Хийн турбин ба уурын турбин
Турбин нь роторын механизмын тусламжтайгаар урсаж буй шингэн дэх энергийг механик энерги болгон хувиргахад ашигладаг турбо машинуудын ангилал юм. Турбинууд нь ерөнхийдөө шингэний дулааны эсвэл кинетик энергийг ажил болгон хувиргадаг. Хийн турбин ба уурын турбин нь ажлын шингэний энтальпийн өөрчлөлтөөс үүсдэг дулааны турбо машин юм; өөрөөр хэлбэл даралтын хэлбэр дэх шингэний боломжит энерги нь механик энерги болж хувирдаг.
Шингэний урсгалын чиглэлээс хамааран турбинуудыг тэнхлэгийн урсгалын турбин ба радиаль урсгалын турбин гэж ангилдаг. Техникийн хувьд турбин нь компрессорын эсрэг үйлдэл болох даралтын бууралтаар механик ажлын үр дүнг өгдөг өргөтгөгч юм. Энэ нийтлэл нь инженерийн олон хэрэглээнд илүү түгээмэл байдаг тэнхлэгийн урсгалын турбины төрөлд анхаарлаа хандуулдаг.
Тэнхлэгийн урсгалын турбины үндсэн бүтэц нь энерги гаргаж авахын зэрэгцээ шингэний тасралтгүй урсгалыг хангах зориулалттай. Дулааны турбинуудад ажлын шингэн нь өндөр температур, даралтын дор босоо ам руу бэхлэгдсэн эргэлдэгч дискэн дээр суурилуулсан өнцөгт ирээс бүрдэх хэд хэдэн ротороор дамждаг. Роторын диск бүрийн хооронд шингэний урсгалыг чиглүүлдэг цорго болон чиглүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг суурин ирийг суурилуулсан.
Уурын турбины талаар дэлгэрэнгүй
Хэдийгээр механик ажил гүйцэтгэхийн тулд уурыг ашиглах тухай ойлголт удаан хугацаанд хэрэглэгдэж байсан ч орчин үеийн уурын турбиныг 1884 онд Английн инженер Сэр Чарльз Парсонс зохион бүтээжээ.
Уурын турбин нь уурын зуухны даралтат уурыг ажлын шингэн болгон ашигладаг. Турбин руу орж буй хэт халсан уур нь роторын ирээр дамжин даралтыг (энтальпи) алдаж, роторууд холбогдсон босоо амыг хөдөлгөдөг. Уурын турбин нь эрчим хүчийг жигд, тогтмол хурдаар хүргэдэг бөгөөд уурын турбины дулааны үр ашиг нь поршен хөдөлгүүртэй харьцуулахад өндөр байдаг. Уурын турбины ажиллагаа өндөр эргэлтийн төлөвт оновчтой байдаг.
Хатуухан хэлэхэд турбин нь эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашигладаг мөчлөгийн үйл ажиллагааны зөвхөн нэг бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд Рэнкиний циклээр хамгийн тохиромжтой загварчлагдсан байдаг. Уурын зуух, дулаан солилцуур, насос, конденсатор нь мөн үйл ажиллагааны бүрэлдэхүүн хэсэг боловч турбины хэсэг биш.
Орчин үед уурын турбиныг үндсэндээ цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашигладаг байсан бол 20-р зууны эхэн үед уурын турбиныг усан онгоц, зүтгүүрийн хөдөлгүүрийн цахилгаан станц болгон ашиглаж байжээ. Онгоц тээгч, шумбагч онгоц гэх мэт дизель хөдөлгүүр нь боломжгүй зарим далайн хөдөлгүүрийн системд үл хамаарах зүйл бол уурын хөдөлгүүрийг ашигладаг хэвээр байна.
Хийн турбины талаар дэлгэрэнгүй
Хийн турбин хөдөлгүүр эсвэл зүгээр л хийн турбин нь дотоод шаталтат хөдөлгүүр бөгөөд ажлын шингэн болгон агаар зэрэг хий ашигладаг. Хийн турбины үйл ажиллагааны термодинамик талыг Брэйтоны циклээр хамгийн тохиромжтой загварчилсан.
Хийн турбин хөдөлгүүр нь уурын турбинаас ялгаатай нь хэд хэдэн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрддэг; Эдгээр нь дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн янз бүрийн ажлыг гүйцэтгэхийн тулд эргэдэг босоо амны дагуу угсардаг компрессор, шатаах камер, турбин юм. Оролтын хийн хэрэглээг эхлээд тэнхлэгийн компрессор ашиглан шахдаг; энгийн турбины яг эсрэгээр гүйцэтгэдэг. Дараа нь даралттай хийг сарниулагч (диверстэй цорго) үе шатаар дамжуулж, энэ үед хий нь хурдаа алддаг ч температур болон даралтыг улам нэмэгдүүлнэ.
Дараагийн шатанд хий нь шаталтын камерт орж, түлшийг хийтэй хольж, асаадаг. Шаталтын үр дүнд хийн температур, даралт гайхалтай өндөр түвшинд хүрдэг. Дараа нь энэ хий нь турбины хэсгийг дайран өнгөрч, дамжин өнгөрөхдөө босоо ам руу эргэх хөдөлгөөнийг үүсгэдэг. Дундаж хэмжээтэй хийн турбин босоо амны эргэлтийн хурдыг 10,000 эрг / мин хүртэл өндөр гаргадаг бол жижиг турбинууд 5 дахин их үйлдвэрлэдэг.
Хийн турбиныг эргүүлэх хүчийг (эргэдэг босоо амаар), түлхэлтийг (өндөр хурдны хийн яндангийн тусламжтайгаар) эсвэл хоёуланг нь хослуулан үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно. Эхний тохиолдолд, уурын турбин шиг босоо амны механик ажил нь зөвхөн өндөр температур ба даралтын хийн энтальпийн (даралт) хувирал юм. Босоо амны ажлын хэсэг нь компрессорыг дотоод механизмаар жолоодоход ашиглагддаг. Хийн турбины энэ хэлбэрийг голчлон цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх, танк, тэр ч байтугай машин зэрэг тээврийн хэрэгслийн цахилгаан станц болгон ашигладаг. АНУ-ын M1 Abrams танк нь хийн турбин хөдөлгүүрийг цахилгаан станц болгон ашигладаг.
Хоёр дахь тохиолдолд хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд өндөр даралтын хийг нэгдэх хошуугаар чиглүүлж, яндангийн хийгээр түлхэлт үүсдэг. Энэ төрлийн хийн турбиныг ихэвчлэн тийрэлтэт хөдөлгүүр эсвэл турбожет хөдөлгүүр гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь цэргийн сөнөөгч онгоцыг тэжээдэг. Турбо сэнс нь дээрх хувилбаруудын дэвшилтэт хувилбар бөгөөд сэнсийг жолоодоход босоо амны ажлыг турбовинт хөдөлгүүрт ашигладаг.
Тодорхой ажлуудад зориулагдсан хийн турбины олон хувилбарууд байдаг. Хүч, жингийн харьцаа өндөр, чичиргээ бага, ажиллах хурд өндөр, найдвартай учраас бусад хөдөлгүүрээс (гол төлөв поршен хөдөлгүүртэй) илүүд үздэг. Хаягдал дулаан нь яндангаар бараг бүхэлдээ гадагшилдаг. Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд энэ хаягдал дулааны энергийг уурын турбин ажиллуулахын тулд ус буцалгахад ашигладаг. Уг процессыг хосолсон цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх гэж нэрлэдэг.
Уурын турбин ба хийн турбин хоёрын ялгаа юу вэ?
• Уурын турбин нь өндөр даралтын уурыг ажлын шингэн болгон ашигладаг бол хийн турбин нь ажлын шингэн болгон агаар эсвэл өөр хий ашигладаг.
• Уурын турбин нь үндсэндээ ажлын гаралтын эргүүлэх хүчийг өгдөг өргөтгөгч, харин хийн турбин нь компрессор, шатаах камер, турбины хосолсон төхөөрөмж бөгөөд ажлыг эргүүлэх момент эсвэл түлхэлтийн аль нэг хэлбэрээр гүйцэтгэх циклийн үйлдлийг гүйцэтгэдэг.
• Уурын турбин нь Ранкайн циклийн зөвхөн нэг алхмыг гүйцэтгэдэг бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд хийн турбин хөдөлгүүр нь Брейтоны бүхэл бүтэн циклийг гүйцэтгэдэг.
• Хийн турбин нь эргэлтийн момент эсвэл түлхэлтийн аль нэгийг ажлын гаралт болгон өгч чаддаг бол уурын турбин бараг үргэлж эргэлтийг ажлын гаралт болгон өгдөг.
• Хийн турбинуудын ажлын температур өндөр байдаг тул хийн турбинуудын үр ашиг нь уурын турбинаас хамаагүй өндөр байдаг. (Хийн турбин ~1500 0С ба уурын турбин ~550 0С)
• Хийн турбинд шаардагдах зай нь уурын турбинтай харьцуулахад хамаагүй бага, учир нь уурын турбин нь бойлер болон дулаан солилцогчийг шаарддаг бөгөөд тэдгээрийг дулаан нэмэхийн тулд гаднаас нь холбох шаардлагатай.
• Хийн турбинууд нь илүү уян хатан байдаг, учир нь олон төрлийн түлш хэрэглэх боломжтой бөгөөд тасралтгүй тэжээх шаардлагатай ажлын шингэн нь хаана ч (агаар) бэлэн байдаг. Нөгөө талаар уурын турбинууд ажиллахын тулд их хэмжээний ус шаарддаг бөгөөд мөстөлтөөс болж бага температурт асуудал үүсгэх хандлагатай байдаг.
