کتاب توربین گاز

از میان تمام وسائل تولید کننده قدرت مکانیکی توربین از بسیاری جهات رضایت بخش ترین نوع است. عدم وجودی عضوهای رفت و آمدی و مااشی به معنای کاهش یافتن مسائل «ترازمندی پایین بودن استثنائی مصرف روغن جهت روغنکاری و بالا بودن قابلیت اعتماد میباشد مزایای ذاتی توربین ابتدا با استفاده از آب بعنوان سیال عامل شناخته شدند و امروزه هنوز نیروی هیدرو - الکتریک بعنوان یک تأمین کننده مهم در شمار منابع انرژی دنیا قرار دارد در حدود قرن بیستم توربین بخار کار خود را شروع کرد و کاملاً جدا از استفاده وسیع آن بعنوان یک واحد تولید نیروی دریائی» این منبع مهمترین بحرکت در آورنده اصلی نیروگاههای برق شناخته شد. امروزه از واحدهای توربین بخار که بیش از ۵۰۰ مگاوات نیروی محوری را با راندمانی نزدیک به ۲۰ درصد تولید می کنند استفاده می شود. لیکن علی رغم توسعه موفقیت آمیز آنها توربین بخار یک عیب ذاتی دارد و آن اینست که تولید بخار با فشار و درجه حرارت بالا مستلزم استفاده از دستگاههای تولید کننده بخار حجیم و گران قیمت است که معمولاً همان دیگ بخار معمولی و یا راکتور هسته ای میباشند. مسئله قابل توجه اینست که گازهای داغ تولید شده در کوره دیگ و یا هسته راکتور هرگز به توربین نمی رسند و در واقع فقط بطور غیر مستقیم برای تولید یک سیال واسطه یعنی بخار، بکار میروند روشن است هنگامی که مرحله تبدیل آب به بخار حذف شود و گازهای داغ خود برای حرکت دادن توربین بکار روند واحد تولید قدرت بسیار کم حجم تر خواهد شد. استفاده جدی از توربین گاز کمی قبل از جنگ جهانی دوم و با نوع قدرت محوری شروع شد لیکن بزودی نظرها متوجه موتورهای توربوجت برای تولید نیروی محرکه موتور جت گردید. فقط در نیمه دهه پنجاه بود که توربین گاز بطور موفقیت آمیز در سایر زمینه ها نیز شروع به رقابت کرد لیکن از آن زمان تا کنون رقابت در حال پیشرفت و فشرده تری....

مطمئناً همیشه مورد استفاده از یک کمپرسور سانتریفوژ در نیروگاههای کوچک پیدا می شود زیرا راندسان ایزونتروپیک بالاتر کمپرسورهای محوری در اندازه های کوچک بدست نمی آید در بسیاری از طرحهای ارائه شده برای توربینهای گاز وسائل نقلیه یک کمپرسور سانتریفوژ در یک سیکل با مبدل حرارتی جای دارد. با بکار بردن فلزاتی مانند «تیتانیوم امروزه میتوان نسبتهای فشار بالاتر از ۶/۱ را نیز بدست آورد و بدین جهت مجدداً استفاده از یک طبقه کمپرسور سانتریفوژ همراه با یک یا چند طبقه محوری در موتورهای کوچک توربوفن» و «توربوپروپ» هواپیماها مورد توجه قرار گرفته است. (ماخذ (۳)

کمپرسورهای سانتریفوژ در سیکلهایی که نسبت فشار مورد احتیاج استفاده از چند طبقه را ایجاب میکند کمتر مناسب هستند زیرا در اینگونه موارد هوا باید مسیر «پیچاپیچی» را در بین طبقات طی کند با این وجود کمپرسورهای دو طبقه بطور موفقیت آمیزی در موتورهای توربو پروپ بکار برده شده اند.

 اساس کار کمپرسور

یک کمپرسور سانتریفوژ از یک پوشش اصلی ثابت تشکیل شده است که در داخل آن یک چرخ دوران کننده که به هوا سرعت زیادی میدهد و تعدادی کانال ثابت واگرا که همراه با کاهش سرعت هوا ازدیاد فشار استاتیکی قابل ملاحظه ای در آن تولید می کنند قرار گرفته اند. در مرحله اخیر در حقیقت نوعی انتشار سیال انجام میگیرد و این قسمت از کمپرسور نیز که شامل کانالهای واگرا است به دیفیوزر یا انتشار دهنده معروف می باشد. شکل (2) ۱ - ۲ ، نمودار ساده یک کمپرسور سانتریفوژ را نشان میدهد.

همانطور که از شکلهای () - ) و ( ۱ - پیداست چرخ یک کمپرسور می تواند ساده و یا دو طرفه باشد. لیکن اساس تئوری در هر دو آنها یکسان است. از چرخهای دو طرفه در اولین موتورهای هوائی استفاده میشد زیرا در کمپرسورهای ساده، ظرفیت گذر جرسی در یک قطر معین، نسبتا کم است. هوا ابتدا وارد چشم چرخ میشود و سپس با سرعت زیادی که توسط پره های چرخ به آن داده میشود دوران میکند در هر نقطه جریان هوا در طول چرخ از ورود تا خروج بعلت شتاب مایل به مرکز هوا فشاری تولید میگردد که در نتیجه آن فشار استاتیک از چشم تا سرچرخ ۵ مرتباً افزایش پیدا میکند باقیمانده ازدیاد فشار استاتیک در دیفیوزر بدست می آید که در اینجا سرعت خیلی زیاد هوای خروجی از سرچرخ به حدود سرعت هوای ورودی به چشم آن کاهش می یابد. این نکته را نیز باید متذکر شد که اصطکاک در دیفیوزر مقداری افت در فشار «سكون هوا ایجاد می کند راه عملی طراحی کمپرسور این است که حدود نصف افزایش فشار استاتیک را در چرخ و نیم دیگر آنرا در دیفیوزر تولید کرد. روشن است که به سبب عمل پره ها در گردش هوا حول چرخ فشار استاتیک نسبتاً

توربینهای گازی از انواع وسایل تولید انرژی هستند که موارد استعمال زیادی در صنعت دارند. مهم ترین کاربرد این وسیله در نیروگاههای برق و صنایع هواپیمایی و دریانوردی است. تعداد زیادی از این توربین ها در نیروگاههای کشور نصب و هم اکنون از آنها بهر مبرداری می گردد. به جز در موارد بسیار خاص امروزه نیروی محرکه کلیه هواپیماهای مسافربری و جنگی توسط این نوع توربین تأمین میشود. با وجود چنین کاربرد زیادی متاسفانه مرجع علمی و فنی به زبان فارسی در این زمینه که بتواند اطلاعات مورد لزوم را در دسترس عموم علاقه مندان قرار دهد وجود نداشته و یا به صورت پراکنده و نادر است. لذا وجود این کتاب می تواند به عنوان اولین گام کمک بزرگی در شناخت و طراحی این ماشین ها به شمار أيد