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 .

 




adelaide weather
دوشنبه 24 دی 1397 09:35 ب.ظ
I have been exploring for a little bit for any high quality articles or weblog posts on this sort of
area . Exploring in Yahoo I ultimately stumbled upon this
site. Studying this information So i am happy to express
that I've a very good uncanny feeling I discovered just what I needed.
I most without a doubt will make sure to don?t omit
this website and give it a glance on a continuing basis.
cosplay costumes adults
شنبه 22 دی 1397 12:57 ب.ظ
Spot on with this write-up, I seriously feel this website needs
much more attention. I'll probably be back again to read through
more, thanks for the information!
deadpool cosplay costumes
شنبه 22 دی 1397 10:56 ق.ظ
My developer is trying to persuade me to move to .net from PHP.
I have always disliked the idea because of the expenses.
But he's tryiong none the less. I've been using Movable-type on a variety of websites for
about a year and am worried about switching to another platform.
I have heard very good things about blogengine.net. Is there
a way I can transfer all my wordpress posts into it?
Any kind of help would be really appreciated!
Anime Cosplay Costumes
سه شنبه 18 دی 1397 05:59 ق.ظ
What's up i am kavin, its my first occasion to commenting anyplace, when i read this post i thought i could also make comment
due to this sensible paragraph.
Octopus
شنبه 15 دی 1397 09:12 ق.ظ
Why viewers still make use of to read news papers when in this technological world the whole thing is accessible on net?
What is the best website to buy cosplay costumes?
جمعه 14 دی 1397 07:22 ق.ظ
For hottest information you have to pay a visit web and on world-wide-web I
found this site as a finest web page for most up-to-date updates.
Funny Cat Picture
سه شنبه 11 دی 1397 07:25 ق.ظ
Simply desire to say your article is as amazing.
The clearness on your submit is just nice and i can assume
you're a professional on this subject. Fine together with your permission let me to seize
your feed to stay updated with drawing close post.

Thanks a million and please continue the rewarding work.
The Red Tea Detox
پنجشنبه 6 دی 1397 12:02 ب.ظ
When I originally commented I clicked the "Notify me when new comments are added" checkbox and now each time a comment is added I get
three e-mails with the same comment. Is there any way you can remove people
from that service? Thanks a lot!
cosplay costumes that look like the real character
دوشنبه 3 دی 1397 04:35 ق.ظ
Just desire to say your article is as surprising.
The clearness in your post is simply excellent and i could assume you're an expert on this subject.
Fine with your permission let me to grab your RSS feed to keep
up to date with forthcoming post. Thanks a million and please
carry on the gratifying work.
cosplay costumes ideas
یکشنبه 2 دی 1397 12:53 ب.ظ
It's wonderful that you are getting thoughts from this paragraph as well as from our discussion made at this time.
muskelaufbau tabletten
جمعه 30 آذر 1397 10:52 ق.ظ
I love what you guys are usually up too. This sort of clever work and reporting!

Keep up the very good works guys I've incorporated you guys to
blogroll.
Funny Picture
چهارشنبه 28 آذر 1397 08:56 ق.ظ
It's very simple to find out any topic on web as compared to books, as
I found this piece of writing at this web site.
japanese cosplay costumes for women
پنجشنبه 22 آذر 1397 02:33 ب.ظ
wonderful post, very informative. I ponder why the opposite specialists of this sector do not realize this.
You must proceed your writing. I am confident, you've
a huge readers' base already!
http://cleantalkorg2.ru/
سه شنبه 20 آذر 1397 10:08 ب.ظ
You really make it seem really easy together with your presentation however I to find this matter to be actually something which I feel I'd
by no means understand. It kind of feels too complex and very wide for
me. I'm looking forward to your subsequent post, I will try
to get the cling of it!
high quality cosplay costumes
دوشنبه 19 آذر 1397 12:27 ق.ظ
Its like you read my mind! You appear to know a lot about this, like you wrote the book in it or
something. I think that you could do with a few pics to drive the message home a bit,
but other than that, this is fantastic blog. A fantastic read.
I'll definitely be back.
buy cialis online no prescription
جمعه 16 آذر 1397 01:20 ق.ظ

Amazing a good deal of beneficial advice!
cialis rckenschmerzen cialis free trial 5 mg cialis pharmacie en ligne low cost cialis 20mg cialis patent expiration wow cialis tadalafil 100mg cialis patentablauf in deutschland buy cialis online cheapest buy generic cialis buy name brand cialis on line
Olejek Konopny CBD
پنجشنبه 15 آذر 1397 06:10 ب.ظ
Heya! I'm at work surfing around your blog from my new
iphone 3gs! Just wanted to say I love reading your blog and
look forward to all your posts! Carry on the outstanding work!
Olej Cbd
پنجشنبه 15 آذر 1397 04:37 ب.ظ
It's very effortless to find out any matter on web as compared to textbooks,
as I found this article at this site.
Buy cialis online
پنجشنبه 15 آذر 1397 05:53 ق.ظ

Nicely put. Cheers!
click here take cialis cialis for bph cialis for sale south africa prices for cialis 50mg cialis flussig the best site cialis tablets cialis price in bangalore cost of cialis cvs cialis 5mg billiger cialis et insomni
Cialis prices
چهارشنبه 14 آذر 1397 11:40 ق.ظ

Nicely put. Appreciate it!
cialis rezeptfrei sterreich cialis 5 mg para diabeticos cialis cipla best buy buy cialis online legal cialis preise schweiz buy cialis sample pack import cialis cialis farmacias guadalajara generic cialis review uk safe site to buy cialis online
Cialis pills
چهارشنبه 14 آذر 1397 12:13 ق.ظ

Effectively spoken truly. !
cialis in sconto we choice cialis uk callus venta de cialis canada cialis generic tadalafil buy cialis 5 mg funziona click here to buy cialis tadalafil tablets link for you cialis price viagra vs cialis vs levitra
buy cialis usa
سه شنبه 13 آذر 1397 01:15 ب.ظ

Amazing quite a lot of great advice.
discount cialis cialis 5 mg para diabeticos buy cialis sample pack chinese cialis 50 mg cialis arginine interactio cialis daily reviews cialis for sale south africa cialis flussig cialis pills price each buying brand cialis online
www.sa-ga-so.net
سه شنبه 13 آذر 1397 04:21 ق.ظ
Do you have a spam issue on this website; I also am a blogger, and I was wanting to know your situation; many of us
have developed some nice practices and we are looking to exchange techniques with others, be
sure to shoot me an email if interested.
buy generic cialis pills
سه شنبه 13 آذر 1397 01:46 ق.ظ

Very good write ups. Appreciate it!
cialis generico lilly we recommend cialis info cialis great britain try it no rx cialis tadalafil tablets buy original cialis cialis y deporte overnight cialis tadalafil cheap cialis recommended site cialis kanada
Buy cialis online
دوشنبه 12 آذر 1397 12:44 ب.ظ

Many thanks! Quite a lot of material.

buying cialis overnight acquistare cialis internet prix de cialis canadian discount cialis preis cialis 20mg schweiz cialis sale online cialis coupons printable buy cialis acheter cialis kamagra costo in farmacia cialis
Generic cialis
دوشنبه 12 آذر 1397 01:27 ق.ظ

You said it very well.!
generic for cialis cialis kaufen bankberweisung buy cialis online nz il cialis quanto costa tadalafil 10 mg cialis cost venta de cialis canada preis cialis 20mg schweiz cialis 10 doctissimo look here cialis cheap canada
buy cialis no rx
یکشنبه 11 آذر 1397 12:20 ب.ظ

Wow lots of amazing tips!
how much does a cialis cost dose size of cialis we use it 50 mg cialis dose tarif cialis france deutschland cialis online generic cialis review uk cialis 100 mg 30 tablet cialis alternative opinioni cialis generico cialis 20mg prix en pharmacie
buy cheap cialis no prescription
یکشنبه 11 آذر 1397 01:17 ق.ظ

Many thanks. Very good information!
acheter du cialis a geneve when will generic cialis be available cialis 20 mg best price cialis canada on line we like it cialis price the best choice cialis woman generic cialis with dapoxetine cialis e hiv cialis price thailand prices on cialis 10 mg
Buy generic cialis
شنبه 10 آذر 1397 12:12 ب.ظ

Awesome forum posts. Regards.
costo in farmacia cialis cialis for sale south africa cialis herbs acquistare cialis internet cialis daily dose generic cialis coupons printable viagra vs cialis cialis generika cialis pills boards cialis therapie
buy cialis no rx
شنبه 10 آذر 1397 12:49 ق.ظ

Valuable material. Many thanks!
try it no rx cialis purchasing cialis on the internet how do cialis pills work click here cialis daily uk miglior cialis generico buy cialis cialis en mexico precio generic cialis at the pharmacy cialis 200 dollar savings card cialis rezeptfrei sterreich
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نمایش نظرات 1 تا 30