2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23
Eine Gasturbine ist ein Motor, bei dem das Hauptorgan des Geräts (Rotor) im Dauerbetrieb die innere Energie von Gas (in anderen Fällen Dampf oder Wasser) in mechanische Arbeit umwandelt. Dabei wirkt der Strahl des Arbeitsmittels auf die am Umfang des Rotors befestigten Schaufeln und versetzt diese in Bewegung. In Richtung der Gasströmung werden Turbinen in axial (Gas bewegt sich parallel zur Turbinenachse) oder radial (senkrechte Bewegung relativ zur gleichen Achse) unterteilt. Es gibt sowohl ein- als auch mehrstufige Mechanismen.
Eine Gasturbine kann auf zwei Arten auf Schaufeln einwirken. Erstens handelt es sich um einen aktiven Prozess, bei dem dem Arbeitsbereich Gas mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird. In diesem Fall bewegt sich der Gasstrom tendenziell geradlinig, und das ihm im Weg stehende gekrümmte Schaufelteil lenkt ihn ab und dreht sich. Zweitens ist es ein reaktiver Prozess, wenn die Gaszufuhrrate niedrig ist, aber hohe Drücke verwendet werden. Strahltriebwerke in Reinform gibt es fast nicht, denn in ihren Turbinen wirkt neben der Reaktionskraft auch eine Zentrifugalkraft auf die Schaufeln.
Wo wird die Gasturbine heute eingesetzt? Das Funktionsprinzip des Geräts ermöglicht den Einsatz für Antriebe von Stromgeneratoren, Kompressoren usw. Turbinen dieser Art sind im Transportwesen (Schiffsgasturbinenanlagen) weit verbreitet. Im Vergleich zu Dampfanaloga haben sie ein relativ geringes Gewicht und Abmessungen, sie erfordern keine Anordnung eines Heizraums, einer Kondensationseinheit.
Die Gasturbine ist nach dem Start relativ schnell betriebsbereit, entwickelt in ca. 10 Minuten die volle Leistung, ist wartungsfreundlich, benötigt wenig Wasser zur Kühlung. Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren hat es keine Trägheitseffekte vom Kurbelmechanismus. Eine Gasturbinenanlage ist eineinhalb Mal kürzer als Dieselmotoren und mehr als doppelt so leicht. Die Geräte können mit minderwertigem Kraftstoff betrieben werden. Die oben genannten Eigenschaften machen es möglich, Motoren dieser Art als besonders interessant für Hovercrafts und Hydrofoils zu betrachten.
Die Gasturbine als Hauptkomponente des Motors hat eine Reihe von erheblichen Nachteilen. Darunter fallen hohe Geräusche, weniger als bei Dieselmotoren, Effizienz, kurze Betriebsdauer bei hohen Temperaturen (wenn das verwendete Gasmedium eine Temperatur von etwa 1100 bis zu 750 Stunden im Durchschnitt hat).
Der Wirkungsgrad einer Gasturbine hängt von der Anlage ab, in der sie eingesetzt wird. Zum Beispiel Gerätein der Energiewirtschaft mit einer Anfangstemperatur von Gasen über 1300 Grad Celsius, mit einem Luftkompressionsverhältnis im Kompressor von nicht mehr als 23 und nicht weniger als 17 verwendet werden, haben im autonomen Betrieb einen Koeffizienten von etwa 38,5%. Solche Turbinen sind nicht sehr weit verbreitet und werden hauptsächlich zur Abdeckung von Lastspitzen in elektrischen Systemen eingesetzt. Heute arbeiten etwa 15 Gasturbinen mit einer Leistung von bis zu 30 MW in mehreren thermischen Kraftwerken in Russland. Bei mehrstufigen Anlagen wird durch den hohen Wirkungsgrad der Strukturelemente ein deutlich höherer Wirkungsgrad (ca. 0,93) erreicht.
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