Perbedaan antara turbin gas dan turbin uap
Turbin gas vs turbin uap
Turbin adalah kelas mesin turbo yang digunakan untuk mengubah energi dalam cairan yang mengalir menjadi energi mekanik dengan menggunakan mekanisme rotor. Turbin, secara umum, mengubah energi termal atau kinetik dari cairan menjadi pekerjaan. Turbin gas dan turbin uap adalah mesin turbo termal, di mana pekerjaan dihasilkan dari perubahan entalpi dari cairan kerja; Saya.e. Energi potensial dari cairan dalam bentuk tekanan dikonversi menjadi energi mekanik.
Berdasarkan arah turbin aliran fluida dikategorikan ke dalam turbin aliran aksial dan turbin aliran radial. Secara teknis turbin adalah expander, yang memberikan output pekerjaan mekanis dengan penurunan tekanan, yang merupakan operasi berlawanan dari kompresor. Artikel ini berfokus pada tipe turbin aliran aksial, yang lebih umum di banyak aplikasi teknik.
Struktur dasar turbin aliran aksial dirancang untuk memungkinkan aliran fluida kontinu saat mengekstraksi energi. Dalam turbin termal, cairan kerja, pada suhu tinggi dan tekanan diarahkan melalui serangkaian rotor yang terdiri dari bilah miring yang dipasang pada disk berputar yang terpasang pada poros. Di antara setiap rotor disk bilah stasioner dipasang, yang bertindak sebagai nozel dan panduan ke aliran fluida.
Lebih Lanjut Tentang Turbin Uap
Meskipun konsep menggunakan uap untuk melakukan pekerjaan mekanis digunakan untuk waktu yang lama, turbin uap modern dirancang oleh insinyur Inggris Sir Charles Parsons pada tahun 1884.
Turbin uap menggunakan uap bertekanan dari boiler sebagai cairan kerja. Uap yang sangat panas memasuki turbin kehilangan tekanan (entalpi) yang bergerak melalui bilah rotor, dan rotor menggerakkan poros yang terhubung. Turbin uap memberikan daya pada laju yang halus dan konstan, dan efisiensi termal turbin uap lebih tinggi daripada mesin bolak -balik. Operasi turbin uap optimal di negara bagian rpm yang lebih tinggi.
Secara ketat, turbin hanyalah satu komponen tunggal dari operasi siklik yang digunakan untuk pembangkit listrik, yang idealnya dimodelkan oleh siklus Rankine. Boiler, penukar panas, pompa, dan kondensor juga merupakan komponen operasi tetapi bukan bagian dari turbin.
Di zaman modern, penggunaan utama turbin uap adalah untuk pembangkit listrik tenaga listrik, tetapi pada awal abad ke -20 turbin uap digunakan sebagai pembangkit listrik untuk kapal dan mesin lokomotif. Sebagai pengecualian, dalam beberapa sistem propulsi laut di mana mesin diesel tidak praktis, seperti kapal induk dan kapal selam, mesin uap masih digunakan.
Lebih Banyak Tentang Turbin Gas
Mesin turbin gas atau sekadar turbin gas adalah mesin pembakaran internal, menggunakan gas seperti udara sebagai cairan kerja. Aspek termodinamika dari operasi turbin gas secara ideal dimodelkan oleh siklus Brayton.
Mesin turbin gas, tidak seperti turbin uap, terdiri dari beberapa komponen utama; Itu adalah kompresor, ruang pembakaran, dan turbin, yang dirakit di sepanjang poros berputar, untuk melakukan tugas yang berbeda dari mesin pembakaran internal. Asupan gas dari inlet pertama kali dikompresi menggunakan kompresor aksial; yang melakukan kebalikan dari turbin sederhana. Gas bertekanan kemudian diarahkan melalui tahap diffuser (nozzle yang berbeda), di mana gas kehilangan kecepatannya, tetapi meningkatkan suhu dan tekanan lebih lanjut.
Pada tahap berikutnya, gas memasuki ruang pembakaran di mana bahan bakar dicampur dengan gas dan dinyalakan. Sebagai hasil dari pembakaran, suhu dan tekanan gas naik ke tingkat yang sangat tinggi. Gas ini kemudian melewati bagian turbin, dan saat melewati menghasilkan gerakan rotasi ke poros. Turbin gas ukuran rata -rata menghasilkan laju rotasi poros setinggi 10.000 rpm, sedangkan turbin yang lebih kecil dapat menghasilkan 5 kali lebih banyak.
Turbin gas dapat digunakan untuk menghasilkan torsi (dengan poros berputar), dorong (dengan knalpot gas kecepatan tinggi), atau keduanya dalam kombinasi. Dalam kasus pertama, seperti pada turbin uap, pekerjaan mekanis yang dikirim oleh poros hanyalah transformasi entalpi (tekanan) dari suhu tinggi dan gas tekanan. Bagian dari pekerjaan poros digunakan untuk menggerakkan kompresor melalui mekanisme internal. Bentuk turbin gas ini digunakan terutama untuk pembangkit listrik dan sebagai pembangkit listrik untuk kendaraan seperti tangki dan bahkan mobil. Tangki US M1 Abrams menggunakan mesin turbin gas sebagai pembangkit listrik.
Dalam kasus kedua, gas bertekanan tinggi diarahkan melalui nosel konvergen untuk meningkatkan kecepatan, dan dorongan dihasilkan oleh gas buang. Jenis turbin gas ini sering disebut mesin jet atau mesin turbojet, yang menggerakkan pesawat tempur militer. Turbofan adalah varian canggih di atas, dan kombinasi dari dorongan dan pembuatan kerja digunakan dalam mesin turboprop, di mana pekerjaan poros digunakan untuk mengendarai baling -baling.
Ada banyak varian turbin gas yang dirancang untuk tugas -tugas tertentu. Mereka lebih disukai daripada mesin lain (terutama mesin bolak -balik) karena rasio daya terhadap berat yang tinggi, lebih sedikit getaran, kecepatan operasi yang tinggi, dan keandalan. Panas limbah dihamburkan hampir seluruhnya sebagai knalpot. Dalam pembangkit listrik, energi termal limbah ini digunakan untuk merebus air untuk menjalankan turbin uap. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik siklus gabungan.
Apa perbedaan antara turbin uap dan turbin gas?
• Turbin uap menggunakan uap tekanan tinggi sebagai cairan kerja, sedangkan turbin gas menggunakan udara atau gas lainnya sebagai cairan kerja.
• Turbin uap pada dasarnya adalah expander yang memberikan torsi sebagai output kerja, sedangkan turbin gas adalah perangkat gabungan kompresor, ruang bakar, dan turbin yang menjalankan operasi siklik untuk memberikan pekerjaan sebagai torsi atau dorongan.
• Turbin uap hanyalah komponen yang mengeksekusi satu langkah dari siklus Rankine, sedangkan mesin turbin gas mengeksekusi seluruh siklus Brayton.
• Turbin gas dapat memberikan torsi atau dorong sebagai output kerja, sedangkan turbin uap hampir sepanjang waktu memberikan torsi sebagai output kerja.
• Efisiensi turbin gas jauh lebih tinggi daripada turbin uap karena suhu operasi turbin gas yang lebih tinggi. (Turbin gas ~ 1500 0c dan turbin uap ~ 550 0c)
• Ruang yang diperlukan untuk turbin gas jauh lebih sedikit daripada operasi turbin uap, karena turbin uap membutuhkan boiler dan penukar panas, yang harus dihubungkan secara eksternal untuk penambahan panas.
• Turbin gas lebih fleksibel, karena banyak bahan bakar dapat digunakan dan cairan kerja, yang harus diberi makan terus menerus, tersedia di mana -mana (udara). Turbin uap, di sisi lain, membutuhkan air dalam jumlah besar untuk operasi dan cenderung menyebabkan masalah pada suhu yang lebih rendah karena icing.
