가스터빈에 대해 알아야 할 사항

가스터빈은 1939년부터 발전용으로 사용되었습니다. 오늘날 가장 널리 사용되는 발전 기술 중 하나입니다. 가스 터빈은 공기-연료 혼합물이 터빈을 회전시켜 동력을 생성하는 뜨거운 가스를 생성할 수 있도록 하는 내연(IC) 엔진으로 알려져 있습니다. 이 프로세스는 제트 엔진, 자동차 내연 기관, 선박, 기관차 등에서 일반적입니다.

오늘은 가스터빈의 정의, 응용, 기능, 구성 요소, 다이어그램, 유형 및 작동 원리를 알게 될 것입니다. 또한 이 가스터빈의 장점과 단점도 알게 될 것입니다.

가스터빈이란 무엇입니까?

가스 터빈은 연료, 즉 천연 가스 또는 이와 유사한 연료의 화학 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 기계 장치입니다. 터빈 샤프트에서 생성된 기계적 에너지는 기어박스를 통해 발전기 샤프트로 전달됩니다. 따라서 전력이 생성됩니다. 가스터빈의 이름은 연료 때문이 아니라 연료 연소 중에 뜨거운 가스가 생성되기 때문에 명명됩니다. 연료유, 천연 가스 및 합성 연료를 비롯한 다양한 연료를 사용할 수 있습니다. 그 과정에서 연소가 간헐적으로 발생합니다. 즉, 연속적인 과정입니다.

가스터빈은 연소 터빈이라고도 하며 연속 및 내연 기관의 일종입니다. 주요 기능 요소에는 업스트림 회전 가스 압축기, 연소기, 압축기와 동일한 샤프트의 다운스트림 터빈이 포함됩니다. 구성 요소는 효율성을 높이고 전력을 기계적 또는 전기적 형태로 변환하기 위해 가스 터빈에 자주 사용됩니다. 또한 연소 후 엔진에서 더 큰 추력 대 중량 비율을 달성하는 데 도움이 됩니다.

또한 가스 터빈은 터빈을 회전시키기 위해 작동 유체로 가스를 사용하는 내연 기관이라고 할 수 있습니다. 최종 동력은 발전기 펌프, 프로펠러를 구동하거나 순수 제트 항공기 엔진의 경우에 사용될 수 있습니다.

가스터빈의 응용

가스터빈은 항공기, 기차, 선박, 발전기, 펌프, 가스 압축기, 탱크 등에 동력을 공급하는 데 사용할 수 있습니다. 이제 가스터빈의 다양한 응용 분야에 대해 자세히 알아보겠습니다.

• 전력 생산 – 항공 외에도 전력 산업에서는 가스터빈을 널리 사용합니다. 증기 터빈도 사용할 수 있습니다.
• 산업용
• 해상 추진력
• 기관차 추진력
• 자동차 추진력

가스 터빈 엔진은 전기 시스템에 대한 높은 전력 수요의 짧은 기간 동안 간헐적으로 실행되는 중간 크기의 "피크 부하" 플랜트로 사용됩니다.

가스 터빈은 파이프라인을 통해 천연 가스를 펌핑하는 데 사용되며 펌핑된 가스의 일부가 터빈 연료로 사용됩니다.

정유 공정에서도 이 시스템을 사용합니다. 원심 압축기가 있는 소형 휴대용 가스터빈은 펌프를 작동하는 데 사용됩니다.

참고 :가스터빈의 주요 기능은 기계 및 전력을 생산하는 것입니다.

가스터빈의 구성요소

다음은 가스 터빈의 구성 요소입니다.

압축기:

가스터빈 부품으로 사용되는 압축기는 다양한 유형이 있으며 초기에는 원심 압축기를 사용했습니다. 그 디자인은 비교적 간단하고 저렴합니다. 저압비로 제한되며 효율성 면에서 최신 축류식 압축기와 비교할 수 없습니다. 원심 압축기는 오늘날에도 여전히 소규모 산업 시설에서 사용됩니다.

연소실:

이 시스템에는 압축기에서 나오는 두 가지 공기 흐름이 있습니다. 더 작은 스트림은 중앙에서 분무된 연료가 분사되고 난기류 생성 장애물에 의해 제자리에 고정된 화염과 함께 연소되는 영역으로 공급됩니다. 냉각기 스트림으로 알려진 다른 스트림은 "연소 라이너"(일종의 쉘)와 ​​함께 구멍을 통해 챔버로 공급됩니다. 이는 전체 온도를 터빈 입구에 적합한 수준으로 낮추는 데 도움이 됩니다.

터빈:

이러한 가스 터빈 구성 요소는 일반적으로 최대 8단계까지 확장되는 고온 가스의 반응 원리를 기반으로 합니다. 그것은 하나 또는 두 개의 스풀 터빈을 사용합니다. 이 터빈에서 외부 부하가 구동되고 일부 팽창은 고압 터빈에서 발생합니다. 이 고압 터빈은 압축기만 구동하고 나머지 팽창은 부하에 연결된 별도의 자유 터빈에서 발생합니다.

제어 및 시작:

발전기를 구동하는 가스터빈 엔진은 속도가 제어되어야 하며 전기 부하에 관계없이 일정해야 합니다. 이 시스템에서 연료 흐름을 줄이면 연소실의 출구 온도가 낮아집니다. 이 때문에 터빈 효율이 약간 감소하더라도 터빈에 사용할 수 있는 엔탈피 강하가 발생합니다. 항공기 가스터빈 엔진의 제어는 제어하기가 더 어렵습니다.

기타 디자인 고려 사항:

최신 가스터빈 엔진의 설계로 효율성을 향상시키기 위해 추가 기능 부품이 추가될 수 있습니다.

가스터빈 엔진의 다이어그램:

가스터빈의 종류

다음은 다양한 유형의 가스터빈입니다.

터보젯:

이러한 유형의 가스 터빈은 모든 항공기 터빈 엔진보다 덜 복잡합니다. 작업에서 압축기, 연소실 터빈 섹션 및 배기의 4개 섹션이 달성됩니다. 터보젯은 제2차 세계 대전 이전에 독일과 영국에서 개발되어 수십 년 동안 사용 가능했습니다. 터보제트 유형의 가스 터빈에서 공기는 고속으로 연소실로 전달됩니다. 이 챔버에는 연료가 들어가고 점화기가 들어 있습니다. 터빈은 가속된 배기 가스에서 나오는 팽창하는 공기에 의해 구동됩니다.

터보프롭:

터보프롭 유형의 가스 터빈 엔진에서 프로펠러는 감속 기어를 통해 구동되어 느린 rpm 속도에서 최적의 프로펠러 성능을 제공합니다. 이것은 느린 속도에서 더 큰 연료 효율성과 성능을 달성하는 데 도움이 되며, 터보프롭은 소형, 통근 항공기, 화물기 및 농업용을 포함한 항공기 엔진에 더 나은 선택이 됩니다. 프로펠러는 항공기 속도가 증가함에 따라 효율성이 떨어지므로 더 높은 속도로 여행하지 않는 비행기에 적합합니다.

터보팬:

Turbofan은 연소실 주변의 2차 공기 흐름을 전환하여 추가 신뢰를 생성하는 항공기 터빈 엔진입니다. 터보팬 유형의 가스 터빈 엔진은 고속 운송 및 전투기에서 볼 수 있는 최신 버전입니다.

터보샤프트(후연소 터보제트):

이러한 유형의 가스 터빈 엔진은 주로 전투기에 사용됩니다. 코어 터보제트에 애프터버너가 포함되어 있어 배기 가스의 일부 에너지를 터빈을 돌리는 데 사용할 수 있습니다. 애프터버너가 켜져 있을 때마다 추가 연료가 배기 스트림에 주입되어 추가 추력을 생성합니다. 이것은 항공기에 추가 속도를 제공하지 않으며 기존의 터보제트 항공기보다 더 많은 연료를 소모합니다.

가스터빈의 작동 원리

가스터빈의 작동은 덜 복잡하고 쉽게 이해할 수 있습니다. 흡기, 압축, 팽창, 배기 사이클로 작동합니다. 일반적으로 모든 가스터빈에서 공기는 압축기에 의해 압축된 다음 연소실을 통해 구동됩니다. 연료는 고온 고압 가스 처리를 위해 지속적으로 연소됩니다. 공기/연료 가스는 연소(점화)되고 팽창이 발생하여 이전 단계의 압축기에서 사용되는 회전 에너지를 생성합니다. 나머지 에너지는 출력 샤프트에서 사용됩니다.

가스 터빈 작동에 대해 자세히 알아보려면 아래를 시청하십시오.

https://www.youtube.com/watch?v=t7N1kKz5faM

몇 단계로 가스터빈이 전기를 생산하는 방법을 설명하겠습니다. 글쎄, 그것은 위에서 언급한 것과 같은 과정을 거치지만 여전히 전기가 어떻게 생성되는지 명확히 해야 합니다. 전기를 생산하기 위해 가스 터빈은 공기/연료 혼합물을 매우 높은 온도로 가열하여 터빈 블레이드를 회전시킵니다. 회전하는 터빈은 에너지를 전기로 변환하는 발전기를 구동합니다. 가스 터빈은 매우 효율적인 전력을 생성하기 위해 복합 사이클 발전소에서 증기 터빈과 결합될 수 있습니다. 쉽게 맞아! 단계는 다음과 같습니다.

• 공기-연료 혼합물이 점화됩니다.
• 뜨거운 가스가 터빈 블레이드를 회전시킵니다.
• 구동축이 블레이드와 함께 회전합니다.
• 터빈 회전으로 발전기에 전력을 공급합니다.
• 발전기 자석은 전자를 이동시켜 전기를 생성합니다.

가스터빈의 장점과 단점

장점:

다음은 다양한 응용 분야에서 가스 터빈 엔진의 이점입니다.

• 왕복 엔진에 비해 출력 대 중량 비율이 매우 높습니다.
• 동일한 정격 출력의 대부분의 왕복 엔진보다 작습니다.
• 작은 부품
• 메인 샤프트의 부드러운 회전
• 왕복 엔진보다 진동이 적습니다.
• 폐열은 배기 가스에서 거의 완전히 발산됩니다.
• 낮은 피크 연소 압력 왕복 엔진
• 낮은 윤활유 비용 및 소비
• 다양한 연료를 운용할 수 있습니다.
• 시작 후 워밍업이 필요하지 않습니다.
• 초기 비용이 저렴합니다.
• 필요한 공간이 적습니다.

단점:

가스터빈 엔진의 장점에도 불구하고 여전히 몇 가지 한계가 있습니다. 다음은 다양한 응용 분야에서 가스터빈의 단점입니다.

• 이국적인 재료로 인해 엔진 비용이 높습니다.
• 장기 시작
• 전력 수요의 변화에 ​​덜 민감합니다.
• 내재적 효율성이 낮습니다.

결론

가스터빈 엔진은 항공 응용 분야에 널리 알려져 있으며 실제로 위에 나열된 다양한 유형의 터빈이 항공기에 사용됩니다. 가스터빈은 대부분의 상황에서 좋은 이점을 제공하며 작동에 화학 에너지를 사용합니다. 이것이 이 기사의 전부입니다. 여기서 가스터빈의 정의, 응용 프로그램, 기능, 구성 요소, 다이어그램, 유형 및 작동에 대해 설명했습니다. 또한 장점과 단점에 대해서도 논의했습니다.

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