فایلیا | دانلود فایل | دانلود تحقیق و مقاله

نگرش كلي بر توربين‌هاي گاز

دنياي توربين گاز اگر چه دنياي جواني است ليكن با وسعت كاربردي كه از خود نشان داده، خود را در عرصه‌ي تكنيك مطرح كرده است . زمينه‌هاي كاربرد توربين‌هاي گاز در نيروگاه‌ها و به‌خصوص در مواردي كه فوريت در نصب و بارگيري مدنظر است مي‌باشد. همچنين‌ به عنوان پشتيبان واحد بخار و نيز مواقعي كه شبكه سراسري برق از دست مي‌رود يعني در خاموشي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

مضافاً اين‌كه توربوكمپرسورها كه از انرژي حاصله روي محور توربين براي تراكم و بالا بردن فشار گاز استفاده مي‌شود، در سكوهاي دريايي ، هواپيماها و ترن‌ها استفاده مي‌شود .

مختصري از سرگذشت توربين‌هاي گاز از سال ۱۷۹۱ ميلادي تا به امروز به‌شرح زير مي‌باشد .

اولين نمونه توربين گاز در سال ۱۷۹۱ توسط Jonh  Barber ساخته شد . نمونه بعدي در سال ۱۸۷۲ توسط Stolze ساخته شد كه شامل يك كمپرسور جريان محوري چند مرحله‌اي به هم‌راه يك توربين عكس‌العملي چند مرحله‌اي بود كه يك اتاق احتراق نيز در آن قرار داشت . اولين نمونه آمريكايي آن در ۲۴ ژوئن ۱۸۹۵ توسط Charles  G.Guritis  ساخته شد. اما اولين بهره‌برداري و تست واقعي از توربين گاز در سال ۱۹۰۰ م بوسيله Stolz صورت گرفت كه راندمان آن بسيار پايين بود . در همين سال ها در پاريس يك توربين گاز بوسيله برادرانArmangand ساخته شد كه داراي نسبت فشار تقريبي ۴ و چرخ كوريتس به ابعاد ۵/۹۳ سانتي‌متر قطر با سرعت rpm 4250 بود كه دماي ورودي به توربين حدود ۵۶۰اندازه‌گيري شد و راندمان آن در حدود ۳% بود. H.Holzwarth  اولين توربين گاز با بهره اقتصادي بالا را طراحي كرد، كه در آن از سيكل احتراق بدون پيش‌تراكم استفاده مي‌‌شد و قسمت اصلي يك ماشين دوار با تراكم متناوب بود.

سيستم‌هاي ذخيره‌سازي سرما

يكي از روش‌هاي خنك كردن هواي ورودي توربين گاز، استفاده از يخ جهت ذخيره‌سازي سرما مي‌باشد. اين سيستم‌ها به صورت پريوديك استفاده مي‌شوند. بدين شكل كه سرما ( يخ ) در ساعات غير پيك ساخته مي‌شود و در ساعات گرم روز كه عموماً مقارن با پيك مصرف برق مي‌باشد، براي خنك‌كردن هواي ورودي و در نتيجه افزايش ظرفيت توربين، از اين سرماي ذخيره شده استفاده مي‌شود.

در اين روش، از تانك‌هاي يخ (    ice tank) كه درجه حرارت آب خنك شده خروجي آن‌را مي‌توان در حدود ۴۵ تا ۵۰ درجه فارن‌هايت نگه داشت، استفاده مي‌شود. آب خنك شده، در حين عبور از كويل‌ها ، هواي ورودي توربين را سرد و خود حدود ۱۰ درجه فارن‌هايت گرم مي‌شود. البته مقدار دقيق اين درجه حرارت، به وضعيت و تعداد كويل‌هايي بستگي دارد كه در مسير هوا قرار گرفته‌اند.

هزينه اوليه ذخيره سرما زياد است اما مزاياي عمده ديگر آن باعث شده است كه استفاده از آن علاوه بر خنك كردن هواي ورودي توربين‌هاي گازي ، در سيستم‌هاي تهويه منازل نيز رواج يابد.

در روش ذخيره سرما، از چيلرهاي كمپرسوري استفاده مي‌شود كه قادرند سرماي زير صفر ايجاد كنند و يخ توليد نمايند. به علت مصرف برق زياد، اين چيلرها در ساعات غير پيك شبكه برق به‌كار گرفته شده ، يخ توليد مي‌نمايند و در ساعات پيك شبكه، سرماي توليدي اين يخ‌ها براي خنك‌كردن هواي ورودي توربين گازها استفاده مي‌شود.

مزايا :

• استفاده از كل ظرفيت توربين در تمامي ساعات
• امكان استفاده‌ي مجدد از آب استفاده شده براي توليد يخ
• از بين بردن قلّه پيك و داشتن ظرفيت كافي در هنگام پيك
• خلوص آب مصرفي براي توليد يخ مهم نمي‌باشد و از آب با سختي زياد نيز مي‌توان استفاده كرد، زيرا آب به علت داشتن سختي زياد و عناصر محلول در درجه‌ي حرارت پايين‌تري يخ مي‌زند كه اين امر باعث افزايش قابليت سرد سازي مي‌شود.

معايب :

• حجم تانك ذخيره‌ي يخ بسيار بزرگ مي‌باشد.
• هزينه‌ي اوليه‌ي زياد سيستم
• هزينه‌هاي راه‌بري و نگه‌داري مناسب سيستم
• سيستم براي استفاده از يخ در خنك‌سازي هواي ورودي به كمپرسور بسيار حجيم است.