اجزاء و اصل توربین گازی

اجزاء و اصل توربین گازی

اجزای توربین گاز وپرنسiple: –توربین گاز نوعی موتور احتراق داخلی است که سیال کار آن خود هوا است. این موتور برای استخراج انرژی شیمیایی از سوخت استفاده می شود و همچنین برای تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی با استفاده از انرژی گازی به عنوان سیال عامل برای به حرکت درآوردن موتور و پروانه استفاده می شود که به نوبه خود هواپیما را به حرکت در می آورد.

اجزای توربین گازی

1. ورودی

جریان هوا باید بدون محدودیت از مجرا حفظ شود و مجرای ورودی نیز باید تمیز و تمیز بماند تا موتور سالم بماند. پیشنهاد می شود جریان هوای تمیز و بدون مزاحمت در ورودی ایجاد شود که با وارد شدن به موتور کارایی آن را افزایش می دهد و موتور را از فرسایش، خوردگی یا هر گونه آسیب محافظت می کند.

همچنین پیشنهاد می شود که فیرینگ ها باید در داخل مجرای ورودی هوای موتور و مجرای ورودی نصب شوند تا اطمینان حاصل شود که تلفات جریان هوا با توجه به تمام شرایط جریان هوا حداقل است.

2. کمپرسور

کمپرسور کمپرسور است که وظیفه تامین هوای مورد نیاز توربین را بر عهده دارد تا بتواند به نحو احسن کار کند. علاوه بر این باید هوا را با فشار استاتیکی بسیار بالا تامین کرد. معمولاً نسبت فشار در کمپرسور عقب به فشار در کمپرسور جلو 9:5 است.

3. دیفیوزر

هوا از طریق پره های راهنمای کمپرسور خارج می شود که در آنجا اجزای جریان هوا به جریان مستقیم تبدیل می شوند. پس از این، هوا وارد بخش پخش کننده می شود که یک مجرای واگرا است. عملکرد اصلی یک دیفیوزر آیرودینامیک است.

4. احتراق

هنگامی که هوا از دیفیوزر عبور می کند، وارد بخش احتراق می شود که به عنوان احتراق شناخته می شود. بخش احتراق وظیفه ای دارد که سوزاندن سوخت و هوا را کنترل می کند. گرمایی که آزاد می شود باید به گونه ای باشد که هوا منبسط و شتاب بگیرد تا جریانی صاف و پایدار برای گازی که به طور یکنواخت گرم می شود در تمام شرایط کار فراهم کند. انجام کار با حداقل افت فشار و حداکثر انتشار گرما الزامی است.

5. توربین

یک موتور توربین دارای یک توربین چهار مرحله ای است که برای تبدیل انرژی گازی سوخت هوا به انرژی مکانیکی برای حرکت کمپرسور به کمک چرخ دنده یا پروانه استفاده می شود. توربین عملکردی دارد که در آن انرژی گازی با انبساط گازهای داغ و پرفشار به دما و فشار کمتر به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود.

6. اگزوز

هنگامی که گاز از توربین عبور می کند، از اگزوز تخلیه می شود. بیشتر انرژی گازی با کمک یک توربین به انرژی مکانیکی تبدیل می شود و مقدار کافی نیرو در گاز خروجی باقی می ماند. این گاز باقیمانده از طریق مجرای همگرای اگزوز شتاب می گیرد تا در هنگام حرکت هواپیما مفیدتر شود.

اصل کار توربین گازی

اصل اساسی که توربین گاز بر اساس آن کار می کند با تمام موتورهایی که برای استخراج انرژی از سوخت شیمیایی استفاده می شود یکسان است. متداول ترین 4 مرحله برای هر موتور احتراق داخلی به شرح زیر است:

1. ورودی هوا

2. فشرده سازی هوا.

3. احتراق، جایی که سوخت تزریق می شود و تبدیل به انرژی ذخیره شده می شود.

4. گسترش و انقراض، که در آن انرژی تبدیل شده برای استفاده آورده می شود.

در مورد موتورهای پیستونی مانند موتورهای مورد استفاده در خودروها یا به عنوان موتور هواپیما، مراحل مربوط به ورودی، تراکم، احتراق و اگزوز در سرسیلندر است اما در زمان های مختلف که پیستون به طور مداوم بالا و پایین می رود.

در مورد موتور توربین، همان چهار مرحله در همان زمان اما در مکان های مختلف اتفاق می افتد. با توجه به این تفاوت اساسی، توربین دارای بخش های مختلف موتور است که به شرح زیر شناخته می شوند:

1.بخش ورودی

2.بخش کمپرسور

3. بخش احتراق

4. بخش توربین و اگزوز.

بخش توربین موتور وظیفه تولید نیروی شفت قابل استفاده به عنوان خروجی است که برای به حرکت درآوردن پروانه استفاده می شود. به غیر از این باید قدرتی برای به حرکت درآوردن کمپرسور و لوازم جانبی موتور داشته باشد. این کار با قرار گرفتن در معرض دمای بالا، فشار و گاز با سرعت بالا انجام می شود که از انرژی گازی به انرژی مکانیکی در قالب یک قدرت شفت تبدیل می شود.

اجزاء و اصل توربین گازی

جرم هوای عرضه شده باید بسیار زیاد باشد که قرار است به توربین داده شود تا توان مورد نیاز تولید شود. هوای تامین شده با کمک کمپرسوری انجام می شود که هوا را خارج کرده و به داخل موتور می برد و در آنجا فشرده می شود تا هوای پرفشار به توربین ارائه شود. نقش کمپرسور تبدیل انرژی مکانیکی از توربین به انرژی گازی به صورت فشار یا دما است.

در مورد کمپرسور و توربین100 درصد راندمان بودند، در این صورت کمپرسور تمام هوای مورد نیاز توربین را تامین می کرد و در عین حال، توربین نیروی لازم برای به حرکت درآوردن کمپرسور را تامین می کرد. در این حالت، فقط یک ماشین حرکت دائمی به عنوان تلفات اصطکاکی وجود خواهد داشت و ناکارآمدی سیستم مکانیکی اجازه نمی دهد یک ماشین حرکت دائمی به درستی کار کند.

به غیر از این مقداری انرژی اضافی به غیر از هوا نیز برای تطبیق تلفات ایجاد شده مورد نیاز است. توان خروجی مورد نیاز از موتوری است که درست فراتر از کمپرسور است. بنابراین انرژی بیشتری باید به هوا اضافه شود تا توان اضافی تولید شود. انرژی شیمیایی حاصل از سوخت سوزانده شده و به صورت دمای بالا و سرعت بالا به انرژی گازی تبدیل می شود زیرا هوا برای عبور از خود احتراق نیاز دارد. انرژی گازی دوباره به انرژی مکانیکی توربین تبدیل می‌شود که نیروی محرکه کمپرسور و شفت را فراهم می‌کند.