Gassturbinarbeid og typer

Gassturbinarbeid og typer

Gassturbinarbeid og typer

En gassturbin, i lekmannstermer, er en type forbrenningsmotor som konverterer kjemisk energi til mekanisk energi. Hovedelementene i en typisk gassturbin er: 1. Gasskompressor 2. Brennkammer 3. Turbin. Kompressoren, brenneren og turbinen kalles kjernen i motoren. Disse er vanligvis montert som en integrert enhet og fungerer som en komplett drivkraft på en såkalt åpen syklus hvor luft trekkes inn fra atmosfæren og forbrenningsproduktene til slutt slippes ut igjen til atmosfæren.

Gassturbin i arbeid

Den termodynamiske prosessen som brukes i gassturbinen er Brayton-syklusen (med unntak av det fjerde trinnet). Luft og drivstoff er de to hovedkomponentene som kreves for driften av en gassturbin. Drivstoff er vanligvis naturgass, men andre flytende drivstoff er også i bruk. Først trekkes luft inn fra den ene enden av turbinen og føres gjennom en kompressorseksjon.

Når den komprimeres, stiger temperaturen i luften og trykket øker også. Deretter sprøytes drivstoff inn i turbinen. Her blander det seg med trykkluften og begynner å brenne. Dette er kjemisk energi. Forholdet mellom luft og gass avhenger av ulike faktorer som spesifikk varmeverdi på gass, fuktighetsinnhold og luftkvalitet. Den varme gassen som produseres fra den antente blandingen kommer i kontakt med turbinbladene, og får den til å spinne ved svært høye hastigheter (rundt 3200 rpm). Dermed har kjemisk energi blitt omdannet til mekanisk energi. Dette er vanligvis det som skjer i en jetmotor.

Gassturbiner er også mye brukt til elektrisitetsproduksjon. De er en integrert del av kraftverket med kombinert syklus, der kjemisk energi omdannes til mekanisk energi og denne mekaniske energien deretter omdannes til elektrisk energi. Som forklart før tvinger den varme trykkgassen bladene til å spinne ved høye hastigheter. Dette får drivakselen til å rotere. Denne rotasjonsenergien overføres deretter til akselen til generatoren (en elektrisk maskin) gjennom en girkasse.

Generatoren har en stor magnet som er omgitt av spoler av kobbertråd. Når den magneten begynner å rotere med stor hastighet, skapes et kraftig magnetfelt som igjen forårsaker bevegelse av elektroner og dermed produseres elektrisitet. Overskuddsenergien som produseres i turbinen kan brukes til å produsere damp som igjen kan brukes til å drive en dampturbin. Dermed vil bruken av både damp- og gassturbinene sammen bidra til å generere mer kraft effektivt.

Gassturbintyper

• Turbojet
• Turboprop
• Turbofan
• Etterbrennende Turbojet

Turbojet:

Turbojeten er den enkleste av alle turbinmotorer. En turbojetmotor ble først utviklet i Tyskland og England før andre verdenskrig. Disse motorene har begrenset rekkevidde og utholdenhet og har også høyt drivstofforbruk. I denne motortypen føres luft med høy hastighet inn i forbrenningskammeret hvor drivstoffinntaket og tennere er plassert. Turbinen, drevet av ekspanderende luft, forårsaker skyvekraft fra akselererte eksosgasser.

Turboprop:

Turboprop-turbinene er de mest brukte motorene i små fly, lastefly og landbruksformål, delvis på grunn av deres overlegne drivstoffeffektivitet. De har også en optimal propellytelse ved lavere turtall, da disse motorene driver propellene gjennom et reduksjonsgir.

Turbofan:

Turbofan kombinerer de beste egenskapene til både turbojet- og turbopropmotorer. I denne motoren blir en sekundær luftstrøm avledet rundt forbrenningskammeret, og gir derfor ekstra skyvekraft. De er tyngre enn turbojetfly og er også ganske ineffektive i større høyder. De fleste flyselskapene som opererer i dag bruker turbofanmotorer.

Etterbrennende Turbojet

Som navnet antyder, er en etterbrenner plassert i den vanlige turbojetmotoren for å bruke noe av energien fra eksosstrømmen til å snu turbinen, og dermed generere ekstra skyvekraft.