Газовые турбины. Сравнение газовой турбины и газопоршневого электрогенератора с дизельным генератором. (Часть 1)
С момента начала добычи природного газа, сфера его промышленного применения все больше увеличивается. Значительную часть природного газа используют в энергетике. Как ресурс, для получения механической энергии, которую, потом, можно превратить в электроэнергию, а можно и пустить на другие цели. Природный газ, как, впрочем, и многие другие газы, используют в качестве топлива, газовые турбины и газопоршневые генераторы.
Газопрошневой генератор нам привычнее по устройству. Это тот же самый ДВС (двигатель внутреннего сгорания), как дизельный или бензиновый двигатель. И принцип его работы такой же – сгорающее топливо расширяется, сообщая энергию поршню, который, например, с помощью коленвала передает ее дальше. В конечном счете, механическая энергия сообщается генератору, который преобразовывает ее в электроэнергию, это если рассматривать генераторы. Принцип работы и дизельного двигателя, и газопоршневого одинаков. Отличатся только топливо, правда, оно дает некоторые различия в устройстве самого двигателя, и различные требования к прочности материалов.
Основа работы газовой турбины вроде бы та же – газ, смешанный с воздухом, образует топливную смесь. Она нагнетается под давлением в компрессор. Поджигается. А далее начинаются существенные отличия. Струя раскаленного газа (900-1200 градусов по шкале Цельсия), под давлением, вырывается из сопла и сообщает механическую энергию турбине, через лопатки, в несколько рядов установленные на валу. Затем, как и в генераторах на ДВС, механическая энергия передается генератору. Не смотря на то, что во всех случаях используется энергия расширения газов (при нагревании тело расширяется, а в процессе окисления (сгорания) топлива, выделяется значительное количество тепла, которое и нагревает газы, образовавшиеся в процессе горения (окисления), заставляя их расширяться, механически воздействуя на окружающие тела), есть существенное отличие в работе турбины и поршневого двигателя.
Основное различие кроется в других параметрах, казалось бы, не имеющих отношения к работе, а именно – в инерции. Сам принцип работы поршневых двигателей содержит разделение действий на такты или шаги. Не важно, двух- или четырех- тактный двигатель. В любом случае, у поршня есть мертвая точка, после которой должно начаться возвратное движение, вместо поступательного. Но инерция продолжает толкать тело дальше, и, при возврате наступает перегрузка. В принципах, заложенных в турбинных двигателях, инерция, в таком виде отсутствует. Да, перегрузки испытывают лопасти, но от давления струи газа, сам же процесс не разделяется на такты. Он цикличен, есть только вращение вала, результат воздействия газа, но нет никаких остановок, «мертвых точек», неизбежных для поршневых двигателей. Поэтому, материалы, из которых изготовлена турбина, не испытывают таких перегрузок, как в двигателях внутреннего сгорания, и можно увеличить количество оборотов. Да, совсем без инерции не обойтись. Возникает центробежное ускорение, но оно меньше, и разница, в достигнутых оборотах в единицу времени, при которых центробежноая сила начинает сообщать такие же нагрузки, как при смене направления движения поршнем в «мертвой точке», для турбины и ДВС составляет десятки раз. Что позволяет вырабатывать газотурбинным электростанциям мощность на порядок выше, чем дизельным или газопоршневым генераторам. Если взглянуть на тахометр любого автомобиля – мы увидим, что его обороты измеряются тысячами в минуту, обороты же турбины составляют десятки тысяч раз.
Заключение следует.
|
Комментарии
Струя раскаленного газа (900-1200 градусов по шкале Цельсия), под давлением, вырывается из сопла под каким давлением? почему не передавливает воздух и топливо , подающееся в компрессор?