کارکرد و انواع توربین گازی

فرآیند ترمودینامیکی مورد استفاده در توربین گاز، سیکل برایتون است (به استثنای مرحله چهارم). هوا و سوخت دو جزء اصلی هستند که برای کار یک توربین گاز مورد نیاز هستند. سوخت معمولاً گاز طبیعی است، اما سایر سوخت‌های مایع نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. ابتدا هوا از یک انتهای توربین به داخل کشیده می شود و از قسمت کمپرسور عبور می کند.

با فشرده شدن، دمای هوا افزایش می یابد و فشار نیز افزایش می یابد. سپس سوخت به داخل توربین تزریق می شود. در اینجا با هوای فشرده مخلوط می شود و شروع به سوختن می کند. این انرژی شیمیایی است. نسبت هوا به گاز به عوامل مختلفی از جمله ارزش حرارتی ویژه گاز، میزان رطوبت و کیفیت هوا بستگی دارد. گاز داغ تولید شده از مخلوط مشتعل شده در تماس با پره های توربین قرار می گیرد و باعث چرخش آن با سرعت های بسیار بالا (حدود 3200 دور در دقیقه) می شود. بنابراین انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی تبدیل شده است. این معمولاً در موتور جت اتفاق می افتد.

توربین های گاز نیز به طور گسترده ای برای تولید برق استفاده می شود. آنها بخشی جدایی ناپذیر از نیروگاه سیکل ترکیبی هستند که در آن انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی تبدیل می شود و سپس این انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. همانطور که قبلا توضیح داده شد، گاز تحت فشار داغ، تیغه ها را مجبور به چرخش با سرعت بالا می کند. این باعث چرخش محور محرک می شود. سپس این انرژی دورانی از طریق گیربکس به شفت ژنراتور (یک ماشین الکتریکی) منتقل می شود.

ژنراتور دارای یک آهنربای بزرگ است که توسط سیم پیچ هایی از سیم مسی احاطه شده است. هنگامی که آن آهنربا با سرعت زیاد شروع به چرخش می کند، میدان مغناطیسی قدرتمندی ایجاد می شود که به نوبه خود باعث حرکت الکترون ها و در نتیجه تولید الکتریسیته می شود. انرژی اضافی تولید شده در توربین می تواند برای تولید بخار استفاده شود که به نوبه خود می تواند برای راه اندازی یک توربین بخار استفاده شود. بنابراین، استفاده از هر دو توربین بخار و گاز در کنار هم می تواند به تولید انرژی موثرتر کمک کند.