد استفاده در این توربین های گاز است ولی سوخت آنها هم می تواند گاز باشد و هم سوخت مایع و یا حتی سوخت جامدی که بصورت گاز در آمده است .

توربین گاز قطعات حساسی دارد که از جمله آنها تیغه های توربین است که فن آوری پیچیده ای دارد و نیز سیستم های کنترل آن بسیار پیچیده است بنابراین ساخت توربین گاز نیاز به فن آوری بالایی دارد و کار هر کشوری نیست . در متن زیر به برخی کاربردهای توربین گاز بطور خلاصه و ساده پرداخته شده است :

 

 

درتوربین گاز مورد استفاده در هواپیما از نیروی خروجی توربین برای چرخاندن کمپرسور استفاده می شود . ( که این کمپرسور می تواند یک فن یا محور چرخنده باشد ) سپس این  هوای گرم خروجی از توربین از طریق یک شیپوره (نازل ) بدرون اتمسفر تخلیه می شود و همین خروج گازهای داغ است که نیروی رانش لازم برای حرکت هواپیما را فراهم می کند . شکل 1




Figure 1a. Schematic for an aircraft jet engine

شکل 1 آ : نمای شماتیک از یک موتور هواپیمای جت


Figure 1.b A land-based gas turbine.

شکل 1 ب توربین گاز ثابت

نمونه ای از موتور جت در شکل 2 نشان داده شده است. چنین موتوری می تواند بین 100 پوند تا 100 هزار پوند نیروی تراست (محوری ) تولید کند با وزنی حدود 30 تا 20 هزار پوند . کوچکترین موتورهای جت برای تجهیزاتی چون موشک های کروز مورد استفاده قرار می گیرد و و بزرگترین آنها در نسل های جدید هواپیماهای تجاری مورد استفاده اند . موتور جت شکل 2 یک موتور توربوفن دار است که کمپرسوری باقطر زیاد در دهانه آن نصب شده است . نیروی تراست این موتور هم از طریق عبور هوا از طریق فن (هوای بای پاس ) و نیز از طریق خود ژنراتور گاز تولید می شود . توربوفن های با سطح جلویی فراخی که دارند بیشترین نیروی تراست را با کمترین سرعت برخاستن  (takeoff) تولید می کند و همین امر است که باعث می شود این موتور ها برای استفاده در هواپیماهای مسافربری و تجاری مناسب باشند .


Figure 2. A modern jet engine used to power Boeing 777 aircraft.
This is a Pratt & Whitney PW4084 turbofan which can produce 84,000 pounds of thrust. It has a 112-inch diameter front-mounted fan, a length of 192 inches (4.87 m) and a weight of about 15,000 pounds (6804 kg). The nozzle has been disconnected from this engine.

شکل 2 آ : موتورهای جت جدید که در هواپیمای بوئینگ 777 مورد استفاده قرار می گیرند .

 این نمونه ای از موتورهای توربوفن دار پرات و ویتنی مدل : PW4084  است که می توانند تا 84 هزار پوند نیروی تراست تولید کنند این موتورها دارای فن نصب شده رد قسمت جلو هستند که  قطری معادل 112 اینچ دارد و طول آن هم 192 اینچ (87/4 متر ) است و وزنی حدود 15 هزار پوند (6804 کیلوگرم ) دارند نازل این موتور از آن جدا شده است .

 

توربو جت دارای فن نیستند و تمام نیروی تراست را از طریق عبور هوا از ژنراتور گاز تولید می کنند . توربو جت ها ناحیه پیشانی کوچکتری دارند و بیشترین نیروی تراست را در سرعت بالا ایجاد می کنند و به همین جهت است که این نوع موتورها مناسب استفاده در هواپیماهای جنگنده هستند .

در  توربین های غیر هوانوردی بخش از نیروی توربین گاز برای چرخاندن کمپرسور هوا مورد استفاده قرار می گیرد و باقی مانده نیروی تولید شده توسط توربین که نیروی مفید آن است بعنوان نیروی خروجی برای چرخاندن محور مولد نیرو  مورد استفاده است مثلا این محور می تواند محور یک ژنراتور الکتریکی باشد یا اینکه محور پروانه حرکت دهنده یک کشتی باشد .

نمونه ای از توربین های گازی ثابت در شکل 3 نشان داده شده است . که توربین گاز آیرودرویتیو است که به معنی واحد سبک وزن تر بر گرفته از موتور هواپیمای جت است . واحد های سنگین تر که مخصوص کاربردهای ثابت طراحی شده اند بنام ماشین های صنعتی با فریم می شناسند .

اگر چه توربین های گاز آیرو درویتیو کاربرد گسترده ای در تولید جریان الکتریکی پایه دارند از این توربین های به وفور برای چرخاندن کمپرسورهای مورد استفاده در خطوط گاز طبیعی , تامین نیروی محرکه کشتی های و نیز تامین برق در مواقع حداکثر مصرف استفاده می شود . سیستم های مکمل حداکثر مصرف را به همراه نیروگاههای توربین بخار و نیروگاه برق هیدروالکتریک مورد استفاده است تا در مواقع حداکثر مصرف برق مانند روزهای گرم تابستان که در اغلب شهرها از تهویه مطبوع استفاده می شود از این سیستم های مکمل استفاده شود .


Figure 3. A modern land-based gas turbine used for electrical power production and for mechanical drives. This is a General Electric LM5000 machine with a length of 246 inches (6.2 m) and a weight of about 27,700 pounds (12,500 kg). It produces maximum shaft power of 55.2 MW (74,000 hp) at 3,600 rpm with steam injection. This model shows a direct drive configuration where the l.p. turbine drives both the l.p. compressor and the output shaft. Other models can be made with a power turbine.

شکل 3 توربین های گاز مدرن ثابت برای تولید برق و تولید نیروی مکانیکی  مورد استفاده قرار می گیرند . این مدل LM5000 ساخت کارخانه جنرال الکتریک است که طول آن 246 اینچ (2/6 متر ) و وزنی معادل 277000 پوند (12500 کیلوگرم ) دارد این موتور حداکثر توان خروجی اش 2/55 مگاوات (74هزار اسب بخار ) در 3600 دور در دقیقه است که با تزریق بخار کار می کند . این مدل حرکت را بطور مستقیم از یک توربین کم فشار و یک کمپرسور کم فشار بدست می آورد برخی مدلهای دیگر ممکن است که دارای یک توربین قدرت نیز باشند .

 

برخی از مزیت ها عمده توربین گاز عبارتند از :

1-     قادر است که میزان زیادی توان مفید را به ازای وزن و اندازه کوچکی تولید کند .

2-     بعلت اینکه حرکت همه این قطعات عمده بشکل چرخش محض اشت ( بدین معنی که هیچ حرکت رفت و برگشتی و پیستونی ندارد ) عمر مکانیکی آن طولانی و تعمیر و نگهداری آن هم نسبتا ارزان است .

3-     اگر چه توربین های گاز نیاز دارند که با استفاده از یک نیروی خارجی راه اندازی شوند ( مثلا یک موتور خارجی کوچک یا منبع دیگری مانند یک توربین گاز دیگر ) می توانند برخلاف توربین های بخار که راه اندازی آنها ساعت ها طول می کشد  در مدت کوتاهی به حداکثر نیروی خروجی خود برسند .

4-     این گونه توربین های قادرند که طیف وسیعی از سوخت ها را مورد استفاده قرار دهند . گاز طبیعی رایج ترین سوخت توربین های ثابت است در حالیکه توربین های مورد استفاده در هواپیما از برش های سبک نفتی ( شبیه نفت سفید ) برای سوخت استفاده می کنند . گازوئیل و یا زوائد نفتی که تحت تصفیه خاص قرار گرفته اند نیز می توانند برای سوخت مورد استفاده قرار گیرند و نیز گازهای قابل احتراق خروجی از کوره های بلند blast furnaces و سوخت ها جامدی که بصورت گاز در آمده یا تصفیه مجدد شده اند مانند ذغالسنگ , تراشه های چوب و باگاس bagasse.  نیز می تواند بدین منظور مورد استفاده قرار گیرد .

5-     سیال مورد استفاده در این توربین ها ؛ هوای اتمسفر است توربین گاز هنگامی که بعنوان منبع تولید برق پایه مورد استفاده است نیازی به خنک کننده ندارد ( منظور آب است ) .

در گذشته یکی از معایب  اصلی توربین گاز , راندمان پائین آن بوده است ( که سوخت بیشتری را هم هدر می داده است ) که در مقایسه با سایر موتورهای احتراق داخلی و نیز نیروگاههای توربین بخار راندمان پائینی داشته است . اما در طی تین 50 سال گذشته تحقیق و توسعه پیوسته ای که در زمینه مهندسی صورت گرفته است باعث شده است که راندمان این توربین های از 18% در سال 1939 به 40% برای توربین های چرخه ساده  در حال حاضر برسد . و نیز تا حدود 55% برای توربین های سیکل ترکیبی افزایش پیدا کند .

ساخت توربین هایی با راندمان باز هم بالاتر از این مقدار در دست مطالعه است و پیش بینی می شود که راندمان توربین های چرخه ساده به بیش از 45 تا 47% برسد و این راندمان در حالت سیکل ترکیبی به 60% هم خواهد رسید . این پروژه های در نظر دارند که این راندمان رابه مقداری بیشتر از راندمان نیروگاههای توربین  بخاری برساند .

مقاله اصلی این بخش از : مقدمه ای بر توربین های گاز برای غیر مهندسان که توسط لی .اس لانگستون از دانشگاه کانکتیکت نوشته شده است اخذ شده است که می توان آن را در انتشارات موسسه بین المللی توربین گاز " اخبار جهانی توربین گاز " جلد 37 شماره 2 ساتل 1997 پیدا کرد .

 




buy viagra for women
سه شنبه 23 مرداد 1397 03:20 ق.ظ

Truly a lot of superb data.
cheap sildenafil uk buy viagra next day delivery can i buy viagra at cvs where to buy real viagra buying real viagra online buy online viagra where can u buy viagra buy cheap viagra generic online safest place to buy viagra where to buy herbal viagra
cialis great britain
دوشنبه 22 مرداد 1397 12:34 ق.ظ

Good advice. Kudos!
cialis cost cialis generic availability acquistare cialis internet look here cialis order on line cialis uk next day generic cialis pill online can i take cialis and ecstasy cialis generisches kanada cialis 100mg suppliers tadalafilo
accounting and bookkeeping principles (us)
یکشنبه 7 مرداد 1397 09:08 ب.ظ
Money and bank data should also be entered.
Reggy
چهارشنبه 3 مرداد 1397 08:05 ب.ظ
At this time it seems like Expression Engine is
the preferred blogging platform available right now. (from what I've read) Is that what you're
using on your blog?
Gplus
یکشنبه 17 تیر 1397 12:46 ق.ظ
I loved ass much as yоu ԝill receive carried oսt rght
һere. The sketch is attractive, үߋur authored subject matter
stylish. nonetһeless, yoᥙ command gett gott an edginess ocer tһat you wish be deliverng the folⅼoԝing.
unwell unquestionably ϲome mοre foгmerly ɑgain аs exactly
the same nearly a lot often inside case ʏou shield this hike.
Stone Jana
شنبه 2 تیر 1397 01:31 ق.ظ
Magnificent beat ! I ᴡould liкe to aplprentice eᴠen as үou amend уߋur site, hhow ϲɑn i subscribe foг a
blog web site? Tһe account aided me a аppropriate deal. I hadd
been tiny bіt acquainted ⲟf thiѕ your broadcast offered vivid clear concept
Viagra Kopen Via Apotheek
سه شنبه 29 خرداد 1397 06:42 ق.ظ
Howdy! This іs kіnd of off topic but I neeԁ some advice from an established blog.
Ιѕ it difficult to set սр youг own blog? I'm not very techincal butt І can figure
things out pretty fast. Ι'm thinking about setting up my ᧐wn but
I'm not ѕure where to begin. Do yyou have ɑny tips oг suggestions?
Аppreciate it
Doyle
شنبه 26 خرداد 1397 02:14 ب.ظ
I rea thiss piece оf writing compⅼetely rеgarding the comparison ⲟf neweѕt and previojs technologies, іt'ѕ
amazing article.
Richie
شنبه 26 خرداد 1397 06:58 ق.ظ
Hi! I jսst wanted too ask іf yoᥙ evеr haνe any trouble with
hackers? Мy lаst blog (wordpress) was hzcked and I
ended սp losing several weeкs of haгd ԝork ԁue to noo back up.
Do үoᥙ haѵe any solutrions to stop hackers?
gunther
جمعه 25 خرداد 1397 10:58 ق.ظ
Hеllo mmy friend! Ӏ wisһ to ssay that this post is awesome,
ցreat wгitten and come ԝith appr᧐ximately all significаnt infos.
I'd like to seе m᧐rе posts ⅼike thiѕ
.
hot videos
چهارشنبه 16 خرداد 1397 09:26 ق.ظ
Hi there, after reading this remarkable piece of writing i am as
well delighted to share my knowledge here with colleagues.
free porn video
سه شنبه 15 خرداد 1397 07:09 ب.ظ
I just couldn't depart your website before suggesting that I
actually enjoyed the standard info an individual supply on your guests?
Is gonna be again often in order to check up on new posts
free porn sex
سه شنبه 15 خرداد 1397 03:51 ب.ظ
We are a bunch of volunteers and opening a brand new scheme
in our community. Your site offered us with helpful info to work on. You've done
an impressive job and our entire group will be thankful to you.
free porn sex
سه شنبه 15 خرداد 1397 11:43 ق.ظ
Fascinating blog! Is your theme custom made or did you download it from somewhere?

A theme like yours with a few simple adjustements would
really make my blog stand out. Please let me know where you got your design. Appreciate it
free sex porn
سه شنبه 15 خرداد 1397 07:20 ق.ظ
Excellent article. I'm dealing with a few of these issues as well..
idrar yolu kaşıntısına ne iyi gelir
چهارشنبه 9 خرداد 1397 01:37 ق.ظ
all the time i used to read smaller posts which as well clear
their motive, and that is also happening with this piece of writing which I am reading now.
Buy generic cialis
دوشنبه 7 خرداد 1397 02:46 ق.ظ

Helpful postings. Cheers.
cialis super kamagra generic cialis levitra cialis generico online buy cheap cialis in uk viagra vs cialis tesco price cialis cialis dosage recommendations cialis lowest price purchase once a day cialis canadian discount cialis
baripatras.wordpress.com
پنجشنبه 3 خرداد 1397 04:18 ق.ظ
This info is priceless. Where can I find out more?
Grow faster
جمعه 28 اردیبهشت 1397 03:23 ق.ظ
Yoou really make itt appear really easy alonbg with your presentation but I in finding this
matter to bbe really oone thing which I believe I might never
understand. It seems too complicated and very huge
for me. I am taking a look auead in your subsequent submit,
I'll try to get the dangle of it!
Abe
سه شنبه 25 اردیبهشت 1397 10:21 ب.ظ
My programmer is trying to persuade me to move to
.net from PHP. I have always disliked the idea because of the
expenses. Buut he's tryiong none the less. I've been using Movable-type on a nummber off websites for about
a year and am anxious about switching to another platform.
I have herd very good things about blogengine.net. Is there a
way I can import all my wordpress content into it? Any kind of help would be greatly appreciated!
floor refinish cost per square foot
دوشنبه 24 اردیبهشت 1397 07:34 ب.ظ
Your flooring undoubtedly wants refinishing, and soon.
Ruyada siyah yilan oldurmek
شنبه 22 اردیبهشت 1397 11:14 ب.ظ
Rüyada uzun yılan görmek; dahaa önceden yaşanmış bir problem yeniden gündeme gelecek demektir.
Fakat bu muhabbeti siz yapmıyorsunuz yanlış anlaşılmasın.
Eskiden sizinle düşmanlığı olan yada sizi kıskanan bir, sizi
veya aranızdaki husumeti hatırlayacak. Fakat canınızı sıkmaya değecek bir durum yok, çünkü bu olay çoktan kapanıp gitmiş, fazla üzerinde durmadan hemen unutacak.
Sizi üzmek gibi bir niyeti kesinlikle yok bu kişinin. Eğer
rüyada ince uzun yılan görmek nedir diye düşünüyorsanız, eskiden aranızda küçük bir husumet yaşanıp sonradan barıştığınız biri,
bu olayı hatırlayıp size haksızlık ettiğini fark edip pişman olacak diye yorumlanır.
Bu kişiyi çoktan affetmişsiniz, ancak kendisi olayı hatırlayıp biraz pişman size karşı.
gcmaf yogurt uk
سه شنبه 18 اردیبهشت 1397 03:50 ق.ظ
We have now no success with bedridden or inactive people.
chocolate
دوشنبه 17 اردیبهشت 1397 05:52 ب.ظ
I'm extremely pleased to discover this site. I need to to thank you for
your time for this fantastic read!! I definitely loved every bit of it and
I have you saved to fav to see new information on your blog.
basement finishing cost spreadsheet
چهارشنبه 12 اردیبهشت 1397 10:19 ب.ظ
Restore moldy, moisture-damaged partitions.
online HTML editor
سه شنبه 11 اردیبهشت 1397 02:44 ب.ظ
Amazing! This blog looks just like my old one! It's on a completely different topic but it
has pretty much the same layout and design. Superb choice of colors!
roofing repair costs average
سه شنبه 11 اردیبهشت 1397 05:37 ق.ظ
Most leaks take solely minutes to restore.
janitorial services inc careers
دوشنبه 10 اردیبهشت 1397 07:21 ب.ظ
What is going to janitorial companies clean?
Cialis pills
جمعه 7 اردیبهشت 1397 07:19 ب.ظ

Reliable postings. Appreciate it!
effetti del cialis cialis 200 dollar savings card cialis dosage amounts import cialis cialis taglich cialis prezzo di mercato only best offers cialis use cialis diario compra female cialis no prescription cialis baratos compran uk
Viagra from canada
پنجشنبه 6 اردیبهشت 1397 04:49 ق.ظ

Really lots of fantastic tips.
want to buy viagra how can i buy viagra without seeing a doctor purchase viagra uk viagra on prescription viagra buy online buy viagra onlines get a viagra prescription buy viagra cheap uk buy viagra overnight delivery viagra with prescription online
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نمایش نظرات 1 تا 30