Perbezaan Antara Turbin Gas dan Turbin Wap

Turbin Gas vs Steam Turbine

Turbin adalah kelas jentera turbo yang digunakan untuk menukarkan tenaga dalam cairan mengalir ke dalam tenaga mekanikal dengan menggunakan mekanisme pemutar. Turbin, secara umum, menukar tenaga termal atau kinetik bendalir ke dalam kerja. Turbin gas dan turbin stim adalah jentera turbo terma, di mana kerja dihasilkan daripada perubahan entalpi cecair kerja; Energi potensial cecair dalam bentuk tekanan diubah menjadi tenaga mekanikal.

Berdasarkan arah turbin aliran bendalir dikategorikan ke turbin aliran paksi dan turbin aliran radial. Secara teknikal turbin adalah pengembang, yang menyampaikan output kerja mekanikal dengan penurunan tekanan, yang merupakan operasi bertentangan pemampat. Artikel ini memberi tumpuan kepada jenis turbin aliran paksi, yang lebih biasa dalam banyak aplikasi kejuruteraan.

Struktur asas turbin aliran paksi direka bentuk untuk membolehkan aliran bendalir berterusan semasa mengekstrak tenaga. Dalam turbin termal, cecair kerja, pada suhu tinggi dan tekanan diarahkan melalui satu siri rotors yang terdiri daripada bilah-bilah yang berselerak yang dipasang pada cakera berputar yang dilekatkan pada aci. Di antara setiap cakera berputar cakera pegun dipasang, yang bertindak sebagai muncung dan panduan kepada aliran bendalir.

Lebih lanjut mengenai Turbin Wap

Walaupun konsep menggunakan stim untuk melakukan kerja mekanikal telah digunakan untuk masa yang lama, turbin stim moden direka oleh jurutera Inggeris Sir Charles Parsons pada tahun 1884.

Turbin stim menggunakan wap bertekanan dari dandang sebagai cecair kerja. Wap super panas yang memasuki turbin kehilangan tekanan (entalpi) yang bergerak melalui bilah-bilah rotor, dan rotor memindahkan batang yang mana ia disambungkan. Turbin stim menyampaikan kuasa pada kadar lancar, berterusan, dan kecekapan terma turbin stim adalah lebih tinggi daripada enjin reciprocating. Operasi turbin stim optimum pada keadaan RPM yang lebih tinggi.

Tepatnya, turbin hanya satu komponen operasi siklik yang digunakan untuk penjanaan kuasa, yang idealnya dimodelkan oleh kitaran Rankine. Dandang, penukar haba, pam, dan kondenser juga komponen operasi tetapi bukan bahagian turbin.

Pada zaman moden, penggunaan utama turbin stim adalah untuk penjanaan kuasa elektrik, tetapi pada turbin wap abad ke-20 awal digunakan sebagai kilang kuasa untuk kapal-kapal dan enjin lokomotif. Sebagai pengecualian, dalam beberapa sistem pendorong marin di mana enjin diesel tidak praktikal, seperti kapal udara dan kapal selam, enjin wap masih digunakan.

Lebih banyak mengenai Turbin Gas

Enjin turbin gas atau hanya turbin gas adalah enjin pembakaran dalaman, menggunakan gas seperti udara sebagai cecair kerja. Aspek termodinamik operasi turbin gas sangat dimodelkan oleh siklus Brayton.

Enjin turbin gas, tidak seperti turbin stim, terdiri daripada beberapa komponen utama; mereka adalah pemampat, kebuk pembakaran, dan turbin, yang dipasang di sepanjang aci berputar, untuk melaksanakan tugas yang berbeza dari enjin pembakaran dalaman. Pengambilan gas dari salur masuk pertama dimampatkan dengan menggunakan pemampat paksi; yang melakukan bertentangan tepat dari turbin mudah. Gas bertekanan kemudian diarahkan melalui peringkat peresap (muncung yang menyimpang), di mana gas kehilangan halajunya, tetapi meningkatkan suhu dan tekanan selanjutnya.

Di peringkat seterusnya, gas memasuki kebuk pembakaran di mana bahan api bercampur dengan gas dan dinyalakan. Hasil daripada pembakaran, suhu dan tekanan gas naik ke tahap yang sangat tinggi. Gas ini kemudian melepasi bahagian turbin, dan ketika melewati menghasilkan gerakan memutar ke batang. Turbin gas saiz purata menghasilkan kadar putaran aci setinggi 10,000 RPM, manakala turbin kecil boleh menghasilkan 5 kali lebih banyak.

Turbin gas boleh digunakan untuk menghasilkan tork (oleh aci berputar), tujah (oleh ekzos gas berkelajuan tinggi), atau kedua-duanya dalam kombinasi. Dalam kes pertama, seperti dalam turbin stim, kerja mekanikal yang disampaikan oleh aci hanyalah transformasi entalpi (tekanan) gas suhu dan tekanan tinggi. Sebahagian daripada kerja aci digunakan untuk memacu pemampat melalui mekanisme dalaman. Bentuk turbin gas ini digunakan terutamanya untuk penjanaan kuasa elektrik dan sebagai loji kuasa untuk kenderaan seperti kereta kebal dan kereta. Tangki M1 Abrams AS menggunakan enjin turbin gas sebagai loji kuasa.

Dalam kes kedua, gas tekanan tinggi diarahkan melalui muncung menumpu untuk meningkatkan halaju, dan tujahan dihasilkan oleh gas ekzos. Jenis turbin gas ini sering dipanggil enjin Jet atau enjin turbojet, yang menguasai pesawat pejuang tentera. Turbofan adalah varian maju di atas, dan gabungan kedua-dua teras dan kerja generasi digunakan dalam enjin turboprop, di mana kerja poros digunakan untuk memandu kipas.

Terdapat banyak variasi turbin gas yang direka untuk tugas tertentu. Mereka lebih disukai berbanding enjin-enjin lain (terutamanya enjin salingan balas) disebabkan nisbah kuasa tinggi mereka kepada berat, kurang getaran, kelajuan operasi yang tinggi, dan kebolehpercayaan. Haba buangannya habis hampir keseluruhannya sebagai ekzos. Dalam penjanaan kuasa elektrik, tenaga haba buangan ini digunakan untuk mendidih air untuk menjalankan turbin stim. Proses ini dikenali sebagai penjanaan kuasa kitaran gabungan.

Apakah perbezaan antara turbin stim dan turbin gas?

• Turbin wap menggunakan stim tekanan tinggi sebagai cecair kerja, sementara turbin gas menggunakan udara atau beberapa gas lain sebagai cecair kerja.

• Turbin stim pada asasnya adalah tork yang menghasilkan tork sebagai output kerja, sementara turbin gas adalah peranti gabungan pemampat, kebuk pembakaran dan turbin yang menjalankan operasi kitaran untuk menyampaikan kerja sama ada tork atau tork.

• Turbin wap hanya komponen yang melaksanakan satu langkah kitaran Rankine, manakala enjin turbin gas melaksanakan seluruh kitaran Brayton.

• Turbin gas boleh menyampaikan tork atau tork sebagai output kerja, manakala turbin wap hampir sepanjang masa menyampaikan tork sebagai output kerja.

• Kecekapan turbin gas jauh lebih tinggi daripada turbin stim kerana suhu operasi turbin gas yang lebih tinggi. (Turbin gas ~ 1500 0C dan turbin stim ~ 550 0C)

• Ruang yang diperlukan untuk turbin gas jauh lebih rendah daripada operasi turbin stim, kerana turbin stim memerlukan dandang dan penukar haba, yang perlu disambungkan secara luaran untuk penambahan haba.

• Turbin gas lebih serba boleh, kerana banyak bahan api boleh digunakan dan bekerja cecair, yang harus diberi makan secara berterusan, tersedia di mana-mana (udara). Turbin wap, sebaliknya, memerlukan sejumlah besar air untuk operasi dan cenderung menyebabkan masalah dalam suhu yang lebih rendah disebabkan oleh aising.