Giới thiệu về Tua bin khí (Gas Turbine)

Một máy phát điện Generator kéo bởi một tuốc bin khí (Gas Turbine). Đây là tổhợp của máy nén khí + tuốc bin khí + máy phát điện.Tua bine khí là môt động cơ nhiệt, biến đổi nhiệt năng thành cơ năng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giới thiệu về Tua bin khí (Gas Turbine)Giới thiệu về Tua bin khí (Gas Turbine) Buzz up!Một máy phát điện Generator kéo bởi một tuốc bin khí (Gas Turbine). Đây là tổhợp của máy nén khí + tuốc bin khí + máy phát điện.Tua bine khí là môt động cơ nhiệt, biến đổi nhiệt năng thành cơ năng.Không khí được hút vào và nén lên áp suất cao nhờ một máy nén.Nhiên liệu cùng với không khí này sẽ được đưa vào buồng đốt để đốt cháy.Khí cháy sau khi ra khỏi buồng đốt sẽ được đưa vào quay turbine. Vì thế nên mới gọilà turbine khí.Năng lượng cơ học của turbine một phần sẽ được đưa về quay máy nén, một phầnkhác đưa ra quay tải ngoài, như cách quạt, máy phát điện...Đa số các turbine khí có một trục, một đầu là máy nén, một đầu là turbine. Đầu phíaturbine sẽ được nối với máy phát điện trực tiếp hoặc qua bộ giảm tốc.Riêng mẫu turbine khí dưới đây có 3 trục. Trục hạ áp gồm máy nén hạ áp và turbinehạ áp. Trục cao áp gồm máy nén cao áp và turbine cao áp. Trục thứ ba nối turbine lụcvới trục máy phát điện.Như vậy, năng lượng cơ của turbine hạ áp chỉ quay máy nén hạ áp, và turbine cao ápchỉ quay máy nén cao áp. năng lượng nhiệt dư sẽ đưa vào turbine chính (turbine lực) đểquay máy phát điện.bổ sung : chi tiết hơn về tua bin khíĐộng cơ tuốc bin khí hay động cơ tua bin khí là loại động cơ nhiệt, dạng rotor trongđó chất giãn nở sinh công là không khí. Động cơ gồm ba bộ phận chính là khối máynén khí (tiếng Anh: compressor) dạng rotor (chuyển động quay); buồng đốt đẳng áploại hở; và khối tuốc bin khí rotor. Khối máy nén và khối tuốc bin có trục được nốivới nhau để tuốc bin làm quay máy nén.So với một loại động cơ nhiệt khác rất thông dụng là động cơ piston điển hình là độngcơ Diesel thì động cơ tuốc bin khí có nhiều điểm yếu hơn: công nghệ chế tạo rất caonên rất đắt (chỉ một vài nước có công nghệ tiên tiến chế tạo được động cơ này), cóhiệu suất nhiệt động lực học thấp hơn (khoảng 2/3 so với động cơ Diesel) dẫn đếntính kinh tế kém hơn, hiệu suất giảm sút nhanh khi chạy ở chế độ thấp tải. Nhưng ưuđiểm nổi bật của động cơ tuốc bin khí là cho công suất cực mạnh với một khối lượngvà kích thước nhỏ gọn: chỉ số công suất riêng (mã lực/kg) của loại động cơ này lớngấp hàng chục lần động cơ diesel.Nguyên tắc hoạt độngMáy nén khí quay làm không khí từ cửa hút của máy nén được nén lại để tăng áp suất,trong quá trình đó không chỉ áp suất tăng mà nhiệt độ cũng tăng (ngoài ý muốn). Đây làquá trình tăng nội năng không khí trong máy nén. Sau đó không khí chảy qua buồng đốttại đây nhiên liệu (dầu) được đưa vào để trộn và đốt một phần không khí, quá trìnhcháy là quá trình gia nhiệt đẳng áp trong đó không khí bị gia nhiệt tăng nhiệt độ và thểtích mà không tăng áp suất. Thể tích không khí được tăng lên rất nhiều và có nhiệt độcao được thổi về phía tuốc bin với vận tốc rất cao. Tuốc bin là khối sinh công tại đâykhông khí tiến hành giãn nở sinh công: Nội năng biến thành cơ năng: áp suất, nhiệt độvà vận tốc không khí giảm xuống biến thành năng lượng cơ học dưới dạng mô mentạo chuyển động quay cho trục tuốc bin. Tuốc bin quay sẽ truyền mô men quay máynén cho động cơ tiếp tục làm việc. Phần năng lượng còn lại của dòng khí nóngchuyển động với vận tốc cao tiếp tục sinh công có ích tuỳ thuộc theo thiết kế củatừng dạng động cơ: phụt thẳng ra tạo phản lực nếu là động cơ phản lực của máy bay;hoặc quay tuốc bin tự do (không nối với máy nén khí) để sinh công năng hữu dụng đốivới các loại động cơ tuốc bin khí khác.Chu trình Brayton: chu trình nguyên tắc hoạt động của động cơ Tuốc binkhí:P - Áp suất;v - thể tích;- nhiệt lượng;T - Nhiệt độ K°;s - Entropy1-2: Nén đẳng Entropy tại máy nén;2-3: Gia nhiệt đẳng áp tại buồng đốt;3-4: Giãn nở sinh công đẳng entropy tại tuốc bin;4-1: khép kín chu trình đẳng áp bên ngoài môi trườngCác đặc điểm của động cơ tuốc bin khí:* Động cơ rotor: trong động cơ này các khối công năng chính là máy nén và tuốc binchỉ có chuyển động quay một chiều, khác với động cơ piston có khối công năng chínhlà piston của xi lanh chuyển động tịnh tiến.* Động cơ loại hở (tuyến khí hở): không khí từ lối vào của máy nén qua buồng đốt vàra khỏi tuốc bin đều chảy qua khoảng không gian hở không có vùng không gian bịđóng kín (ví dụ như ở động cơ piston: không khí sinh công trong xi lanh là vùng khônggian kín ngăn cách với bên ngoài bằng các van xu páp). Vì tính chất hở như vậy đảmbảo cho quá trình cháy trong buồng đốt là quá trình cháy đẳng áp (áp suất giữ nguyên)nếu cháy trong không gian kín quá trình cháy sẽ làm tăng áp suất không khí làm áp suấttrong buồng đốt cao hơn áp suất tại máy nén, không khí bị gia nhiệt có thể thổi ngượclại máy nén.* Động cơ quá trình liên tục: chu trình nhiệt động lực học của động cơ tuốc bin khí làchu trình Brayton. Về cơ bản, nó giống với chu trình của động cơ piston cũng có cácchu trình hút – nén – gia nhiệt (đốt) – giãn nở. Nhưng ở động cơ piston tất cả các giaiđoạn đó diễn ra tại cùng một bộ phận (tại xi lanh động cơ) nhưng ở các thời điểmkhác nhau, luân phiên theo quá trình hút, nén, nổ, xả, quá trình như vậy là quá trình giánđoạn. Còn tại động cơ tuốc bin khí các quá trình này diễn ra liên tục nhưng tại các bộphận khác nhau: tại máy nén quá trình nén liên tục, tại buồng đốt liên tục quá trình gianhiệt, và tại tuốc bin liên tục quá trình giãn nở sinh công, chính yếu tố này quyết địnhtính công suất cao của loại động cơ này.Khối nén khíKhối nén khí là một trong các khối công năng chính của động cơ tuốc bin khí có chứcnăng làm tăng nội năng (áp suất) không khí tạo áp suất cho đỉnh trên (đỉnh 3 hình đồ thịP-v của chu trình Brayton) cho quá trình giãn nở sinh công (giai đoạn 3-4 trong đồ thị P-v Brayton) áp suất sau máy nén càng cao thì hiệu suất nhiệt động lực học càng lớn, dođó máy nén khí quyết định hiệu suất của động cơ. Tại các động cơ tuốc bin khí hiệnđại đòi hỏi tỷ số nén (Áp suất sau máy nén/áp suất trước máy nén) phải từ 10-20. Tấtcả các loại máy nén khí trong động cơ tuốc bin khí ...