Skillnad mellan gasturbin och ångturbin
Share
Gassturbin vs ångturbin
Turbiner är en klass av turbo-maskiner som används för att omvandla energin i en strömmande vätska till mekanisk energi med hjälp av rotormekanismer. Turbiner omvandlar i allmänhet antingen termisk eller kinetisk energi av vätskan till arbete. Gassturbiner och ångturbiner är termiska turbo-maskiner, där arbetet genereras av arbetsfluidens entalpiförändring. d.v.s. Den potentiella energin hos vätskan i form av tryck omvandlas till mekanisk energi.
Baserat på fluidflödesriktningen är turbinerna indelade i axiella flödesturbiner och radiella turbiner. Tekniskt sett är en turbin en expanderare, som ger mekanisk arbetsutmatning genom minskad tryck, vilket är motsatt funktion av kompressorn. Denna artikel fokuserar på den axiella flödesturbintypen, vilket är vanligare vid många tekniska applikationer.
Den grundläggande strukturen hos en axiell flödesturbin är utformad för att möjliggöra ett kontinuerligt flöde av vätska under extraktion av energin. I termiska turbiner styrs arbetsvätskan vid hög temperatur och ett tryck genom en serie rotorer som består av vinklade blad monterade på en roterande skiva fäst vid axeln. Mellan varje rotordisk är monterade stationära blad monterade, vilka fungerar som munstycken och styrningar till fluidflödet.
Mer om Steam Turbine
Trots att konceptet att använda ånga för att göra mekaniskt arbete användes under lång tid, var den moderna ångturbinen designad av engelsk ingenjör Sir Charles Parsons 1884.
Ångturbinen använder trycksatt ånga från en panna som arbetsvätska. Den överhettade ångan som kommer in i turbinen förlorar sitt tryck (enthalpi) som rör sig genom rotorns blad och rotorerna rör sig axeln som de är anslutna till. Ångturbiner levererar kraft i jämn, konstant takt och värmevirkningen hos en ångturbin är högre än den för en fram och återgående motor. Ångturbinens funktion är optimal vid högre RPM-tillstånd.
Strängt är turbinen bara en enda komponent i den cykliska operationen som används för kraftproduktion, som idealiseras av Rankine-cykeln. Kedjorna, värmeväxlare, pumpar och kondensatorer är också komponenter i operationen men är inte delar av turbinen.
I moderna dagar är primär användning av ångturbinerna för elproduktion, men i början av 1900-talet användes ångturbiner som kraftverk för fartyg och lokomotiv. Som ett undantag används ångmotorerna i vissa marin framdrivningssystem där dieselmotorerna är opraktiska, såsom luftfartygsbärare och ubåtar..
Mer om gassturbin
Gassturbinmotor eller helt enkelt en gasturbin är en förbränningsmotor med gaser som luft som arbetsvätska. Termodynamisk aspekt av gassturbins funktion är idealiskt modellerad av Brayton-cykeln.
Gassturbinmotorn består i motsats till ångturbinen av flera nyckelkomponenter; det är kompressorn, förbränningskammaren och turbinen som monteras längs en roterande axel för att utföra olika uppgifter för en förbränningsmotor. Gasintaget från inloppet komprimeras först med en axiell kompressor; som utför exakt motsatsen till en enkel turbin. Den trycksatta gasen riktas därefter genom ett diffusor (ett divergerande munstycke), i vilket gasen förlorar sin hastighet men ökar temperaturen och trycket vidare.
I nästa steg går gas in i förbränningskammaren där ett bränsle blandas med gasen och antänds. Som en följd av förbränningen stiger temperaturen och trycket i gasen till en oerhört hög nivå. Denna gas passerar sedan genom turbinsektionen och när den passerar genom åstadkommer rotationsrörelse till axeln. En medelstor gasturbin producerar axelrotationshastigheter så hög som 10 000 varv per minut, medan mindre turbiner kan producera 5 gånger så mycket.
Gassturbiner kan användas för att producera vridmoment (vid rotationsaxeln), dragkraft (med hög hastighet gasutsläpp), eller båda i kombination. I det första fallet, som i ångturbinen, är det mekaniska arbetet som levereras av axeln bara en transformation av entalpy (tryck) hos hög temperatur och tryckgas. En del av axelarbetet används för att driva kompressorn genom en inre mekanism. Denna form av gasturbin används huvudsakligen för elproduktion och som kraftverk för fordon som tankar och jämn bil. Den amerikanska M1 Abrams tanken använder en gasturbinmotor som kraftverk.
I det andra fallet riktas högtrycksgasen genom ett konvergerande munstycke för att öka hastigheten och drivkraften genereras av avgasen. Denna typ av gasturbin kallas ofta jetmotor eller turbojetmotor, som driver militära stridsflygplan. Turbofan är en avancerad variant ovan, och kombinationen av både tryckkraft och arbetsgenerering används i turbopropmotorer, där axelarbeten används för att driva en propell.
Det finns många varianter av gasturbinerna avsedda för specifika uppgifter. De föredras framför andra motorer (främst fram och återgående motorer) på grund av deras höga vikt / viktförhållande, mindre vibrationer, höga driftshastigheter och tillförlitlighet. Avfallsvarmen släpps nästan helt som avgasen. Vid elproduktion används denna spillvärme för att koka vatten för att driva en ångturbin. Processen är känd som kombinerad cykeldraftproduktion.
Vad är skillnaden mellan ångturbin och gasturbin?
• Ångturbin använder högtrycksånga som arbetsvätska, medan gasturbinen använder luft eller annan gas som arbetsvätska.
• Ångturbin är i grund och botten en expander som levererar vridmoment som arbetsutmatning, medan en gasturbin är en kombinerad enhet av kompressor, förbränningskammare och turbin som utför en cyklisk drift för att leverera arbete som antingen vridmoment eller dragkraft.
• Ångturbin är bara en komponent som utför ett steg i Rankine-cykeln, medan gasturbinmotorn utför hela Brayton-cykeln.
• Gasturbiner kan leverera antingen vridmoment eller tryckkraft som arbetsutmatning, medan ångturbiner nästan hela tiden levererar vridmoment som arbetsutgången.
• Effekten av gasturbinerna är mycket högre än ångturbinen på grund av högre gastemperaturer hos gasturbinerna. (Gasturbiner ~ 1500 ° C och ångturbiner ~ 550 ° C)
• Det utrymme som krävs för gasturbinerna är betydligt mindre än ångturbinoperationer, eftersom ångturbin kräver värmeväxlare och värmeväxlare, som ska anslutas externt för värmeaddition.
• Gassturbiner är mer mångsidiga, eftersom många bränslen kan användas och arbetsvätska, som måste matas kontinuerligt, är lättillgängligt överallt (luft). Ångturbiner å andra sidan kräver stora mängder vatten för operationen och tenderar att orsaka problem vid lägre temperaturer på grund av isbildning.
