Принцип операционной газовой турбины

В идеале gкак турбина, газы подвергаются четырем термодинамическим процессам: изоентропное сжатие, изобарное (постоянное давление) сжигание, изоентропное расширение и отклонение тепла. Точно так же составляют цикл Брайтона.В реальной газовой турбине, когда газ сжимается (в центробежном или осевом компрессоре), механическая энергия необратимо (из -за внутреннего трения и турбулентности) преобразована в давление и тепловую энергию. При увеличении тепла в камере сгорания удельный объем газа увеличивается, в то время как давление слегка уменьшается. Случай расширение через статор и пассажи ротора в турбине, необратимое преобразование энергии снова возникает. Вдохните свежий воздух вместо того, чтобы изгнать тепло.Если двигатель дополнен силовой турбиной для управления промышленным генератором или вертолетным ротором, давление на выходе будет как можно ближе к давлению на входе, оставив достаточно энергии, чтобы преодолеть потерю давления в выхлопном канале и выбросить вых. . С турбовинтовом, существует особое баланс между мощностью пропеллера и тягой для наиболее экономичной работы. В турбоневом двигателе, только достаточное давление и энергия может быть извлечено из воздушного потока для управления компрессором и другими компонентами. Газ давления ускоряется через форсунку, чтобы обеспечить струю для продвижения самолета.Чем меньше двигатель, тем выше должна быть скорость вращения вала для достижения желаемой скорости наконечника. Скорость диска определяет максимальное соотношение давления, которое может быть достигнуто турбиной и компрессором. Это, в свою очередь, ограничивает максимальную мощность и эффективность. может достичь. Чтобы сохранить постоянную скорость наконечника, если диаметр ротора уменьшается вдвое, скорость вращения должна быть удвоена. Например, большой реактивный двигатель вращается около 10 000-25 000 об / мин, в то время как микротурбин вращается до 500 000 об / мин.Механически, газовая турбина гораздо сложнее, чем двигатель поршня внутреннего сгорания. Простая турбина может иметь только одну основную движущуюся часть, сборка компрессора/вала/турбины, наряду с другими движущимися частями в топливной системе. В свою очередь, это может привести к ценам. Например, оказалось, что у Jumo 004 стоимость материала составляет 10 000 ℛℳ, дешевле, чем у Junkers 213 поршневой двигатель на 35 000 ℛℳ [26], и потребовалось только 375 часов с низким уровнем квалификации. труд для завершения (включая изготовление, сборку и доставку), в то время как BMW 801 против 1400.Тем не менее, это также приводит к неэффективности и надежности. Более современные газовые турбины, такие как те, которые встречаются в современных реактивных двигателях или комбинированных электростанциях, могут иметь 2 или 3 вала (катушки), сотни лопастей компрессора и турбин, подвижные лопасти статора, и обширный внешний воздуховод для воздуха; Они используют температурные сплавы и изготавливаются в соответствии с требованиями, требующими точного изготовления. Все из них, как правило, делают конструкцию простой газовой турбины более сложной, чем поршневый двигатель.Кроме того, для оптимальной производительности на современных электростанциях газовых турбинных, газ необходимо подготовить в соответствии с точными спецификациями топлива. Перед входом в турбину.Основным преимуществом газового турбинного двигателя является его соотношение мощности к весу. Турбины GAS хорошо подходят для движения самолета из-за большого количества полезной работы, которая может быть произведена относительно легким двигателем.Упорные и журнальные подшипники являются важной частью конструкции. Они представляют собой гидродинамические нефтяные подшипники или подшипники с нефтяными охлаждением. Подшипники разжигания используются в некоторых небольших машинах, таких как микротурбины, а также обладают большим потенциалом нанесения в небольших газовых турбинах/вспомогательной мощности. Полем

Слизняк

Основной проблемой в конструкции турбины, особенно лопасти турбины, является снижение ползучести, вызванное высокими температурами и стрессами, возникающими во время работы. Более высокие рабочие температуры постоянно стремятся повысить эффективность, но за счет более высоких скоростей был использован для попытки достичь оптимальной производительности при ограничении ползучести, наиболее успешными из которых являются высокопроизводительные покрытия и суперплавление в мокристалле. Эти методы работают путем ограничения деформаций, вызванных механизмами, которые могут быть в целом классифицированы как дислокационное скольжение, дислокационное восхождение и диффундический поток ПолемЗащитное покрытие обеспечивает теплоизоляцию лезвия и обеспечивает устойчивость к окислению и коррозии. Термические барьерные покрытия (TBC) обычно стабилизированные керамики на основе циркония, в то время как устойчивые к окислению/коррозионные покрытия (слои связей) обычно составляются из алюминидов или mcraly (где устойчивые M - это железо и/или хром) сплавы. Использование TBC ограничивает температурное воздействие субстрата Superalloy, тем самым снижая скорость диффузии активных видов (обычно вакансии) в сплаве и снижает дислокацию и ползучесть вакансии. Было обнаружено, что 200 мкм снижает температуру лезвия на до 200 ° C (392 ° F). Связывающий слой был непосредственно покрыт на поверхности субстрата путем карбибиризации, который имел двойную цель улучшения адгезии TBC и Устойчивость к окислению субстрата. Алюминий в слое связи образует Al2O3 на границе раздела связь с TBC, обеспечивая сопротивление окисления, но также вызывая плохие зоны между промежуточными (ID) между Сама и субстрат. Сопротивление окисления перевешивает недостатки, связанные с зоной внутреннего диаметра, поскольку он увеличивает срок службы лезвия и ограничивает потерю эффективности от наращивания на внешней стороне лезвия.

На основе никеля суперсплавы имеют более высокую прочность и сопротивление ползучести из-за их состава и полученной микроструктуры. Гамма (γ) никель FCC спланирован алюминиевым и титаном для осаждения гомогенно диспергированной когерентной фазы Ni3 (al, ti) γ- '(γ'). Для инициации ползучести. Кроме того, γ 'является упорядоченной фазой L12, которая затрудняет прохождение его дислокаций. Рефракционные элементы, такие как rhenium и Ruthenium, также могут быть добавлены в твердый раствор, чтобы увеличить прочность на ползучести. Добавление этих элементов уменьшает диффузию Гамма-фаза, тем самым поддержав устойчивость к усталости, устойчивость к прочности и ползучести. Развитие монокристаллических суперсплавов также привело к значительному улучшению устойчивости к ползучести. Скорость ползучести. Поскольку монокристаллы имеют низкий ползучий при повышенных температурах, они имеют значительно более низкое напряжение урожая при комнатной температуре, где прочность регулируется взаимосвязью-холлом. Необходимо использовать для оптимизации дизайнерских параметров для ограничения высокой температуры ползучесть без снижения низкой температуры.