Kako Rade Motori Na Plinske Turbine

{h1}

Turbinski motori, ili mlazni motori, izvršili su revoluciju u industriji zračnih putovanja. Saznajte više o turbinskim motorima i kako rade turbinski motori.

Kad idete do zračne luke i tamo vidite komercijalne avione, ne možete si primijetiti ogromne motore koji ih pokreću. Većina komercijalnih mlaznih motora pokreću turbo ventilatore, a turbo ventilatori su jedan primjer opće klase motora plinska turbina motori.

Možda nikad niste čuli za motore s plinskim turbinama, ali oni se koriste na svim vrstama neočekivanih mjesta. Na primjer, mnogi helikopteri koje vidite, puno elektrana s mallerom, pa čak i tenk M-1 koriste plinske turbine. U ovom ćemo članku pogledati motore s plinskim turbinama kako bismo vidjeli što ih čini krpeljima!

Vrste turbina

- Postoji mnogo različitih vrsta turbina:

  • Vjerojatno ste čuli za Parna turbina, Većina elektrana koristi ugljen, prirodni plin, naftu ili nuklearni reaktor za stvaranje pare. Para prolazi kroz ogromnu i vrlo pažljivo dizajniranu višestepenu turbinu kako bi se vrtjelo izlazno vratilo koje pokreće tvornički generator.
  • Korištenje hidroelektrana vodene turbine na isti način za proizvodnju snage. Turbine korištene u hidroelektrani izgledaju potpuno drugačije od parne turbine jer je voda toliko gušća (i sporije se kreće) od pare, ali to je isti princip.
  • Vjetrenjače, poznate i kao vjetrenjače, vjetar koriste kao svoju pokretačku snagu. Vjetrenjača ne izgleda poput parne turbine ili vodene turbine jer je vjetar usporen i vrlo lagan, ali opet, princip je isti.

Plinska turbina produžetak je istog koncepta. U plinskoj turbini, plin pod pritiskom vrti turbinu. U svim suvremenim motorima na plinske turbine, motor proizvodi vlastiti plin pod tlakom, a to čini izgaranjem nečega poput propana, prirodnog plina, kerozina ili mlaznog goriva. Toplina koja dolazi od sagorijevanja goriva proširuje zrak, a brzi nalet ovog vrućeg zraka vrti turbinu.

Prednosti i nedostaci mlaznih motora

Pa, zašto M-1 spremnik koristi plinski turbinski motor snage 1.500 konjskih snaga umjesto dizelskih motora? Ispada da postoje dvije velike prednosti turbine u odnosu na dizel:

  • Plinski turbinski motori imaju izvrsno omjer snage i mase u usporedbi s motorom s okretnim pogonom. To jest, količina snage koju ispraznite iz motora u odnosu na težinu samog motora je vrlo dobra.
  • Plinski turbinski motori su manji nego njihovi recipročni kolege iste moći.

-Glavni nedostatak plinskih turbina je taj što su, u usporedbi s klipnim motorom iste veličine, oni skup, Budući da se vrte pri tako velikim brzinama i zbog visokih radnih temperatura, projektiranje i proizvodnja plinskih turbina težak je problem sa stanovišta inženjera i materijala. Plinske turbine također imaju tendenciju da troše više goriva kada rade u praznom hodu, a više vole stalno, nego fluktuirajuće opterećenje. To čini plinske turbine odličnim za stvari poput transkontinentalnih mlaznih aviona i elektrana, ali objašnjava zašto je nemate ispod haube svog automobila.

Proces plinske turbine

Ovaj sadržaj nije kompatibilan na ovom uređaju.

Plinski turbinski motori su, teoretski, krajnje jednostavni. Imaju tri dijela:

  • Kompresor - Stisne ulazni zrak na visoki tlak
  • Područje izgaranja - Sagorijeva gorivo i stvara plin visokog pritiska, visokih brzina
  • Turbina - Iscrpljuje energiju iz visokotlačnog plina velike brzine koji izlazi iz komore za izgaranje

Sljedeća slika prikazuje opći izgled an Aksijalna protok plinska turbina - vrsta motora na koje ćete naići, na primjer, rotorom helikoptera:

U ovom motoru kompresor usisava zrak s desne strane. Kompresor je u osnovi konusni cilindar s malim ventilacijskim noževima pričvršćenim u redove (ovdje je predstavljeno osam redaka noževa). Pod pretpostavkom da svijetloplava boja predstavlja zrak pri normalnom tlaku zraka, tada se, dok se zrak provodi kroz fazu kompresije, njegov pritisak značajno povećava. U nekim motorima tlak zraka može porasti za faktor 30. Visokotlačni zrak koji stvara kompresor prikazan je tamnoplavom bojom.

Područje izgaranja

Kako rade motori na plinske turbine: kako

-To zrak pod visokim tlakom tada ulazi u područje izgaranja, gdje prsten mlaznica za gorivo ubrizgava stalan tok goriva. Gorivo je uglavnom kerozin, mlazno gorivo, propan ili n-aturalni plin. Ako razmišljate o tome kako je lako upaliti svijeću, tada možete primijetiti problem dizajna u području izgaranja - u taj prostor ulazi zrak visokog tlaka koji se kreće stotinama kilometara na sat. U tom okruženju želite da plamen neprekidno gori. Komad koji rješava ovaj problem naziva se "držač plamena", ili ponekad "limenka". limenka šuplji, perforirani komad teškog metala. Polovica limenke u presjeku prikazana je dolje:

injektori su s desne strane. Komprimirani zrak ulazi kroz perforacije. Lijevo izlaze ispušni plinovi. Na prethodnoj slici možete vidjeti da a drugi set cilindara oblozi oko unutarnje i vanjske strane ove perforirane limenke, usmjeravajući komprimirani usisni zrak u perforacije.

Turbina

Kako rade motori na plinske turbine: plinske

S lijeve strane motora nalazi se motor turbina odjeljak. Na ovoj slici postoje dva seta turbina. Prvi set izravno pokreće kompresor. Turbine, vratilo i kompresor okreću se kao jedinstvena cjelina:

Krajnje lijevo je završni stupanj turbine, prikazan ovdje s jednim setom lopatica. Pokreće izlazno vratilo. Ovaj završni stupanj turbine i izlazno vratilo su potpuno samostalna jedinica za slobodno kretanje. Slobodno se vrte bez ikakve veze s ostatkom motora. A to je nevjerojatan dio o motoru s plinskim turbinama - ima dovoljno energije u vrućim plinovima koji pušu kroz lopatice te konačne izlazne turbine za generiranje 1.500 konjskih snaga i pogon 63-tonski M-1 tenk! Motor s plinskim turbinama zaista je tako jednostavan.

U slučaju turbine koja se koristi u rezervoaru ili elektrani, zaista nema nikakve veze s ispušnim plinovima, već ih ispustiti kroz ispušnu cijev, kao što je prikazano. Ponekad će ispušni sustav prolaziti kroz neku vrstu izmjenjivača topline ili za izdvajanje topline za neku drugu svrhu ili za prethodno zagrijavanje zraka prije nego što uđe u komoru za izgaranje.

Ovdje je rasprava očito malo pojednostavljena. Na primjer, nismo razgovarali o područjima ležajeva, sustava za ulje, unutarnjih potpornih struktura motora, statorskih lopatica i tako dalje. Sva ta područja postaju glavni inženjerski problemi zbog ogromnih temperatura, pritiska i brzine vrtnje unutar motora. Ali ovdje opisani osnovni principi reguliraju sve motore s plinskim turbinama i pomažu vam da razumijete osnovni izgled i rad motora.

Varijacije plinske turbine

Kako rade motori na plinske turbine: plinske

Veliki jetlineri koriste ono što je poznato potiska motori, koji nisu ništa drugo do plinske turbine u kombinaciji s velikim ventilatorom na prednjem dijelu motora. Evo osnovnog (vrlo pojednostavljenog) izgleda turbo ventilatora:

Možete vidjeti da je jezgra turbofana normalan motor s plinskom turbinom poput onog opisanog u prethodnom odjeljku. Razlika je u tome što završni stupanj turbine pokreće osovinu koja se vraća na prednji dio motora kako bi napajala ventilator (prikazano crvenom bojom na ovoj slici). Ovaj pristup više koncentričnih osovinaUsput, izuzetno je česta u plinskim turbinama. U stvari, u većem broju turbo ventilatora mogu postojati dvije potpuno odvojene faze kompresije koje pokreću zasebne turbine, zajedno s ventilatorom kao što je prikazano gore. Sve tri osovine koncentrirano se kreću jedna u drugu.

Namjena ventilatora je da dramatično poveća količinu zraka koja se kreće kroz motor, a samim tim i povećava količinu zraka povjerenje, Kad pogledate u motor komercijalnog mlaznice na aerodromu, ono što vidite je ovaj ventilator s prednje strane motora. Ogroman je - promjera 3 metra (10 m) na velikim mlazovima, tako da može pomicati puno zraka. Zrak koji ventilator kreće naziva se "zaobići zrak"(prikazano ljubičastom bojom) jer zaobilazi dio turbine motora i kreće se ravno do stražnjeg dijela nacele kako bi se osigurao potisak.

elisno-mlazni motor motor je sličan turbofanu, ali umjesto ventilatora postoji konvencionalni propeler s prednje strane motora. Izlazna osovina se spaja na a mjenjač brzine za smanjenje brzine, a izlaz mjenjača okreće propeler.

Osnove potiska

-Cilj turbo ventilatora je proizvesti povjerenje voziti avion naprijed. Potisak se uglavnom mjeri u kilogramima u Sjedinjenim Državama (metrički sustav u-ses Newton, gdje je 4,55 Newtona jednak potisnom kilogramu). "Potisni kilogram" jednak je sili koja je u stanju ubrzati 1 kilogram materijala 32 noge u sekundi (32 stope u sekundi u sekundi je ekvivalent ubrzanju koje pruža gravitacija). Stoga, ako imate mlazni motor koji može proizvesti 1 kilogram potiska, mogao bi držati 1 kilogram materijala suspendiranog u zraku ako je mlaz usmjeren ravno prema dolje. Isto tako, mlazni motor koji proizvodi potisak od 5000 funti mogao bi držati 5000 funti materijala suspendiranog u zraku. A ako bi raketni motor proizveo 5000 funti potisak primijenjen na objekt od 5000 funti koji je lebdio u svemiru, objekt od 5000 funti ubrzavao bi se brzinom od 32 stope u sekundi.

Potisak se stvara po Newtonovom principu da "svaka radnja ima jednaku i suprotnu reakciju." Na primjer, zamislite da plutate u svemiru i da težite 100 kilograma na Zemlji. U ruci imate baseball koji teži 1 kilogram na Zemlji. Ako bacite baseball daleko od vas brzinom od 32 metra u sekundi (21 mph / 34 kph), vaše će se tijelo kretati u suprotnom smjeru (uslijedit će reagirati) brzinom od 0,32 noge u sekundi. Ako biste kontinuirano bacali baseball loptu na brzinu od jedne u sekundi, vaše bejzbolske lopte generirale bi jedan kilogram neprekidnog potiska. Imajte na umu da biste generirali 1 kilogram potiska na sat vremena na početku sata trebali držati 3.600 funti bejzbola. Ako biste željeli učiniti bolje, stvar je bacati baseball više. "Bacivši" ih (s recimo pištoljem) brzinom od 3200 stopa u sekundi stvorili biste potisak od 100 kilograma.

Potisni mlaz motora

- U turbofanskom motoru nalaze se baseball-ovi koje motor izbacuje molekule zraka, Molekule zraka već su tu, tako da ih avion ne mora najmanje nositi okolo. Pojedinačna molekula zraka ne teži jako, ali motor baca puno njih i baca ih pri vrlo velikim brzinama. Potisak dolazi od dvije komponente u turbofanu:

  • plinska turbina sama - obično se na ispušnom kraju plinske turbine formira mlaznica (nije prikazana na ovoj slici) da bi se stvorio brzi mlaz ispušnih plinova. Uobičajena brzina za molekule zraka koje izlaze iz motora je 1300 mph (2092 km / h).
  • zaobići zrak generirani ventilatorom - ovaj se zaobilazni zrak kreće sporijom brzinom od ispuha iz turbine, ali ventilator kreće puno zraka.

Kao što vidite, motori s plinskim turbinama prilično su česti. Oni su također prilično komplicirani i protežu granice kako dinamike fluida, tako i znanosti o materijalima. Ako želite naučiti više, jedno vrijedno mjesto trebalo bi otići knjižnica sveučilišta s dobrim inženjerskim odsjekom. Knjige o ovoj temi obično su skupe, ali dva poznata teksta uključuju "Tehnologiju zrakoplovnih motora s plinskim turbinama" i "Elemente pogona plinske turbine".

U domaćoj areni s plinsko-turbinama u kući postoji iznenađujuća količina aktivnosti, a druge ljude zainteresirane za istu temu možete pronaći sudjelovanjem u grupama vijesti ili popisima s tim predmetima.

Više informacija o plinskoturbinskim motorima i povezanim temama potražite na vezama na sljedećoj stranici.


Video Dodatak: Princip rada turbine.




Istraživanje


Roboti U Bijegu! 5 Robota Koji Se Stvarno Mogu Kretati
Roboti U Bijegu! 5 Robota Koji Se Stvarno Mogu Kretati

Može Li Najveći Svjetski Atomičar Razbiti Najdublje Misterije Svemira?
Može Li Najveći Svjetski Atomičar Razbiti Najdublje Misterije Svemira?

Znanost Vijesti


Pet Boa Ugrizao Je Žensko Lice U Neobičnom Napadu
Pet Boa Ugrizao Je Žensko Lice U Neobičnom Napadu

Moguće Je Otkriti Fosile Najstarijeg Životinjskog Svijeta
Moguće Je Otkriti Fosile Najstarijeg Životinjskog Svijeta

Vulkan El Hierro Odmara
Vulkan El Hierro Odmara

Kako Se Dugo Zaboravljeni Seawall Odvojio Od Sandyja
Kako Se Dugo Zaboravljeni Seawall Odvojio Od Sandyja

Lonac Za Pušenje U Tinejdžerskim Godinama Smanjuje Iq Kasnije
Lonac Za Pušenje U Tinejdžerskim Godinama Smanjuje Iq Kasnije


HR.WordsSideKick.com
Sva Prava Pridržana!
Umnožavanje Bilo Koje Materijale Dozvoljen Samo Prostanovkoy Aktivni Link Na Stranicu HR.WordsSideKick.com

© 2005–2020 HR.WordsSideKick.com