Gasturbine ( fr. turbine fra lat. turbo - hvirvelvind, rotation) - motor, vingemaskine , i hvis trin energien fra komprimeret og/eller opvarmet gas omdannes til mekanisk arbejde på akslen [1] . De vigtigste strukturelle elementer er rotoren (arbejdsblade fastgjort på skiverne) og statoren , kaldet dyseapparatet (styreskovle fastgjort i huset).
Gasturbiner bruges som en del af gasturbinemotorer , stationære gasturbineenheder (GTU) og kombinerede cyklusanlæg (CCGT).
Forsøg på at skabe mekanismer svarende til turbiner har været gjort i meget lang tid. En beskrivelse af en primitiv dampturbine lavet af Heron af Alexandria (1. århundrede f.Kr.) er kendt. I det attende århundrede modtog englænderen John Barber patent på en enhed, der havde de fleste elementer til stede i moderne gasturbiner. I slutningen af det 19. århundrede , da termodynamik, maskinteknik og metallurgi nåede et tilstrækkeligt niveau, skabte Gustav Laval ( Sverige ) og Charles Parsons ( Storbritannien ) uafhængigt dampturbiner egnet til industriel brug [2] .
Verdens første reversible gasturbine blev designet af den russiske ingeniør og opfinder Pavel Dmitrievich Kuzminsky i 1887. Hans 10-trins turbine arbejdede på en gas-dampblanding opnået i forbrændingskammeret skabt af ham i 1894 - "gas-damp". [3] Kuzminsky brugte vandkøling af forbrændingskammeret. Vand afkølede væggene og kom derefter ind i kammeret. Tilførslen af vand sænkede temperaturen og øgede samtidig massen af gasser, der kom ind i turbinen, hvilket skulle have øget effektiviteten af installationen. [4] I 1892 testede P. D. Kuzminsky turbinen og tilbød den til krigsministeriet som motor til et luftskib af hans eget design. [5] I 1897 blev der bygget en fungerende gasturbine på St. Petersburg Cartridge Plant [6] som opfinderen var ved at gøre klar til fremvisning på verdensudstillingen i Paris i 1900 , men levede ikke for at se den i flere måneder.
Samtidig med Kuzminsky blev eksperimenter med en gasturbine (som en lovende motor til torpedoer ) også udført af Charles Parsons, men han kom hurtigt til den konklusion, at de tilgængelige legeringer på grund af deres lave varmemodstand ikke tillader at skabe en pålidelig mekanisme, der ville blive sat i gang af en stråle af varme gasser eller damp-gasblanding, hvorefter han fokuserede på skabelsen af dampturbiner [7] .
Højtryksgas strømmer gennem turbinedysen ind i lavtryksområdet, mens den ekspanderer og accelererer. Yderligere kommer gasstrømmen ind i turbinebladene, hvilket giver dem en del af dens kinetiske energi og giver drejningsmoment til vingerne. Rotorbladene overfører drejningsmoment gennem turbineskiverne til akslen. Gasturbinen bruges oftest til at drive generatorer.
Mekanisk kan gasturbiner være betydeligt enklere end frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer . Mere komplekse turbiner (som brugt i moderne turbojetmotorer ) kan have flere aksler, hundredvis af turbine- og statorblade og et omfattende system af komplekse rør, forbrændingskamre og varmevekslere.
Tryklejer og radiale lejer er kritiske designelementer. Traditionelt var disse hydrodynamiske eller oliekølede kuglelejer . De er blevet overgået af luftlejer, som med succes bruges i mikroturbiner og hjælpekraftenheder .
Gasturbiner bruges ofte i mange flydende drivgasraketter og også til at drive turbopumper, hvilket gør det muligt at bruge dem i letvægtstanke med lavt tryk, der opbevarer betydelig tørmasse.
Forskellen mellem industrielle gasturbiner og luftfart er, at deres vægt og størrelsesegenskaber er meget højere, de har en ramme, lejer og et vingesystem af et mere massivt design. Industrielle turbiner varierer i størrelse fra lastbilmonterede mobile enheder til enorme komplekse systemer. Oftest bruges gasturbiner i kraftværker i en kombineret damp -gas-cyklus , hvilket indebærer generering af damp ved hjælp af restvarme fra udstødningsgasser i en spildvarmekedel, efterfulgt af dampforsyning til en dampturbine for yderligere elproduktion. Sådanne installationer kan have høj effektivitet - op til 60%. Derudover kan gasturbinen fungere i kogeneratorkonfigurationer : udstødningen bruges til at opvarme vandet i varmeforsyningssystemerne til behovene for varmt brugsvand og opvarmning samt til brug af absorptionskølere til kolde forsyningssystemer. Den samtidige brug af udstødning til at producere varme og kulde kaldes trigenereringstilstand . Effektiviteten af sådanne installationer - gasturbine kraftvarmeværker kan være meget høje og nå op til 90%, men effektiviteten af deres anvendelse afhænger direkte af behovet for termisk energi, som ikke er konstant hele året og afhænger af vejrforholdene.
Simpel cyklus gasturbiner kan produceres til både høj og lav effekt. En af deres fordele er evnen til at gå ind i driftstilstand inden for få minutter, hvilket gør det muligt at bruge dem som strøm under spidsbelastninger. Fordi de er mindre effektive end kraftværker med kombineret cyklus, bruges de typisk som spidskraftværker og kører fra nogle få timer om dagen til flere snesevis af timer om året, afhængigt af elbehovet og produktionskapaciteten. I områder med utilstrækkelig basisbelastning og i kraftværker, hvor der produceres elektrisk strøm afhængig af belastningen, kan gasturbineanlægget være i drift regelmæssigt det meste af dagen.
En del af succesen med mikroturbiner skyldes udviklingen af elektronik , der gør det muligt for udstyr at fungere uden menneskelig indgriben. Mikroturbiner bruges i de mest komplekse autonome strømforsyningsprojekter.
Disse mangler forklarer, hvorfor vejkøretøjer, som er mindre, billigere og kræver mindre regelmæssig vedligeholdelse end tanke, helikoptere og store både, ikke bruger gasturbinemotorer på trods af de ubestridelige størrelsesfordele.
| Motorer | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| se også evighedsmaskine Gearmotor gummi motor | |||||||||||||||||