Er zijn twee soorten gasturbine open cyclus en gesloten cyclus. De thermodynamische cyclus die in een gasturbine wordt gebruikt, is de Brayton-cyclus
De lucht wordt gebruikt als werkvloeistof in de Brayton-cyclus. De compressor brengt de lucht onder druk en laat deze vervolgens ontsteken door er brandstof over te spuiten. Het gegenereerde gas op hoge temperatuur wordt in de gasturbine verder geëxpandeerd tot een netto werkoutput.
De Brayton-cyclus bestaat uit vier belangrijke processen die in de onderstaande tabel worden gegeven,
| Proces 1-2 | Isentropische compressie (in compressor) |
| Proces 2-3 | Constante druk warmtetoevoeging (in verbrandingskamer) |
| Proces 3-4 | Isentropische expansie (in turbine) |
| Proces 4-1 | Constante druk warmteafvoer (uitlaat) |
In de gasturbinecyclus is de veelgebruikte cyclus een gasturbine met gesloten cyclus. Er zijn maar weinig methoden die worden gebruikt om de prestaties van de cyclus te verbeteren. De gasturbine-energiecentrale kan een snel uitgangsvermogen leveren in vergelijking met op kolen gebaseerde thermische centrales.
Onderdelen van de gasturbinecyclus:
Er zijn vier hoofdcomponenten van de gasturbinecyclus. De extra componenten worden gebruikt om de prestaties te verbeteren
- 1. Compressor
- 2. Verbrandingskamer of verbrandingskamer
- 3. Waaier
- 4. Condensor
- 5. Regenerator warmtewisselaar
- 6. Interkoeler
- 7. Opwarmer
De functie van elk onderdeel is vooraf gedefinieerd in de gasturbinecyclus. In een gasturbine met open cyclus wordt de atmosferische lucht gecomprimeerd door een compressor. De temperatuur van de lucht wordt voldoende verhoogd om brandstof in de verbrandingskamer te ontsteken. Na verbranding wordt het gas van hoge temperatuur aan de turbine toegevoerd. Door de uitzetting van dit gas gaat het turbineblad draaien. De turbine-as wordt geroteerd met constant vermogen.
De gesloten-cyclus gasturbine werkt volgens het principe van de Brayton-cyclus (Joule-cyclus). In een gasturbinecyclus is het type compressor dat wordt gebruikt roterend om de lucht isentropisch onder druk te zetten. Deze lucht met hogere druk wordt aan Combustor geleverd. In de verbrandingskamer wordt de luchttemperatuur bij constante druk verhoogd. Er zijn twee soorten verbranders beschikbaar voor gasturbines.
1) Radiaal of ringvormig type 2) Kan typen
De verwarmde lucht uit de verbrandingskamer wordt in de turbine laten uitzetten voor stroomopwekking. De elektrische generator wordt gebruikt met een turbine om mechanische energie over te dragen in de elektrische energie.
Het expansieproces wordt uitgevoerd bij constante entropie (isentroop). Na expansie wordt het gas afgekoeld in de condensor. De condensor is één type warmtewisselaar met water als koelvloeistof.
Het afgekoelde gas bereikt weer de compressor. Dit proces wordt continu herhaald voor een constante stroomopwekking.
Gasturbinecyclus met regenerator
De regenerator is een van de juiste methoden om de efficiëntie van de gasturbinecyclus te verhogen.
De tegenstroomwarmtewisselaar (regenerator) wordt gebruikt om warmte uit de uitlaatgassen van de turbine uit te wisselen met perslucht die de compressor verlaat.
De thermische energie van de gasturbinecyclus wordt verhoogd door hergebruik van uitlaatwarmte. We kunnen zeggen dat regeneratie de benodigde brandstof vermindert (door de warmte-inbreng te verminderen). De regeneratiemethode kan de thermisch rendement van de gasturbine plant in het bereik van 35 tot 40%. De regenerator veroorzaakt een klein drukverlies in het systeem. Door drukverlies is het vermogen iets afgenomen.
Hoewel de kosten en het onderhoud van de regeneratiecyclus vereist zijn, is het algemene voordeel waarschijnlijker. Vergeleken met de brandstofkosten is de regeneratie-gasturbinecyclus zeer gunstig.
Praktijkvoorbeeld van een gasturbine met gesloten cyclus
De gasturbine met gesloten cyclus heeft het potentieel om een snelle en continue stroomvoorziening te leveren door gebruik te maken van de volgende verwarmingsbronnen.
- Fossiele brandstof
- Biomassa-energie
- Zonne-energie (geconcentreerde zonne-energie)
- Kernenergiebron
- Restwarmteterugwinning
- Geothermische energie
- Hybride energiebron
- Hernieuwbare brandstof
De gasturbinecyclus kan worden samengeknuppeld met elke bovenvermelde verwarmingsbron. De andere componenten zoals compressor, turbine en condensor in de gasturbinecyclus blijven hetzelfde. De verwarmingsbron kan worden gevarieerd van de bovenstaande voorbeelden volgens de behoefte aan stroom en energie. De veelgebruikte brandstof voor een gasturbine is aardgas of LPG (liquefied petroleum gas). Deze natuurlijke gassen staan erom bekend dat ze worden gebruikt vanwege hun eigenschappen van verbranding en zuiverheid. De turbine-achtige 400 GE werkt op de brandstof nafta, ruwe olie of zware brandstof.
De huidige technologie is ook gericht op het verminderen van de COXNUMX-uitstoot. De waterstof aangedreven turbine is ontwikkeld om vervuiling te verminderen. Zoals we weten, heeft waterstof een enorm potentieel voor toekomstige energie. Deze turbine is flexibel in te zetten in bestaande en nieuwe energiecentrales om de uitstoot te verminderen.
Intercooling en heropwarming in een gasturbinecyclus
De interkoeling en de heropwarming is een aanvullende regeling voor de gasturbinecyclus.
De lucht wordt gekoeld tussen twee compressiestadia in tussenkoeling. Dit proces kan het compressiewerk en de output van de gasturbinecyclus verminderen. Bij het opnieuw opwarmen wordt het hete rookgas van de turbine opnieuw verwarmd om in een andere turbine te expanderen.
Het opnieuw opwarmen is superieur om het turbinewerk te verhogen. Het opnieuw verwarmen en tussenkoelen zijn methoden voor het verbeteren van het specifieke vermogen en het thermische rendement van de gasturbinecyclus.
Veelgestelde vragen
Waarom worden intercoolers gebruikt in de compressoren?
De intercooler is een waardevol onderdeel tussen de trappen van compressoren.
In verschillende trappen van de compressor kan de hoge temperatuur van het gas uit de eerste trap de prestatie van de tweede trap van de compressor verminderen.
De intercooler wordt tussen de twee trappen van de compressor geïnstalleerd. De hete lucht uit de eerste trap wordt gekoeld in de intercooler en vervolgens toegevoerd voor compressie van de tweede trap.
De hoge temperatuur neemt meer volume van de compressor in beslag vanwege een grotere intermoleculaire afstand. De functie van dit apparaat is om dit volume te verlagen. De vermindering van het volume is gunstiger om de druk te verhogen.
Tijdens de intercooling worden de waterdampen gevormd door de afkoeling van lucht. Het is nodig om die waterdampen van de lucht te scheiden. Het is ook een primaire functie van de intercooler om droge lucht aan de tweede trap te leveren.
Ik ben Deepak Kumar Jani, bezig met een doctoraat in mechanisch-hernieuwbare energie. Ik heb vijf jaar onderwijservaring en twee jaar onderzoekservaring. Mijn interessegebieden zijn thermische techniek, autotechniek, mechanische metingen, technische tekeningen, vloeistofmechanica enz. Ik heb een patent aangevraagd op "Hybridisatie van groene energie voor energieproductie". Ik heb 17 onderzoeksartikelen en twee boeken gepubliceerd.
Ik ben blij deel uit te maken van Lambdageeks en wil graag een deel van mijn expertise op een simplistische manier aan de lezers presenteren.
Naast academici en onderzoek houd ik ervan om door de natuur te dwalen, de natuur vast te leggen en mensen bewust te maken van de natuur.
Zie ook mijn You-tube Kanaal over “Invitation from Nature”
Hallo medelezer,
We zijn een klein team bij Techiescience, dat hard werkt tussen de grote spelers. Als je het leuk vindt wat je ziet, deel dan onze inhoud op sociale media. Uw steun maakt een groot verschil. Bedankt!