ما هو التوربينات الغازية ذات الدورة المغلقة وعملها

تم اعتماد طريقة توربينات الغاز ذات الدورة المغلقة للتغلب على عيوب توربينات الغاز ذات الدورة المفتوحة طريقة. يعتبر تآكل وتآكل ريش التوربينات هو العيب الرئيسي في دورة مفتوحة. يمكن التغلب على هذا العيب باستخدام جودة عالية لوسط العمل (هواء أو هيليوم أو أرجون أو هيدروجين أو نيون) حيث لا يختلط بالوقود في غرفة الاحتراق. الميزة الأخرى لاستخدام طريقة الدورة المغلقة هي طرد حرارة غازات العادم في إعادة التبريد أو إعادة التسخين أو المبادلات الحرارية. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على هذا التوربين والعمل والمزايا والعيوب.

ما هو التوربينات الغازية ذات الدورة المغلقة؟

يمكن تعريف التوربينات الغازية ذات الدورة المغلقة على أنها غاز عنفة الذي يتغلب على عيوب التوربينات الغازية ذات الدورة المفتوحة. في هذا النوع من التوربينات ، يتم تدوير الهواء بشكل مستمر داخل التوربينات الغازية بمساعدة ضاغط ، وغرفة حرارية ، وتوربينات غازية ، وغرفة تبريد. نسب الضغط ودرجة الحرارة وسرعات الهواء ستكون ثابتة في هذا النوع. إنه يؤدي دورة ديناميكية حرارية ، مما يعني أن سائل العمل يتم تدويره واستخدامه بشكل مستمر مرارًا وتكرارًا دون مغادرة النظام.

توربينات الغاز ذات الدورة المغلقة

إلى مخطط توربينات الغاز ذات الدورة المغلقة بسيط جدا ويحتوي على عناصر مثل الضاغط وغرفة الحرارة والتوربينات الغازية. يتم تشغيل المولد والضاغط وغرفة التبريد بواسطة التوربينات الغازية. الرسم البياني لهذا موضح أدناه.

• يتم ضغط الغاز في الضاغط.
• يتم تسخين الغاز المضغوط في غرفة التسخين.
• تساعد التوربينات الغازية على توليد الكهرباء.
• يتم توليد الكهرباء بواسطة مولد كهرباء مع استخدام التوربينات الغازية
• يتم تبريد الغازات المارة من التوربين في حجرة التبريد.

كفاءة

ال كفاءة التوربينات الغازية ذات الدورة المغلقة يمكن شرحه بمساعدة مخطط T-S كما هو موضح أدناه.

مخطط T-S

يمكن إعطاء كفاءة هذا ،

n = (الشبكة المتاحة) / حرارة الإدخال

n = Cp (Wt - Wc) / حرارة الإدخال

ن = 1 - [(T4-T1) / (T3-T2)]

حيث 'Wt' = يتم عمل التوربينات الغازية لكل كجم من الهواء = Cp (T2-T3)

'Wc' = الشغل الذي ينجزه الضاغط لكل كيلوغرام من الهواء = Cp (T1-T4)

يؤخذ الضغط المستمر 'Cp' بوحدة KJ أو Kg

'T' = درجة الحرارة

حرارة الإدخال = Cp (T3-T2)

كفاءة هذا التوربين أعلى من التوربينات الغازية ذات الدورة المفتوحة

مبدأ عمل التوربينات الغازية ذات الدورة المغلقة

ال مبدأ عمل توربينات الغاز ذات الدورة المغلقة يعتمد على دورة برايتون أو دورة جول.
في هذا النوع من التوربينات الغازية ، يتم استخدام الضاغط لضغط الغاز بطريقة الخواص ويتدفق الغاز المضغوط الناتج إلى غرفة التسخين. ال الدوار نوع الضاغط المفضل في هذا التوربين.

يتم استخدام مصدر خارجي لتسخين الهواء المضغوط ثم يتم تمريره فوق ريش التوربينات.
عندما يتدفق الغاز فوق ريش التوربين ، يتم توسيعه ويسمح له بالمرور إلى غرفة التبريد ويتم تبريده. يتم تبريد الغاز باستخدام دوران الماء بضغط ثابت حتى درجة حرارته الأولية.

• مرة أخرى ، يتم تمرير الغاز إلى الضاغط وتتكرر العملية.
• في هذا التوربين ، يتم تدوير نفس الغاز بشكل متكرر.
• سيزداد تعقيد النظام والتكلفة إذا كان سائل العمل / الوسيط المستخدم في التوربين غير الهواء. قد يؤدي هذا إلى مشاكل ويصعب حلها.

الفرق بين التوربينات الغازية ذات الدورة المفتوحة والدورة المغلقة

مصدر الحرارة ، نوع السائل المستخدم للعمل ، الهواء الدائري ، سعة شفرات التوربينات ، تكلفة الصيانة والتركيب ، إلخ ، يعطي الفرق بين الدورة المفتوحة والتوربينات الغازية المغلقة. يعتبر دوران سائل العمل هو الاختلاف الرئيسي.

مزايا

ال مزايا توربينات الغاز ذات الدورة المغلقة هي

• كفاءة حرارية عالية في أي حد لدرجة الحرارة ونسبة الضغط
• يمكن استخدام أي نوع من السوائل العاملة بقيمة منخفضة من السعرات الحرارية. على سبيل المثال الهيليوم.
• لا تآكل.
• التنظيف الداخلي غير مطلوب.
• يمكن استخدام أجهزة إعادة التسخين لتسخين المياه لتزويد الماء الساخن للأغراض المنزلية والصناعية.
• حجم التوربينات الغازية صغير
• تؤدي الزيادة في الضغط إلى تحسين معامل انتقال الحرارة في المبادل
• فقدان احتكاك السوائل أقل.

سلبيات

ال عيوب توربينات الغاز ذات الدورة المغلقة هي

• نظرًا لأن النظام بأكمله يعمل تحت ضغط عالٍ مع سائل عمل (متوسط) ، فإنه يزيد من التكلفة.
• يتطلب سخان هواء كبير ولا يكفي عند استخدام غرفة الاحتراق في الدورة المفتوحة.
• لا تستخدم في محركات الطائرات لأن هذا النوع من التوربينات الغازية تستخدم مياه التبريد.
• نظام معقد ويجب أن يقاوم عند الضغط العالي.

التطبيقات

ال تطبيقات توربينات الغاز ذات الدورة المغلقة تشمل ما يلي.

• تستخدم في توليد الطاقة الكهربائية
• يستخدم في العديد من التطبيقات الصناعية
• تستخدم في الدفع البحري ، ودفع القاطرة ، ودفع السيارات
• تستخدم في الطيران لتوفير القوة للدفع النفاث

وبالتالي ، هذا كله يتعلق بالدورة المغلقة التوربينات الغازية - رسم بياني العمل والكفاءة والاختلافات والمزايا والعيوب والتطبيقات. إليك سؤال لك ، 'ما هي عيوب التوربينات الغازية ذات الدورة المفتوحة؟ '