دانلود پاورپوینت انواع و کاربرد توربین های گازی از تولید برق تا پیشران هواپیما

توربین های گازی ماشین‌های حرارتی دورانی بسیار قدرتمندی هستند که کاربرد آن‌ها بسیار فراتر از آن چیزی است که عموم تصور می‌کنند، زیرا اساساً نیروی محرکه لازم برای بخش‌های حیاتی اقتصاد جهانی، از جمله تولید برق و صنعت هوانوردی را فراهم می‌کنند.

این پاورپوینت در 30 اسلاید تهیه شده و در ادامه نیز تصویر مربوط به اسلاید شماره 3 آن قرار داده شده است:

عملکرد یک توربین گازی بر اساس چرخه ترمودینامیکی برایتون (Brayton Cycle) است که یک فرآیند پیوسته و چهار مرحله‌ای را شامل می‌شود. در ابتدا، کمپرسور توربین با مکش حجم زیادی از هوای محیط و فشرده‌سازی آن، فشار و دمای هوا را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. این هوای پرفشار سپس وارد محفظه احتراق می‌شود، جایی که سوخت (مانند گاز طبیعی، گازوئیل یا سوخت جت) به آن تزریق و مشتعل می‌گردد. احتراق تحت فشار بالا، باعث ایجاد گازهای داغ با انرژی حرارتی بسیار زیاد می‌شود که مهم‌ترین عامل در تولید توان است. در نهایت، این گازهای پرانرژی با سرعت بسیار بالا به بخش توربین (Turbine) برخورد کرده، منبسط می‌شوند و کار مکانیکی چرخشی تولید می‌کنند. بخشی از این کار مکانیکی برای چرخاندن کمپرسور در ورودی دستگاه استفاده می‌شود و مازاد آن به عنوان توان خروجی مفید دستگاه، یا برای چرخاندن ژنراتور (در نیروگاه‌ها) یا برای تولید نیروی رانش (در هواپیماها) به کار گرفته می‌شود. طراحی، مواد ساخت و سیستم‌های خنک‌کاری پیشرفته، به ویژه در پره‌های توربین، امکان تحمل دماهای فوق‌العاده بالا و در نتیجه، دستیابی به راندمان حرارتی بالا را فراهم می‌سازد که وجه تمایز اصلی آن‌ها نسبت به سایر موتورهای حرارتی است.

در ادامه، تصویر مربوط به اسلاید شماره 29 این پاورپوینت قرار داده شده است:

دامنه کاربردهای توربین های گازی بسیار گسترده و حیاتی است و از تولید برق در مقیاس‌های بزرگ تا عملیات‌های صنعتی سنگین را در بر می‌گیرد. در صنعت تولید برق، توربین های گازی می‌توانند در نیروگاه‌های سیکل باز (Simple Cycle) برای تأمین سریع برق در زمان پیک مصرف یا به عنوان نیروگاه‌های اصلی مورد استفاده قرار گیرند، اما پیشرفته‌ترین و کارآمدترین کاربرد آن‌ها در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی (Combined Cycle Power Plants) است. در این سیستم‌ها، حرارت اتلافی از گازهای خروجی توربین گازی برای تولید بخار و چرخاندن یک توربین بخار مجزا استفاده می‌شود و راندمان کلی نیروگاه را به طرز چشمگیری به بیش از ۶۰ درصد افزایش می‌دهد، که این امر صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف سوخت و کاهش آلاینده‌ها را به همراه دارد. علاوه بر این، در صنعت نفت و گاز، توربین های گازی نقش محوری در راه‌اندازی کمپرسورهای قدرتمند برای تقویت فشار گاز در طول خطوط لوله و همچنین به عنوان محرک پمپ‌ها در پالایشگاه‌ها و تأسیسات فراساحلی ایفا می‌کنند. همچنین در سامانه‌های تولید همزمان برق و حرارت (CHP)، این توربین ها با بهره‌وری کلی بسیار بالا، علاوه بر تولید برق، گرمای خروجی خود را برای فرآیندهای صنعتی یا گرمایش محلی به کار می‌گیرند.

شاید شناخته‌شده‌ترین و مهیج‌ترین کاربرد توربین های گازی، استفاده از آن‌ها به عنوان پیشران هواپیماهای جت باشد. در این بخش، طراحی توربین های گازی برای تولید حداکثری نیروی رانش (Thrust) به جای توان مکانیکی خالص بهینه‌سازی شده است. انواع موتورهای جت، نظیر توربوفن‌ها (Turbofans) که ستون فقرات هوانوردی تجاری مدرن هستند، از اصول توربین گازی بهره می‌برند، اما با استفاده از یک فن بزرگ در جلو، بخش عمده‌ای از هوا را به دور هسته موتور هدایت می‌کنند که این “جریان کنارگذر” (Bypass Flow) باعث افزایش چشمگیر راندمان سوخت و کاهش آلودگی صوتی می‌شود. همچنین، موتورهای توربوپراپ (Turboprop) در هواپیماهای با سرعت کمتر و موتورهای توربوشفت (Turboshaft) در هلیکوپترها نیز نمونه‌های دیگری از کاربرد توربین های گازی در صنعت حمل و نقل هوایی هستند. آینده توربین های گازی در تمامی بخش‌ها متمرکز بر افزایش مستمر راندمان از طریق استفاده از مواد جدید (برای تحمل دمای بالاتر) و توسعه احتراق سوخت‌های پایدار مانند هیدروژن یا سوخت‌های زیستی است تا انتشار کربن و آلاینده‌های نیتروژن به حداقل برسد و نقش این فناوری به عنوان یک منبع انرژی قدرتمند و انعطاف‌پذیر در قرن ۲۱ تضمین شود.