توربین گازی

یکی از انواع توربو ماشین های جریان محوری ، توربین های گازی می باشند که کاربردهای زیادی در صنعت دارند تئوری و روشهای انجام این کارسالهای پیش از دستیابی به مواد لازم و دانش توربو ماشین ها مطرح شده بود ، امروزه بالا رفتن تکنولوژی و علوم مرتبط با کار توربو ماشین ها ساخت و کاربرد توربین های گازی بطور چشم گیری رو به افزایش است . اولین طرح واقعی توربین گازی را " جان پارپر " درسال 1791 میلادی نسبت می دهند ولی اولین توربین گازی قابل استفاده توسط شرکت "بران باوری" جهت تولید نیروی الکتریسیته در سال 1939 میلادی درنمایشگاه ملی سوئیس در شهر زوریخ به نمایش در آمد ، در عرض زمان کوتاهی که از ساخت توربین های گازی می گذرد امروز در هواپیما ، هلی کوپتر ، تولید الکتریسیته ، پمپاژ نفت وگاز ، کشتی ، قطار و تولید مواد فشرده استفاده می شود .
امتیازا ت توربین گازی در توربین بخار عبادتند از :
1- استفاده نمودن از گاز به عنوان انرژی
2-استفاده نمودن از سوخت مایع (گازوئیل ) در مواقعی که به عللی گاز قطع گردد
با توجه به آ نچه که در بالا ذکر شد بکار گرفتن توربین گازی در محل هایی که گاز به مقدار کافی وجود دارد به صرفه تر خواهد بود . می دانیم که ، برای استفاده از انرژی موجود در گاز و یا گازوئیل باید آنها را بسوزانیم ، از طرفی سوزاندن باید در مجاورت هوا انجام شود ، بنابراین توربین گازی باید مجهز به دستگاههای دیگر مثل اطاق احتراق و فشار دهنده هوا باشد .

"اهداف مهم در روند توسعه ی توربين های گازی پيشرفته "

عامل اصلی توسعه توربین های گازی با توان و کارایی بالا ، دسترسی به گاز طبیعی تمیز با قیمت ارزان است . اما خروج گاز با درجه حرارت بالا از خروجی توربین – که پیامد آن به کاهش کارایی سیکل است – متخصصان مربوط را بر آن داشته که سیکل های ترکیبی را مطرح کنند تا گاز با درجه حرارت بالا ، در محفظه ی دیگری موسوم به جدول باز یاب حرارتی بخار ( HRSG ) استفاده شود.
در این حالت ،سیکل ترکیب شده کارایی بالاتری دارد . این نوع سیکل ها ، با داشتن کارایی بالاتر از سیکل های عاد ی با سوخت زغال سنگ و همچنین داشتن ویژگی کاهش آلودگی محیط زیست ، سهم بزرگی در تولید برق در شبکه ها بر عهده دارند .محدودیت استفاده از گاز طبیعی در نیرو گاهها با قیمت ارزان و فشار های سیالی در جهت مصرف آن برای تولید انرژی الکتریکی ، از عواملی است که استفاده کلان از توربین گازی را به طور گسترده ای با مشکل روبه رو کرده است .
بنابراین متخصصان و کارشناسان ، طرح تبدیل زغال سنگ به گاز را پیش بینی
کرده و معتقدند که این طرح جایگزین خوبی برای استفاده از منابع گاز طبیعی است
همچنین تلاش می کنند تابا ابداع روشهایی جدید ، کارایی توربین های گازی را افزایش دهند . نیروی هوایی امریکا توانست در سال 1986 با همکاری هفت سازنده ی توربین ، موتور توربین با کارایی بالا بسازد .
اهدافی که در توسعه ی این نوع موتور توربین مد نظر بوده به قرار زیر است :
الف ) تولید گاز با دمای بالا در محفظه ی احتراق و ورودی توربین ؛
ب ) ساخت کمپرسوری با ظرفیت و کارآیی بالا ؛
ج ) ساخت اجزای تشکیل دهنده سبک
بند "ج" برای توربین هایی که در تولید برق ، بکار رفته و در سطح زمین نصب
می گردد چندان مورد توجه نبوده و از پیچیدگی علمی نیز برخوردار نیست . اخیراً برای این نوع توربین ها از موتوری که اصلاح شده موتور هوایی (Aeroengine ) است استفاده می شود .
برای مثال شرکت گاز و الکتریک پاسیفیک (E & PG) طرح پیشرفته ای
را بر اساس موتورهای صنایع هوایی با جت مجهز به سوپرفن جنرال الکتریک مدل GE90 ارائه داده است و رولزرویس سیستمی را برای تولید برق از توربین گازی به منظور به کارگیری در موتورهای هوایی . در توسعه ی توربین گازی ، انواع مختلفی از سیکل های پیشرفته مبتنی بر کولر داخلی ، استفاده از هوای مرطوب ، تزریق بخار،محفظه ی احتراق مجهزبه بازیافت حرارتی و مبدلهای حرارتی ، طراحی و به کار گرفته می شود .
اخیراً سازمان انرژی آمریکا برنامه ای مبنی بر تولید توربینهای پیشرفته ایی با کارایی حدود 52 درصد برای سیکل های ترکیبی و در آینده ای نزدیک با کارایی 60 درصد و تولید NOX پایین را تهیه کرده و دردست اجرا دارد .
در این برنامه،دمای احتراق تاحدودCº 1427 افزایش یافته و برق با نازلترین قیمت تولیدمی شود.

تشريح توربو ماشين ها

توربین یا تور بینیس از ریشه لاتین و به معنی چیزی است که می گردد یا می چرخد منظور از توربو ماشین هر نوع وسیله ای است که در آن بر اثر هر نوع کنش دینامیکی یک یا چند ردیف تیغه متحرک با سیالی که پیوسته جریان دارد تبادل انرژی انجام می دهد . اساسا ردیف تیغه گردنده یا روتور ، آنتالپی سکون سیال عبور کننده را بسته به انتظاری که از ماشین داریم با انجام کار مثبت یا منفی تغییر می دهد . این تغییر آنتالپی با تغییرا ت همزمان فشار در سیال ارتباط نزدیک دارد .تعریف فوق از توربوماشین زیاد کلی است زیرا توربو ماشین های باز مانند پیشرانها ؛ اسیابهای بادی و بادزنهای بی پوشش را نیز که با مقدار سیال نامعین عمل می کند در بر می گیرد.بنابراین دامنه بحث را به توربو ماشین های بسته که در آنها مقدار سیال معین در زمان واحد از دستگاه عبورمی کند منحصرمی کنیم.توربو ماشین ها کلا دودسته اند :
اول آنهایی که قدرت جذب می کنند تا فشار سیال و یا ارتفاع سیال را بالا ببرند مثل بادزنهای کانال دار ، کمپرسور ها و پمپ ها .
دوم آنهایی که با انبساط سیال و رسیدن آن به فشار یا ارتفاع کمتر قدرت تولید
می کنند مثل توربین های هیدرولیکی ، بخاری و گازی . توربو ماشین ها را بر حسب نوع مسیر جریان درگذر گاههای موتور نیز می توان دسته بندی کرد .
هنگامی که جریان تماما یا عمدتا موازی محور چرخش باشد دستگاه را توربو ماشین جریان محوری نامند .
وقتی مسیر جریان تماما و یا عمدتا در صفحه عمود بر محور چرخش قرار گیرد دستگاه را توربو ماشین جریان شعایی می نامند . طریق دیگر تقسیم بندی توربوماشین ها بسته به وجود یا عدم تغییرات فشار در جریان عبور کننده از روتور می باشند که توربو ماشین ها را به ضربه ای و یا عکس العملی ( واکنشی ) تقسیم می کند . در ماشین های ضربه ای کل تغییرات فشار در یک یا چند شیپور ( نازل ) اتفاق می افتد و سیال به روتور هدایت می شود .