energetika2!08!09 plinske turbine

8/13/2019 Energetika2!08!09 Plinske Turbine

1/47

PLINSKE TURBINE


2/47

OPIS U uem smislu rijei, plinska turbinaoznaava turbinu roz oju, za razliu o!"arne, es"an!ira "linoviti ra!ni me!ij#$e%&e se oristi u %irem smislu rijei "riemu oznaava 'ijeloplinskoturbinsko

postrojenjeoje osim same turbineuljuuje i om"resor i omoru iz(aranja iostale !jelove#

Sastoji se o! om"resora oji usisava itlai zra, omore iz(aranja u ojoj se!ovo!i (orivo i o!vija "ro'es iz(aranja i

turbine#

)ru&i "linovi iz(aranja es"an!iraju rozturbinu i "re!aju ener(iju oja se "retvara ume*anii ra!# Najve&i !io ener(ije se tro%ina "o(on om"resora, oji !obiva "o(ono! turbine "reo zaje!nio( vratila#

Preostali !io ener(ije se moe u"otrijebitiza "o(on na razliite naine+ rea'ijsim !jelovanjem is"u%ni* "linova za "o(on neo( ra!no( stroja "reore!utora za "roizvo!nju el# ener(ije "omo&u(eneratora


3/47

PRIN-IP R./.

0ouleov 'ilus 1Bra2ton3 4 a!ijabate 1om"resija, es"anzija3 4 izobare 1!ovo5enje i o!vo5enje to"line3 analo(ija s "arnim turbinama, umjesto "um"e imamo om"resor

6 ra! om"resora

7i to"lina !ove!ena uomori iz(aranja

6t ra! turbine

78 to"lina "re!ana oolini

"ostoji i zatvoreni 'ilussa "lemenitim "linovima,ali se oristi samo zas"e'ijalne namjene1svemirsa te*nolo(ija,nise tem"reature3

94+ om"resija atmos:erso( zraa4;+ !o!avanje to"line iz(aranjem (oriva ima za

"oslje!i'u "orast volumena;


4/47

PRIN-IP R./. "aralela sa li"nim etverotatnim motorom

Slian etverotanom li"nom motoru

Kontinuirano iz(aranje, za razliu o!9 ra!no( 'ilusa = ve&a s"e'i:# sna(a

onstantan tla = manje vibra'ije,oristi nisootanso (orivo


5/47

OSNO)NE K.R.KTERISTIKE

PRE/NOSTI

velia s"e'i:ina sna(a 1mala masa = "o(o!na za zrao"love3 nisa 'ijena 1"o > sna(e3 ra!i bez vo!e brzo "u%tanje u "o(on 1"o(o!no za ?vr%na o"tere&enja@3 moe oristiti razliita (oriva

A.NE velia s"e'i:ina "otro%nja (oriva 1niza stu"anj !jelovanja3 visoa tem"eratura is"u%ni* "linova 1(ubi'i, o"tere&enje !ijelova, maziva3 visoa razina bue veli broj oretaa 1za "o(on vratila neo"*o!an re!utor3

za "ove&at stu"anj !jelovanja nuno je "rimjeniti sustave s ojima se (ube (lavne"re!nosti 1mala masa, je!nostavnost3


6/47

PRIA0EN.

9# Proizvo!nja eletrine ener(ije+ zbo( brzo( startanja, "linse turbine su "o(o!ne za"orivanje vr%ni* o"tere&enja eletroener(etso( sustava

4# Kombi "ostrojenja i sustavi s o(enera'ijom+ zbo( visoe tem"erature is"u%ni* "linova

;# rao"lovi+ zbo( velie s"e'i:ine sna(e, male mase i om"atnosti


7/47

I/E.LNI -IKLUS 0ouleov 1Bra2tonov3 "ro'es

To"linsa e:iasnost 0ouleovo( "ro'esa je+Joule=(1QAQB)=1

cp(T4T1)

cp(T3T2)

a a!ijabatsu "romjenu stanja iz 9 u ; i iz ; u < vrije!i+S smo oznaili omjer tlaova#

T2

T1

=T

3

T4

=(p

B

pA)

1

=1

Naon trans:orma'ija iz "ret*o!ni* izrazaslije!i stu"anj !jelovanja+

Joule=1

T4

T1

1

T3

T21

T

1

T2=1

T1

T2=1 1

T2

T1

=1 1

1


8/47

(lavna ovisnost o stu"nju om"resije ovisnost o es"onentu a!ijabate 1vrsti "lina3 ne ovisi o omjeru tem"eratura

STUP.N0 /0ELO).N0. I/E.LNOC 0OULE BR.DTONO)OC -IKLUS.


9/47

RE.LNI -IKLUSKompresija /e:inira se stu"anj !jelovanjaom"resije oja i!e "o "olitro"i Ovisi o (ubi'ima 1"retvorbame*anio( ra!a u to"linu, "orastentro"ije i izlazne tem"erature3

Komora izgaranja Imamo "a! tlaa uslje! ot"ora

strujanja zraa Cubi'i to"line, isoristivost iz(aranja

Ekspanzija Politro"sa es"anzija .nalo(ni (ubi'i sa onima o!

om"resije

a zatvorene 'iluse treba !o!ati(ubite u izmjenjivaima to"linea otvorene 'iluse treba !o!ati (ubiteusisa i is"u*a


10/47

ST).RNI STUP.N0 /0ELO).N0.

st=

Pk

mgHd

Stvarni 1uu"ni, (lobalni3 stu"anj!jelovanja obu*va&a teorijsistu"anj !jelovanja ali i (ubite oji

se "ojavljuju o! realno( "ro'esa#Aoe se izraziti ao omjer orisnesna(e na "o(onsom vratilu iumno%a maseno( "rotoa (orivai nje(ove o(rijevne mo&i#

Stvarni stu"anj !jelovanja nije :un'ija samoomjera tlaova ve& velii utje'aj ima item"eratura na ulazu u turbinu T;# bo( to(ase "osebna "anja "osve&uje materijalima i

onstru'iji turbine ao bi se omo(u&ile %tovi%e tem"erature i time "osti(ao vi%i stu"anj!jelovanja#


11/47

a vrijeme om"resije, tro%i se ra! za "ove&enje tlaa i smanjenje volumena zraa

Kao "oslje!i'a om"resije raste tem"eratura zraa

a vrijeme iz(aranja, (orivo se !o!aje zrau, te naon mije%anja smjesa iz(arauzrouju&i "ove&anje tem"erature#

Uslje! iz(aranja volumen raste a ao je omora otvorena, tla ostaje (otovo onstantan

a vrijeme es"anzije, turbinom o!uzimamo ra! struji "linova, tla i tem"eratura "a!aju

!o volumen raste

PROA0EN. OSNO)NI )ELI$IN. /UF PLINSKE TURBINE

9LbGs7#in H 8#8J


12/47

OSNO)N. PO/0EL. PLINSKI TURBIN.

Plinse turbine mo(u se "o!ijeliti "rema razliitim riterijima+

"rema nainu "re!aje ener(ije+ turbomlazne, turboventilatorse,turbo"ro"elerse, turboosovinse

"rema "rimjeni+ za "o(on zrao"lova, za "roizvo!nju el# ener(ije, za

"o(on "lovila### "rema "orijelu 1"rema on'e"'iji, onstru'iji3+ avionso( "orijela,

in!ustrijso( "orijela

"rema broju vratila+ sin(les*a:t, !oubles*a:t, t6ins*a:t, ##

"rema smje%taju "o(onso( vratila+ *ot en! !rive, 'ool en! !rive


13/47

Plinse turbine u omori iz(aranja (eneriraju mlaz "linova# Ao(u se "o!jeliti "remanainu predaje energije"o*ranjene u tim "linovima+ mlaz "linova moe se izba'iti roz

sa"ni'u i tao (enerirati "otisa# Ovave "linse turbine nazivamo mlazni motori# Alaz"linova moe se usmjeriti na turbinu i tao (enerirati moment na vratilu# Prema ovomriteriju "linse turbine !ijele se na+

TURBOAL.NIAOTOR

1Turbojet3

Cotovo svi "linovi se istisuju rozmlazni'u i stvaraju "otisa

TURBO)ENTIL.TORSKIAOTOR1Turbo:an3

/io "linova "o(oni turbinuoja "o(oni ventilator usa"ni'i#

PO/0EL. PREA. N.$INU PRE/.0E ENERCI0E


14/47

TURBOPROPELERSKIAOTOR

Cotovo sva ener(ija"linova se "re!aje

vratilu

TURBOOSO)INSKI

AOTOR

Slino ao i "ret*o!nisluaj, ao vratilo "o(oni"ro"eler


15/47

Turboosovinse "linse turbine "rema "orijelu mo(u biti+

.vionso( "orijela1.ero!erivative3

Parnoturbinso( in!ustrijso("orijela 1eav2!ut23

La%e i r*ije onstru'ije Ao!ularni !izajn za la%eo!ravanje Ku(lini leajevi Kom"atnije

)itije lo"ati'e turbine Bolje !inamie arateristie)e&a s"e'i:ina sna(a )i%e tem"erature i omjer om"resije

0e!nostavnije i masivnije onstru'ije 0e:tinije Nie masimalne tem"erature Aanji omjer om"resije Aanja brzina vrtnje )e&i "roto zraa Aanja osjetljivost na valitetu (oriva i!ro!inamii leajevi /ui "erio! o!ravanja


16/47

Prema on:i(ura'iji "o(onso( vratila+

Po(on s vru&e strane

Po(on s *la!ne strane

1ot en! !rive3

1-ool en! !rive3

je!nostavnost

neometan usis

is"u* na "reo M88 o-1o"tere&enje leaja3 ometan is"u* !u(o vratilo "ristu" za o!ravanje

atmos:ersa tem"eratura je!nostavan "ristu"

ometan usis o"asnost o! turbulen'ijau usisu


17/47

Slobo!no "o(onso vratilo1.ero!inamii G :lui!ni s"oj3

/vostruo vratilo

1S"lit s*a:t !rive,

aero!inami' 'ou"lin(li7ui!'ou"lin(3

1/ual s"ool s"lit

out"ut s*a:t3

1Sin(le s"ool3

la%i start mo(u&a razliita brzinavrtnje, ne treba re!utor

na minimumu se moeautomatsi isljuiti

moe se u(ra!iti samo navru&i raj om"li'iranije

O!vojeno vratilo zaom"resor niso( i visoo(tlaa# Obino se oristio! vi%i* sna(a

"o6er turbine


18/47

S.ST.)NI /0ELO)I

Kom"resor

Komore iz(aranja Turbina Ku&i%te )ratila Leajevi Usis Is"u%ni sustav Sustav (oriva Sustav "aljenja###


19/47

KOAPRESOR

.sijalniRa!ijalni 1'entri:u(alni3

Robusniji, je!nostavniji za"rojetirat i za "roizvest

)e&i "roto zraa 1za isti "o"reni"resje3, omo(u&uje vi%i omjer tlaova,%to znai i manju "otro%nju (oriva

PRIN-IP R./. -ENTRIUC.LNOC KOAPRESOR.


20/47

ra ulazi u u 'entralni !io im"elera oji se ore&evisoom brzinom te biva istisnut uslije! 'entri:u(alnesile roz anale "rema !i:uzoru#

PRIN-IP R./. -ENTRIUC.LNOC KOAPRESOR.

U !i:uzoru se inetia ener(ija zraa "retvara u"oten'ijalnu 1tla3#U "rasi se om"resor obino !izajnira na nain !a se"olovi'a "orasta tlaa o!vija u im"eleru a "olovi'a u!i:uzoru#

ranost izme5u im"elera i !i:uzora je ritina jer aoje "remala moe uzroovati vibra'ije i nestabilnostrujanje#

Sastoji se o! rotora 1im"elera3 i statora 1!i:uzora3#


21/47

PRIN-IP R./. .KSI0.LNOC KOAPRESOR.

Rotor se ore&e veliom brzinom a zra

se ubrzava rotorsim lo"ati'ama "remastatorsim lo"ati'ama# Ener(ija se srotorsi* lo"ati'a "renosi na inetiuener(iju zraa oji ubrzava# Kinetiaener(ija se u statorsim analima"retvara u "orast tlaa# Statorselo"ati'e tao5er mjenjaju smjer strujanja

ao bi se "osti(lo is"ravnonastrujavanje rotorsi* lo"ati'aslje!e&e( stu"nja#Prema vi%im stu"njevima lo"ati'e su svemanje a anal ui jer je (usto&a zraasve ve&a# Isto tao raste i tem"eratura#


22/47

KOAOR. IC.R.N0.

-ilin!rina strutura sa !vostruomstijenom# Sastoji se o! ulaza zraa,sa"ni'a za (orivo, re%ete zausmjeravanje ulazno( zraa, vanjsestijene, unutarnje stijene, otvora zazra i izlazno( otvora#

a!a'i+ us"oravanje struje zraa

re(uliranje "retia zraa "ri"rema smjese, mje%anje *la5enje "lamena usmjeravanje is"u%ni* "linova


23/47

Ra!i o(raniavanja tem"eratura u omori iz(aranja "ribje(ava se veliom "retiu zraa#U tao razrije5enoj smjesi ne bi bilo mo(u&e o!rati stabilan "lamen# Tao5er brzinestrujanja su "revelie# Sto(a se "ribje(ava "o!jeli struje zraa na primarnii sekundarni#Smjesa (oriva i "rimarno( zraa je ot"rilie ste*iometrijsa#

Konstru'ijom omore us"orava se struja zraa i or(anizira torusni vrtlo( "rimarno( zraau svr*u bolje( mije%anja sa (orivom# Poste"eno se iz anala izme5u vanjso( i unutra%nje( "la%ta

u "lamen !omije%ava seun!arni zra oji *la!i "lamen#

R.LI$ITE KON-EP-I0E KOAOR. IC.R.N0.


24/47

R.LI$ITE KON-EP-I0E KOAOR. IC.R.N0.

-I0E)N.-I0E)NOPRSTEN.ST. PRSTEN.ST.

manja masa

manja "otro%nja zraa za *la5enje la%e %irenje "lamena "riliom "aljenja bolji stu"anj !jelovanja

TURBIN.


25/47

TURBIN.

"reuzima ener(iju is"u%ni* "linova

i "re!aje ju vratilu za "o(onom"resora ili "o(onjeno( stroja

iz!rava visoa me*ania i to"linsao"tere&enja

ulazna tem"eratura "linova re&ese o! JM8 !o 9M8 o-

!a bi se "ostio(ao moment, moeimati vi%e stu"njeva

neovisna turbina omo(u&ujeo"timalnu brzinu vrtnje jer jeme*anii ne"ovezana saosovinom turbine oja "o(oniom"resor

ao je svr*a "o(on vratila, s"ojenaje na "o(onsi stroj "reo re!utorasa veliim "rijenosnim omjerom


26/47

PROBLEA )ISOKI TEAPER.TUR.

Pove&anjem ra!ne tem"erature raste stu"anj!jelovanja turbina# Iz!rljivost materijala na visoetem"erature je o(raniavaju&i :ator#

Kao bi se omo(u&io ra! "linsi* turbina na im vi%imtem"eraturama "rimjenjuju se razliite strate(ije+

9# omora iz(aranja "rimjenjuje se "osebnaor(aniza'ija strujanja zraa sa veliim "retiom ra!i*la5enja "lamena4# lo"ati'e turbine sa "osebnim eramiim navlaama, s"e'ijalni "ostu"'i "roizvo!nje lo"ati'a iz je!no(ristala

;# anali za *la5enje oji *la!e lo"ati'u iznutra, iliomo(u&uju stvaranje izola'ijso( zrano( :ilma na"ovr%ini lo"ati'e


27/47

Na visoim tem"eraturama,o%te&enja na lo"ati'amanastaju i %ire se !u (rani'aristala# Sto(a se za"roizvo!nju lo"ati'a turbinaoristi s"e'ijalne te*nielijevanja oje omo(u&uju !a

itava lo"ati'a bu!e o! je!no(ristala#


28/47

L.EN0E LOP.TI-.

Bez *la5enja, lo"ati'e turbine bi mo(le iz!rati tem"erature !o oo 9888O-#So:isti'irani sustav *la5enja lo"ati'a omo(u&uje "ove&anje tem"erature na ulazu !o

9J88O

-#

O"&enita s*ema strujanja zraa

R.)O0 SUST.). L.EN0. LOP.TI-.


29/47


30/47

PRIA0ER PLINSKE TURBINE IN/USTRI0SKOC PORI0EKL.

PRIA0ER PLINSKE TURBINE R.KOPLO)NOC PORI0EKL.


31/47

najras"rostranjenija "linsa turbina zrao"lovno( "orijela

P H 4MA>, H ;MQ

!ouble s*a:t


32/47


33/47


34/47

PRIA0ER TURBO.N PLINSKI TURBIN.

POBOL0.N0E PERORA.NSI PLINSI TURBIN.


35/47

POBOL0.N0E PERORA.NSI PLINSI TURBIN.

1Pove&anje s"e'i:ino( ra!a G "ove&anje stu"nja !jelovanja3

9# TOPLINSK. RECENER.-I0. 1RECENER.TION3+/io to"line is"u%ni* "linova se "reo izmjenjivaa to"line "re!aje usisanom zrau

4# AEUL.EN0E 1INTER-OOLINC3+Pomo&u me5u*la5enja usisano( zraa smanjuje se "otreban ra! om"resora uzne"romjenjeni ra! turbine

;# N.KN./NO IC.R.N0E 1REE.T3+Nana!no !ovo5enje (oriva naon "ar'ijalne es"anzije, "ove&ava sa!raj ener(ije"linova i s"e'i:ini ra!


36/47

Pomo&u re(enera'ije, !io to"lineoja bi se inae !o"remila izvana1iz(aranjem (oriva3 se na!omje%ta

to"linom oja bi se inae izba'ila uoolinu is"u%nim "linovima#

Povr%ine izmjenjene to"line u Ts

!ija(ramu su je!nae# Tem"eraturais"u%ni* "linova 1toa


37/47

Smanjene tem"erature is"u%ni* "linova =nisu "rila!ne za o(enera'iju ili ombi"ostrojenja#

Slia !esno+ Solar Aer'ur2 M8Stu"anj !jelov#


38/47

AEUL.EN0E

a "ove&et uu"an oristan ra! "oeljno je

smanjiti ra! utro%en na om"resiju#Uobiajeno je !a se oo 4G; !obiveno( ra!aturbine tro%i za "o(on om"resora#)i%este"ena om"resija s me5u*la5enjemomo(u&uje smanjenje "otrebno( ra!a za"o(on om"resora#U i!ealnom sluaju imali bi izotermnuom"resiju

Porast s"e'i:ino( ra!a u Ts !ija(ramuje!na je "ovr%ini 4;


39/47

Ae5u*la5enje "ove&ava mo(u&nost "rimjene re(enera'ije jer smanjujeizlaznu tem"eraturu iz om"resora 1T

43#

Ulazna tem"eratura !ru(o( om"resora je ne%to vi%a o! tem"erature ooli%a

jer se za *la5enje oristi oolni :lui! 1zra ili vo!a3

Naje%&a "rimjena+ brza "lovila#

Rolls Ro2'e RB499 1.ero!erivate,me5u*la5enje i re(enera'ija3

N.KN./NO IC.R.N0E


40/47

N.KN./NO IC.R.N0E

a "ove&anje orisno( ra!a moemo "ove&ati

ra! turbine#Ao(u&e je izvesti nana!no iz(aranje (orivanaon "ar'ijalne es"anzije# To je mo(u&e jer"rva omora iz(aranja ra!i sa veliim vi%omzraa#Na taj se nain "o!ie tem"eratura "linova "atao i nji*ova ental"ija#Ko! avionsi* 1mlazni*3 motora "ostiu sevisoi "arametri jer naon !ru(o( iz(aranjanemamo "oretne !jelove, ve& se ener(ija!o!aje "otisnom mlazu 1M.. na sli'i3#Ko! zemaljsi* strojeva, o(ranieni smomasimalnom tem"eraturom oju iz!re

materijali turbine#

U Ts !ija(ramu, "orast s"e'i:ino( ra!a


41/47

j ( , " " ("riazan "ovr%inom


42/47

Ao(u&e "o(o!nosti+ "ove&anje sna(e "ove&anje isoristivosti

smanjenje !u%iovi* osi!a u is"u%nim "linovima

Para ili vo!a ubriz(avaju se "rije omore iz(aranja#Ao(u&a izve!ba vrste re(enera'ije+ vo!a moe biti "re!(rijana to"linom is"u%ni*

"linova "ara moe biti "roizve!ena to"linom is"u%ni*"linova

Rje%enje je "onovo otriveno tijeom J8ti* (o!inajer omo(u&uje smanjenje !u%iovi* osi!a u

is"u%nim "linovima na nain !a smanjujemasimalne tem"erature "lamena# Stvaranje!u%iovi* osi!a najintenzivnije je natem"eraturama izna! 4888 K#

KOMBINIRANO PLINKO!PARNO PO"RO#EN#E $KOMBI!PRO%E&


43/47

Parnoturbinso "ostrojenje je araterizirano relativno nisimmasimalnim tem"eraturama, i veliom "o(o!no%&u !a "re!aje to"linu natem"eraturama vrlo blisim tem"eraturi oolini#

Lo(ina "oslje!i'a injeni'e !a se tem"eratura is"u%ni* "linova ot"rilie"o!u!ara sa masimalnim tem"eraturama u "arnoturbinsom "ostrojenju je

!a se razmotri mo(u&nost kombiniranjati* !va "ro'esa#

Clavni se "roblemi "ojavljuju o! "rijenosa to"line izme5u !va razliita:lui!a 1i!ealni "lin i !vo:azni :lui!3# U tom &e se "o!ruju on'entriratiistraivanja ao bi se masimalno o(raniila ne"ovrativost i "ove&alo

isori%tenje to"line#

$ &

is"u%ni "linovi "linse turbine su na slinoj tem"eraturnoj razini ao imasimalne tem"erature u "arnoturbinsom "ostrojenju = ombina'ija 4


44/47

" " " j j j'ilusa

PLT1Plinsa turbina3

P.T1Parna turbina3

;

4

9

L9

L4

PLT=L1

Q1

Q2=Q11PLT

PAT=L

2

Q2

com= 1 2 12

ot"a!na to"lina "linse turbine se "omo&u reu"eratora "re!aje "ari i

isori%tava u "arnoj turbini

Osnovni izrazi za "roraun "er:ormansi

S*ema ombinirano( "linso"arno( "ostrojenja


45/47


46/47

TS /I0.CR.A KOABIPOSTRO0EN0. 10ouleirn ili 0ouleRanin 'ilus3


47/47

Kombiniranje "ro'esa ne unosi "romjene u "oje!ine "ro'ese, o!nosno neunosi nove (ubite# S te*nolo%o( (le!i%ta nema "otrebe za bitnim

mo!i:ia'ijama ili inova'ijama#

energetika2!08!09 plinske turbine

Documents