Unterschied zwischen Gasturbine und Dampfturbine

Gasturbine gegen Dampfturbine

Turbinen sind eine Klasse von Turbomaschinen, mit denen die Energie in einer fließenden Flüssigkeit unter Verwendung von Rotormechanismen in mechanische Energie umgewandelt werden kann. Turbinen umwandeln im Allgemeinen entweder thermische oder kinetische Energie der Flüssigkeit in Arbeit. Gasturbinen und Dampfturbinen sind thermische Turbo -Maschinen, wobei die Arbeit aus der Enthalpieveränderung der Arbeitsflüssigkeit erzeugt wird. ich.e. Die potentielle Energie der Flüssigkeit in Form von Druck wird in mechanische Energie umgewandelt.

Basierend auf der Richtung der Flüssigkeitsdurchflussturbinen werden in axiale Strömungsturbinen und radiale Durchflussturbinen kategorisiert. Technisch gesehen ist eine Turbine ein Expander, der die mechanische Arbeitsabnahme durch den Druckabbau liefert, was der entgegengesetzte Betrieb des Kompressors ist. Dieser Artikel konzentriert sich auf den axialen Fließturbinentyp, der in vielen technischen Anwendungen häufiger vorkommt.

Die Grundstruktur einer axialen Strömungsturbine ist so ausgelegt, dass ein kontinuierlicher Flüssigkeitsfluss gleichzeitig die Energie extrahiert wird. In thermischen Turbinen wird die Arbeitsflüssigkeit bei hoher Temperatur und Druck durch eine Reihe von Rotoren gerichtet, die aus abgewinkelten Klingen bestehen, die auf einer an der Welle befestigten rotierenden Scheibe montiert sind. Zwischen den einzelnen Rotorscheiben werden stationäre Klingen montiert, die als Düsen und Führungen zum Flüssigkeitsfluss fungieren.

Mehr über Dampfturbine

Obwohl das Konzept der Verwendung von Steam zur mechanischen Arbeit für lange Zeit verwendet wurde, wurde die moderne Dampfturbine 1884 vom englischen Ingenieur Sir Charles Parsons entworfen.

Die Dampfturbine verwendet Druckdampf von einem Kessel als Arbeitsflüssigkeit. Der in die Turbine in die Turbine gelangen Dampf verliert seinen Druck (Enthalpie), der sich durch die Klingen der Rotoren bewegt, und die Rotoren bewegen die Welle, an die sie verbunden sind. Dampfturbinen liefern Strom in einer glatten, konstanten Geschwindigkeit und die thermische Effizienz einer Dampfturbine ist höher als die eines Hubkrokodotors. Der Betrieb der Dampfturbine ist bei höheren RPM -Zuständen optimal.

Strenge ist die Turbine nur eine einzige Komponente des für die Stromerzeugung verwendeten zyklischen Vorgangs, die idealerweise vom Rankine -Zyklus modelliert wird. Die Kessel, Wärmetauscher, Pumpen und Kondensatoren sind ebenfalls Bestandteile des Betriebs, aber keine Teile der Turbine.

In den modernen Tagen gilt die primäre Verwendung der Dampfturbinen für die Stromerzeugung der Stromversorgung, aber zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde Dampfturbinen als Kraftwerk für Schiffe und Lokomotivmotoren verwendet. Ausnahme.

Mehr über Gasturbine

Gasturbinenmotor oder einfach eine Gasturbine ist ein Verbrennungsmotor, der Gase wie Luft als Arbeitsflüssigkeit verwendet. Der thermodynamische Aspekt des Betriebs der Gasturbine wird ideal durch den Brayton -Zyklus modelliert.

Der Gasturbinenmotor besteht im Gegensatz zur Dampfturbine aus mehreren Schlüsselkomponenten. Dies sind Kompressor, Verbrennungskammer und Turbine, die entlang einer rotierenden Welle zusammengesetzt sind, um unterschiedliche Aufgaben eines Verbrennungsmotors auszuführen. Die Gasaufnahme aus dem Einlass wird zunächst unter Verwendung eines axialen Kompressors komprimiert. Das führt das genaue Gegenteil einer einfachen Turbine durch. Das unter Druck stehende Gas wird dann durch einen Diffusor (eine divergierende Düse-) Stufe gerichtet, in dem das Gas seine Geschwindigkeit verliert, aber die Temperatur und den Druck weiter erhöht.

In der nächsten Stufe tritt Gas in die Brennkammer ein, in der ein Kraftstoff mit dem Gas gemischt und entzündet wird. Infolge der Verbrennung steigt die Temperatur und der Druck des Gases auf einen unglaublich hohen Niveau. Dieses Gas führt dann durch den Turbinenabschnitt und erzeugt beim Durchlaufen eine Rotationsbewegung zur Schacht. Eine durchschnittliche Gasturbine der Größe erzeugt Wellenrotationsraten von bis zu 10.000 U / min, während kleinere Turbinen 5 -mal so viel produzieren können.

Gasturbinen können verwendet werden, um Drehmoment (durch die rotierende Welle), den Schub (durch Hochgeschwindigkeitsgasabgase) oder beides in Kombination zu erzeugen. Im ersten Fall ist wie bei der Dampfturbine die mechanische Arbeit, die der Welle geliefert wird. Ein Teil der Wellenarbeit wird verwendet, um den Kompressor durch einen internen Mechanismus zu treiben. Diese Form der Gasturbine wird hauptsächlich für die Stromerzeugung und als Kraftwerke für Fahrzeuge wie Tanks und sogar Autos verwendet. Der US -amerikanische M1 Abrams Tank verwendet einen Gasturbinenmotor als Kraftwerk.

Im zweiten Fall wird das Hochdruckgas durch eine konvergierende Düse gerichtet, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, und der Schub wird durch das Abgas erzeugt. Diese Art von Gasturbine wird oft als Strahlmotor oder Turbojet -Motor bezeichnet, wodurch das Militärflugzeug mit dem Militärjagd versorgt wird. Der Turbofan ist eine fortgeschrittene Variante von oben, und die Kombination von Schub- und Arbeitsgenerierung wird in Turboprop -Motoren verwendet, bei denen Wellenarbeiten zum Antrieb eines Propellers verwendet werden.

Es gibt viele Varianten der Gasturbinen, die für bestimmte Aufgaben entwickelt wurden. Sie werden gegenüber anderen Motoren (hauptsächlich gegen Engines) aufgrund ihres Hochleistungs -Gewichts -Verhältnisses, weniger Vibrationen, hoher Betriebsgeschwindigkeiten und Zuverlässigkeit bevorzugt. Die Abwärme wird fast vollständig als der Auspuff abgelöst. Bei der Erzeugung der elektrischen Stromversorgung wird diese Abfall -Wärmeenergie zum Kochen von Wasser verwendet, um eine Dampfturbine zu betreiben. Der Prozess wird als kombinierte Zyklus -Stromerzeugung bezeichnet.

Was ist der Unterschied zwischen Dampfturbine und Gasturbine?

• Dampfturbine verwendet Hochdruckdampf als Arbeitsflüssigkeit, während die Gasturbine Luft oder ein anderes Gas als Arbeitsfluid verwendet.

• Dampfturbine ist im Grunde genommen ein Expander, das das Drehmoment als Arbeitsabgabe liefert, während eine Gasturbine ein kombiniertes Gerät aus Kompressor, Brennkammer und Turbine ist, die einen zyklischen Betrieb ausführt, um Arbeiten als Drehmoment oder Schub zu liefern.

• Dampfturbine ist nur eine Komponente, die einen Schritt des Rankine -Zyklus ausführt, während die Gasturbinenmotor den gesamten Brayton -Zyklus ausführt.

• Gasturbinen können entweder Drehmoment oder Schub als Arbeitsausgabe liefern, während Dampfturbinen fast immer das Drehmoment als Arbeitsausgabe liefern.

• Die Effizienz der Gasturbinen ist aufgrund höherer Betriebstemperaturen der Gasturbinen viel höher als die Dampfturbine. (Gasturbinen ~ 1500 0C und Dampfturbinen ~ 550 0c)

• Der für die Gasturbinen benötigte Raum ist viel geringer als Dampfturbinenbetrieb, da Dampfturbine Kessel und Wärmetauscher benötigt.

• Gasturbinen sind vielseitiger, da viele Kraftstoffe verwendet werden können und die Arbeitsflüssigkeit, die kontinuierlich gefüttert werden muss, überall leicht verfügbar ist (Luft). Dampfturbinen dagegen erfordern große Mengen Wasser für den Betrieb und verursachen tendenziell Probleme bei niedrigeren Temperaturen aufgrund von Vereisung.