Je přijata metoda plynové turbíny s uzavřeným cyklem, aby se překonaly nevýhody otevřená plynová turbína metoda. Koroze a eroze lopatek turbíny je hlavní nevýhodou otevřeného cyklu. Tuto nevýhodu lze překonat použitím špičkové kvality pracovního média (vzduch nebo helium, argon, vodík nebo neon), kde se nemísí s palivem ve spalovací komoře. Další výhodou použití metody s uzavřeným cyklem je, že k odvádění tepla výfukových plynů dochází v chladiči nebo ohřívačích nebo tepelných výměnících. Tento článek pojednává o přehledu této turbíny, fungování, výhodách a nevýhodách.
Co je to plynová turbína s uzavřeným cyklem?
Plynová turbína s uzavřeným cyklem může být definována jako plyn turbína , který překonává nevýhody plynové turbíny s otevřeným cyklem. U tohoto typu turbíny vzduch kontinuálně cirkuluje v plynové turbíně pomocí kompresoru, tepelné komory, plynové turbíny a chladicí komory. Poměry tlak , teplota a rychlosti vzduchu budou u tohoto typu konstantní. Provádí termodynamický cyklus, což znamená, že pracovní tekutina cirkuluje a nepřetržitě se používá bez opuštění systému.
Plynová turbína s uzavřeným cyklem
NA diagram plynové turbíny s uzavřeným cyklem je velmi jednoduchý a obsahuje komponenty jako kompresor, tepelná komora a plynová turbína. Generátor, kompresor a chladicí komora jsou poháněny plynovou turbínou. Schéma je uvedeno níže.
- Plyn je stlačován v kompresoru.
- Stlačený plyn se zahřívá ve vyhřívací komoře.
- Plynová turbína pomáhá vyrábět elektřinu.
- Elektřina je vyráběna generátor s využitím plynové turbíny
- Chlazení plynů procházejících z turbíny se ochlazuje v chladicí komoře.
Účinnost
The účinnost plynové turbíny s uzavřeným cyklem lze vysvětlit pomocí diagramu T-S, jak je znázorněno níže.
T-S diagram
Účinnost toho lze určit jako,
n = (dostupná síť) / vstupní teplo
n = Cp (Wt - Wc) / vstupní teplo
n = 1 - [(T4-T1) / (T3-T2)]
Kde „Wt“ = práce se provádí pomocí plynové turbíny na kg vzduchu = Cp (T2-T3)
„Wc“ = práce provádí kompresor na kg vzduchu = Cp (T1-T4)
Konstantní tlak „Cp“ se měří v KJ nebo Kg
„T“ = teplota
Vstupní teplo = Cp (T3-T2)
Účinnost této turbíny je vyšší než u otevřené plynové turbíny
Princip fungování plynové turbíny s uzavřeným cyklem
The pracovní princip plynové turbíny s uzavřeným cyklem je založen na Braytonově cyklu nebo Jouleově cyklu.
U tohoto typu plynové turbíny se kompresor používá k izotropnímu stlačování plynu a výsledný stlačený plyn proudí do topné komory. The rotor v této turbíně je preferován typ kompresoru.
K ohřevu stlačeného vzduchu se používá externí zdroj, který se potom vede přes lopatky turbíny.
Když plyn proudí přes lopatky turbíny, expanduje a nechá se projít do chladicí komory a ochladí se. Plyn se ochladí pomocí cirkulace vody při konstantním tlaku na počáteční teplotu.
- Plyn je opět veden do kompresoru a proces se opakuje.
- V této turbíně cirkuluje stejný plyn opakovaně.
- Složitost systému a náklady by se zvýšily, pokud by pracovní kapalina / médium použité v turbíně bylo jiné než vzduch. To může vést k problémům a je obtížné je vyřešit.
Rozdíl mezi plynovou turbínou s otevřeným a uzavřeným cyklem
Rozdíl mezi otevřeným cyklem a uzavřenou plynovou turbínou dává zdroj tepla, typ kapaliny používané pro práci, cirkulující vzduch, kapacita lopatek turbíny, náklady na údržbu a instalaci atd. Hlavním rozdílem je cirkulace pracovní tekutiny.
| Otevřená plynová turbína | Plynová turbína s uzavřeným cyklem |
| U tohoto typu se spalovací komora používá k ohřevu stlačeného vzduchu. Díky smíchání produktů ve spalovací komoře a ohřátém vzduchu nezůstává plyn konstantní. | U tohoto typu topná komora ohřívá stlačený vzduch, který je nejprve stlačen před zahřátím. Když externí zdroj ohřívá vzduch, zůstává plyn konstantní. |
| Množství plynu, které vycházelo z turbíny, je v atmosféře vyčerpáno | Množství plynu vycházejícího z plynové turbíny se nechá projít do chladicí komory. |
| Výměna pracovní kapaliny pokračuje | Cirkulace pracovní tekutiny pokračuje. |
| Pracovní kapalinou je vzduch | Pro lepší termodynamické vlastnosti se jako pracovní kapalina používá hélium |
| Vzhledem ke znečištění vzduchu ve spalovací komoře dochází k dřívějšímu opotřebení lopatek turbíny | Protože při průchodu topnou komorou nedochází ke kontaminaci uzavřeného plynu, nedochází k žádnému dřívějšímu opotřebení lopatek turbíny |
| Používá se hlavně pro pohyb vozidel | Používá se hlavně pro stacionární instalaci a námořní aplikace. |
| Náklady na údržbu jsou nízké | Náklady na údržbu jsou vysoké |
| Instalační hmotnost na KW je menší | Instalační hmotnost na KW je více. |
Výhody
The výhody plynové turbíny s uzavřeným cyklem jsou
- Vysoká tepelná účinnost při jakémkoli teplotním limitu a tlakovém poměru
- Lze použít jakýkoli typ pracovní tekutiny s nízkou kalorickou hodnotou. Například hélium.
- Žádná koroze.
- Vnitřní čištění není nutné.
- Dohřívače lze použít k ohřevu vody pro zásobování teplou vodou pro domácí a průmyslové účely.
- Velikost plynové turbíny je malá
- Zvýšení tlaku poskytuje lepší součinitel prostupu tepla ve výměníku
- Ztráta třením kapaliny je menší.
Nevýhody
The nevýhody plynové turbíny s uzavřeným cyklem jsou
- Protože celý systém pracuje pod vysokým tlakem s pracovní kapalinou (médiem), zvyšuje se cena.
- Vyžaduje velký ohřívač vzduchu a při použití spalovací komory v otevřeném cyklu to nestačí.
- Nepoužívá se v leteckých motorech, protože tento typ plynové turbíny používá chladicí vodu.
- Složitý systém a měl by odolat vysokému tlaku.
Aplikace
The aplikace plynových turbín s uzavřeným cyklem zahrnout následující.
- Používá se při výrobě elektrické energie
- Používá se v mnoha průmyslových aplikacích
- Používá se v námořním pohonu, pohonu lokomotiv, automobilovém pohonu
- Používá se v letectví k napájení proudového pohonu
Jedná se tedy o uzavřený cyklus plynová turbína - schéma , práce, efektivita a rozdíly, výhody, nevýhody a aplikace. Zde je pro vás otázka: „Jaké jsou nevýhody plynové turbíny s otevřeným cyklem? '
