Metoda turbiny gazowej w obiegu zamkniętym jest stosowana w celu przezwyciężenia wad turbina gazowa w obiegu otwartym metoda. Korozja i erozja łopatek turbin jest główną wadą cyklu otwartego. Tę wadę można przezwyciężyć stosując najwyższej jakości czynnik roboczy (powietrze lub hel, argon, wodór lub neon), gdzie nie miesza się z paliwem w komorze spalania. Inną zaletą stosowania metody z obiegiem zamkniętym jest to, że oddawanie ciepła spalin odbywa się w chłodnicy lub dogrzewaczach lub wymiennikach ciepła. W tym artykule omówiono przegląd tej turbiny, działanie, zalety i wady.
Co to jest turbina gazowa o obiegu zamkniętym?
Turbinę gazową o obiegu zamkniętym można zdefiniować jako gaz turbina , który przezwycięża wady turbiny gazowej w obiegu otwartym. W tego typu turbinie powietrze krąży w sposób ciągły wewnątrz turbiny gazowej za pomocą kompresora, komory cieplnej, turbiny gazowej i komory chłodniczej. Stosunki nacisk , temperatura i prędkość powietrza będą w tym typie stałe. Wykonuje cykl termodynamiczny, co oznacza, że płyn roboczy krąży i jest używany w sposób ciągły, bez opuszczania układu.
Turbina gazowa w obiegu zamkniętym
DO schemat turbiny gazowej w obiegu zamkniętym jest bardzo prosty i zawiera składniki jak kompresor, komora cieplna i turbina gazowa. Generator, sprężarka i komora chłodnicza są napędzane przez turbinę gazową. Schemat tego przedstawiono poniżej.
- Gaz jest sprężany w kompresorze.
- Sprężony gaz jest podgrzewany w komorze grzewczej.
- Turbina gazowa pomaga w wytwarzaniu energii elektrycznej.
- Energia elektryczna jest wytwarzana przez generator z wykorzystaniem turbiny gazowej
- Chłodzenie gazów wydostających się z turbiny zostaje schłodzone w komorze chłodniczej.
Wydajność
Plik sprawność turbiny gazowej w obiegu zamkniętym można wyjaśnić za pomocą diagramu T-S, jak pokazano poniżej.
Diagram T-S
Skuteczność tego można podać jako:
n = (dostępna sieć) / ciepło wejściowe
n = Cp (Wt - Wc) / ciepło wejściowe
n = 1 - [(T4-T1) / (T3-T2)]
Gdzie „Wt” = praca jest wykonywana przez turbinę gazową na kg powietrza = Cp (T2-T3)
„Wc” = praca wykonywana przez sprężarkę na kg powietrza = Cp (T1-T4)
Stałe ciśnienie „Cp” przyjmuje się w KJ lub Kg
„T” = temperatura
Ciepło wejściowe = Cp (T3-T2)
Sprawność tej turbiny jest wyższa niż turbiny gazowej w obiegu otwartym
Zasada działania turbiny gazowej w obiegu zamkniętym
Plik Zasada działania turbiny gazowej w obiegu zamkniętym opiera się na cyklu Braytona lub cyklu Joule'a.
W tego typu turbinie gazowej sprężarka służy do izotropowego sprężania gazu, a powstały sprężony gaz przepływa do komory grzewczej. Plik wirnik typ sprężarki jest preferowany w tej turbinie.
Zewnętrzne źródło jest wykorzystywane do podgrzewania sprężonego powietrza, a następnie przepuszczane przez łopatki turbiny.
Kiedy gaz przepływa przez łopatki turbiny, rozszerza się i przepuszcza do komory chłodniczej i stygnie. Gaz jest schładzany poprzez cyrkulację wody pod stałym ciśnieniem do temperatury początkowej.
- Gaz jest ponownie wprowadzany do sprężarki i proces się powtarza.
- W tej turbinie wielokrotnie krąży ten sam gaz.
- Złożoność systemu i koszt wzrosłyby, gdyby płyn roboczy / medium używane w turbinie były inne niż powietrze. Może to prowadzić do problemów i jest trudne do rozwiązania.
Różnica między turbiną gazową w cyklu otwartym i zamkniętym
Źródło ciepła, rodzaj płynu używanego do pracy, powietrze obiegowe, wydajność łopatek turbiny, koszt konserwacji i instalacji itp., To różnica między turbiną gazową w obiegu otwartym a turbiną zamkniętą. Główną różnicą jest cyrkulacja płynu roboczego.
Turbina gazowa w cyklu otwartym | Turbina gazowa w obiegu zamkniętym |
W tym typie komora spalania służy do ogrzewania sprężonego powietrza. Ze względu na mieszanie się produktów w komorze spalania i ogrzanym powietrzu, gaz nie pozostaje stały. | W tym typie komora grzewcza podgrzewa sprężone powietrze, które jest najpierw sprężane przed ogrzewaniem. Kiedy zewnętrzne źródło ogrzewa powietrze, gaz pozostaje stały. |
Ilość gazu wydobywającego się z turbiny jest wydalana do atmosfery | Ilość gazu wydobywającego się z turbiny gazowej przepuszcza się do komory chłodniczej. |
Trwa wymiana płynu roboczego | Cyrkulacja płynu roboczego trwa. |
Płynem roboczym jest powietrze | Aby uzyskać lepsze właściwości termodynamiczne, jako płyn roboczy stosuje się hel |
Zanieczyszczenie powietrza w komorze spalania skutkuje szybszym zużyciem łopatek turbiny | Ponieważ nie dochodzi do zanieczyszczenia zamkniętego gazu podczas przechodzenia przez komorę grzewczą, nie powoduje to wcześniejszego zużycia łopatek turbiny |
Używany głównie do poruszania się pojazdów | Używany głównie do instalacji stacjonarnych i zastosowań morskich. |
Koszt utrzymania jest niski | Koszt utrzymania jest wysoki |
Masa instalacji na KW jest mniejsza | Masa instalacji na KW jest większa. |
Zalety
Plik zalety turbiny gazowej w obiegu zamkniętym są
- Wysoka sprawność cieplna przy dowolnej granicy temperatury i stosunku ciśnień
- Można stosować dowolny rodzaj płynu roboczego o niskiej wartości kalorycznej. Na przykład hel.
- Brak korozji.
- Czyszczenie wewnętrzne nie jest wymagane.
- Podgrzewacze mogą być używane do podgrzewania wody do dostarczania ciepłej wody do celów domowych i przemysłowych.
- Wielkość turbiny gazowej jest niewielka
- Wzrost ciśnienia daje lepszy współczynnik przenikania ciepła w wymienniku
- Strata na skutek tarcia płynu jest mniejsza.
Niedogodności
Plik wady turbin gazowych w obiegu zamkniętym są
- Ponieważ cały system pracuje pod wysokim ciśnieniem z płynem roboczym (medium), zwiększa to koszt.
- Wymaga dużej nagrzewnicy powietrza i nie wystarczy, gdy komora spalania pracuje w cyklu otwartym.
- Nie stosowany w silnikach lotniczych, ponieważ ten typ turbiny gazowej wykorzystuje wodę chłodzącą.
- Złożony system i powinien wytrzymywać wysokie ciśnienie.
Aplikacje
Plik zastosowania turbin gazowych w obiegu zamkniętym obejmują następujące elementy.
- Używany do wytwarzania energii elektrycznej
- Używany w wielu zastosowaniach przemysłowych
- Stosowany w napędzie okrętowym, lokomotywowym, samochodowym
- Używany w lotnictwie do zasilania napędu odrzutowego
Tak więc chodzi o zamknięty cykl turbina gazowa - schemat , działanie, wydajność i różnice, zalety, wady i zastosowania. Oto pytanie do Ciebie: „Jakie są wady turbiny gazowej w obiegu otwartym? „