Miten Kaasuturbiinimoottorit Toimivat

{h1}

Turbiinimoottorit tai suihkumoottorit ovat mullistaneet lentomatkustusta. Tutustu turbiinimoottoreihin ja miten turbiinimoottorit toimivat.

Kun lähdet lentokentälle ja näet kaupalliset suihkukoneet siellä, et voi auttaa huomaamaan valtavia moottoreita, jotka valtaavat heitä. Suurin osa kaupallisista suihkukoneista on powered by turbofan moottoreita, ja turbofans ovat esimerkki yleisestä moottoriluokasta kaasuturbiini moottoreita.

Et ehkä ole koskaan kuullut kaasuturbiinimoottoreista, mutta niitä käytetään kaikenlaisissa odottamattomissa paikoissa. Esimerkiksi monet helikopterit näet, paljon S-maller voimalaitokset ja jopa M-1 Tank käyttää kaasuturbiineja. Tässä artikkelissa tarkastelemme kaasuturbiinimoottoreita nähdäksesi, mikä tekee niistä rasti!

Turbiinien tyypit

- On olemassa monia erilaisia ​​turbiineja:

  • Olet luultavasti kuullut a höyryturbiini. Useimmat voimalaitokset käyttävät hiiltä, ​​maakaasua, öljyä tai ydinreaktoria höyryn tuottamiseksi. Höyry kulkee valtavan ja hyvin huolellisesti suunnitellun monivaiheisen turbiinin läpi pyörittäessä tehtaan generaattoria ohjaavan lähtöakselin.
  • Vesivoimalat käyttävät vesiturbiineja samalla tavoin tuottamaan voimaa. Vesivoimalaitoksessa käytettävät turbiinit näyttävät täysin erilaisilta kuin höyryturbiinista, koska vesi on paljon tiheämpi (ja hitaampi liikkuu) kuin höyry, mutta se on sama periaate.
  • Tuuliturbiinit, jotka tunnetaan myös tuulimyllyinä, käyttävät tuulta niiden motivoivaa voimaa. Tuuliturbiini ei näytä yhtään höyryturbiinilta tai vesiturbiinilta, koska tuuli on hidas ja erittäin kevyt, mutta taas periaate on sama.

Kaasuturbiini on saman konseptin jatke. Kaasuturbiinissa paineistettu kaasu pyörii turbiinia. Kaikissa nykyaikaisissa kaasuturbiinimoottoreissa moottori tuottaa oman paineistetun kaasunsa, ja se tekee sen polttamalla jotain, kuten propaania, maakaasua, kerosiinia tai lentopetrolia. Polttoaineesta polttava lämpö laajentaa ilmaa ja tämän kuuman ilman nopea kiirehtii turbiinia.

Jet-moottorien edut ja haitat

Joten mikään M-1-säiliö käyttää 1,500 hevosvoiman kaasuturbiinimoottoria dieselmoottorin sijasta? On käynyt ilmi, että turbiinilla on kaksi suurta etua dieselin yli:

  • Kaasuturbiinimoottoreilla on suuri teho-painosuhde verrattuna edestakaisin moottoreihin. Eli moottorin moottorista moottorin painoon verrattuna voima on erittäin hyvä.
  • Kaasuturbiinimoottorit ovat pienempi kuin niiden vastakkaiset vastineet saman tehon.

- Kaasuturbiinien suurin haitta on se, että verrattaessa samankokoiseen edestakaiseen moottoriin ne ovat kallis. Koska ne pyörivät niin suurilla nopeuksilla ja korkeiden käyttölämpötilojen vuoksi, kaasuturbiinien suunnittelu ja valmistus ovat kova ongelma sekä teknisestä että materiaalikysymyksestä. Kaasuturbiinit pyrkivät myös käyttämään enemmän polttoainetta, kun he ovat joutokäyntiä, ja he mieluummin vakiot kuin vaihtelevat kuormat. Tämä tekee kaasuturbiineista suuria asioita, kuten mantereen suihkukoneita ja voimalaitoksia, mutta selittää, miksi sinulla ei ole autoa auton liesituulettimen alla.

Kaasuturbiiniprosessi

Tämä sisältö ei ole yhteensopiva tämän laitteen kanssa.

Kaasuturbiinimoottorit ovat teoriassa erittäin yksinkertaisia. Niillä on kolme osaa:

  • Kompressori - Pakkaa saapuvan ilman korkeaan paineeseen
  • Polttokenttä - Polttaa polttoaineen ja tuottaa korkeapaineisen, suuren nopeuden kaasua
  • turbiini - Poistaa polttokammiosta virtaavan korkeapaineisen, suuren nopeuden kaasun energian

Seuraava kuva esittää a aksiaalipuhallin kaasuturbiini - sellainen moottori, jonka löytäisit helikopterin roottorin ajettaessa, esimerkiksi:

Tässä moottorissa kompressori imee oikeanpuoleista ilmaa. Kompressori on pohjimmiltaan kartion muotoinen sylinteri, jossa on pienet tuulettimen siivet, jotka on kiinnitetty riveihin (tässä on esitetty kahdeksan terien riviä). Olettaen, että vaaleansininen edustaa ilmaa normaalissa ilmanpaineessa, niin kun ilma pakotetaan puristusvaiheen läpi, sen paine nousee merkittävästi. Joissakin moottoreissa ilman paine voi nousta kertoimella 30. Kompressorin tuottama korkeapaine-ilma on tummansininen.

Polttokenttä

Miten kaasuturbiinimoottorit toimivat: miten

-Tämä korkeapaineinen ilma pääsee sitten polttokenttään, jossa polttoaineen ruiskutussuuttimet injektoivat tasaisen polttoainevirran. Polttoaine on yleensä kerosiinia, suihkupolttoainetta, propaania tai n-kaasua. Jos ajattelet kuinka helppoa kynttilän puhaltaminen on, niin näet suunnittelun ongelman palamisalueella - tähän alueeseen pääseminen on korkeapaineinen ilma kulkee satoja kilometrejä tunnissa. Haluat pitää jatkuvasti liekin poltettavan siinä ympäristössä. Toimenpide, joka ratkaisee tämän ongelman, kutsutaan "liekinpidikkeeksi" tai joskus "voi". voida on ontto, rei'itetty raskasmetallipala. Puolet kannesta on poikkileikkaus:

suonensisäisesti ovat oikeassa. Paineilma pääsee reikien läpi. Pakokaasut lähtevät vasemmalta. Edellisessä kuvassa näkyy, että a toinen sarja sylintereitä kiertyy tämän rei'itetyn kynän sisälle ja ulkopuolelle ohjaamalla pakatun imuilman perforointeihin.

Turbiini

Miten kaasuturbiinimoottorit toimivat: että

Moottorin vasemmalla puolella on turbiini osiossa. Tässä kuvassa on kaksi turbiiniryhmää. Ensimmäinen sarja ohjaa suoraan kompressoria. Turbiinit, akseli ja kompressori kääntyvät yksittäin:

Jäljellä vasemmalla on viimeinen turbiinivaihe, joka näkyy täällä yhdessä ainoassa sarjassa. Se ajaa lähtöakselia. Tämä lopullinen turbiinivaihe ja lähtöakseli ovat täysin erillisiä, vapaasti kulkevia yksiköitä.Ne pyörivät vapaasti ilman mitään yhteyttä moottorin toiseen osaan. Ja tämä on hämmästyttävä osa kaasuturbiinimoottorista - tuon lopullisen teho-turbiinin siipien läpi puhaltaa kuumissa kaasuissa riittävästi energiaa tuottaa 1500 hevosvoimaa ja ajaa 63 tonnin M-1-säiliö! Kaasuturbiinimoottori on todella yksinkertainen.

Säiliössä tai voimalaitoksessa käytettävän turbiinin tapauksessa ei todellakaan ole mitään tekemistä pakokaasujen kanssa, vaan ilmaa ne pakoputken läpi, kuten on esitetty. Joskus pakokaasu kulkee jonkinlaisen lämmönvaihtimen läpi joko lämmön poistamiseksi muuhun tarkoitukseen tai ilman esilämmitykseen ennen kuin se tulee polttokammioon.

Keskustelu on ilmeisesti yksinkertaistunut hieman. Esimerkiksi emme ole keskustelleet laakereiden, öljyjärjestelmien, moottorin sisäisten tukirakenteiden, staattoriastioiden ja niin edelleen. Kaikki nämä alueet tulevat suuriksi teknisiksi ongelmiksi, koska moottorin sisällä on valtavia lämpötiloja, paineita ja pyörimisnopeuksia. Mutta tässä kuvatut perusperiaatteet ohjaavat kaikkia kaasuturbiinimoottoreita ja auttavat sinua ymmärtämään moottorin perusasennusta ja toimintaa.

Kaasuturbiinin vaihtelut

Miten kaasuturbiinimoottorit toimivat: että

Suuri jetliner käyttää mitä tunnetaan nimellä ohivirtausmoottorien moottorit, jotka ovat vain kaasuturbiineja yhdistettynä suuriin tuulettimiin moottorin etuosassa. Tässä on turboahdin moottorin perus (erittäin yksinkertaistettu) ulkoasu:

Näet, että turbofanin ydin on tavallinen kaasuturbiinimoottori, kuten edellisessä kappaleessa kuvattu. Ero on se, että lopullinen turbiinivaihe ajaa akselia, joka palaa takaisin moottorin etuosaa varten tuuletin (näkyy punaisena tässä kuvassa). Tämä useita samankeskisiä akselin lähestymistapojamuuten se on erittäin yleinen kaasuturbiineissa. Monissa suuremmissa turbofaneissa voi itse asiassa olla kaksi täysin erillistä puristusvaihetta, joita käyttävät erilliset turbiinit yhdessä edellä esitetyn puhaltimen turbiinin kanssa. Kaikki kolme akselia ajavat keskenään keskenään.

Tuulettimen tarkoitus on kasvattaa huomattavasti moottorin läpi kulkevan ilman määrää ja siten lisätä moottorin määrää työntövoima. Kun katsot kaupallisen suihkun moottoria lentoasemalla, näet, että tämä tuuletin on moottorin edessä. Se on valtava - halkaisijaltaan 10 metrin (3 metriä) suurilla suihkukoneilla, joten se voi liikkua paljon ilmaa. Ilma, jota tuuletin liikkuu, kutsutaan "ohittaa ilman"(näkyy purppuralla yllä), koska se ohittaa moottorin turbiinijärjestelmän osan ja liikkuu suorassa kulmassa taaksepäin suurella nopeudella työntövoiman aikaansaamiseksi.

potkuriturbiinikone moottori on samanlainen kuin turbomoottori, mutta tuulettimen sijasta on tavanomainen potkuri moottorin etuosassa. Lähtöakseli kytkeytyy a vaihdelaatikko nopeuden pienentämiseksi ja vaihteiston ulostulo kääntää potkurin.

Thrust perusteet

- Turbo-moottorin tavoitteena on tuottaa työntövoima ajaa lentokonetta eteenpäin. Painemittari mitataan yleensä punta Yhdysvalloissa (metriikka u-ses Newtons, jossa 4.45 Newtonia vastaa 1 punta työntövoimaa). "Punnitusvoima" on yhtä suuri kuin voima, joka pystyy nopeuttamaan 1 kiloa materiaalia 32 jalkaa sekunnissa sekunnissa (32 jalkaa sekunnissa sekunnissa sattuu vastaamaan painovoiman kiihtyvyyttä). Siksi, jos sinulla on suihkumoottori, joka kykenee tuottamaan 1 kiloa työntövoimaa, se voi pitää 1 kiloa materiaalia, joka on ripustettu ilmassa, jos jet suuntautui suoraan alas. Samoin suihkumoottori, joka tuotti 5 000 kiloa työntövoimaa, voi pitää 5 000 kiloa materiaalia, joka on ripustettu ilmassa. Ja jos rakettimoottori tuotti 5.000 kiloa työntövoimaa, joka kohdistui 5.000-kiloiseen esineeseen, joka kelluu avaruudessa, 5000 kiloa oleva objekti kiihdyttäisi nopeudella 32 jalkaa sekunnissa sekunnissa.

Newtonin periaatteen mukaan Newtonin periaatteella syntyy vauhtia, että "jokaisella toiminnalla on vastaava ja vastakkainen reaktio". Kuvittele esimerkiksi, että kellut avaruudessa ja painat 100 puntaa maan päällä. Sinulla on baseball, joka painaa 1 punta maan päällä. Jos heität baseball pois teiltä nopeudella 32 jalkaa sekunnissa (21 mph / 34 kph), kehosi liikkuu vastakkaiseen suuntaan (se suhtautua) nopeudella 0,32 jalkaa sekunnissa. Jos haluat jatkuvasti heittää baseballia tällä tavalla yhden sekunnin nopeudella, baseballssi tuottaisivat 1 kiloa jatkuvaa työntövoimaa. Pidä mielessä, että tuota 1 kiloa työntövoimaa tuntiin sinun pitäisi pitää 3.600 kiloa baseballia tunnin alussa. Jos haluat tehdä paremmin, asia on tehdä heistä baseballs vaikeampaa. Heitä heittävät heidät (aseella sanoen) 3 200 jalkaa sekunnissa synnyttäisi 100 kiloa työntövoimaa.

Jet Engine Thrust

- Turbomoottorissa moottorista heittävät baseballs ovat ilmamolekyylit. Ilmamolekyylit ovat jo olemassa, joten lentokoneen ei tarvitse kuljettaa niitä vähintäänkin. Yksilöllinen ilmamolekyyli ei paina kovin paljon, sillä moottori heittää paljon heitä ja heittää heidät hyvin suurella nopeudella. Turboahti on peräisin kahdesta komponenteesta:

  • kaasuturbiini itsessään - Yleensä kaasuturbiinin (ei tässä kuviossa) poistopäässä muodostuu suutin, joka tuottaa pakokaasun suurnopeuksisen suihkun. Tyypillinen nopeus moottoreista poistuvista ilmamolekyyleistä on 1 300 mph (2,092 km / h).
  • ohittaa ilman tuulettimen tuottamat - Tämä ohitusilma liikkuu hitaammin kuin turbiinin pakokaasu, mutta tuuletin liikkuu paljon ilmaa.

Kuten näette, kaasuturbiinimoottorit ovat melko yleisiä. Ne ovat myös melko monimutkaisia, ja ne vievät sekä fluididynamiikan että materiaalitekniikan rajat.Jos haluat oppia lisää, yksi kannattavista paikoista olisi yliopiston kirjasto, jolla on hyvä insinööriosasto. Kyseiset kirjat ovat yleensä kalliita, mutta kaksi tunnettua tekstiä ovat "ilma-kaasuturbiinimoottoritekniikka" ja "kaasuturbiinimoottorin elementit".

Kotimaisessa kaasuturbiini-areenassa on yllättävää toimintaa, ja voit löytää muita kiinnostuneita samasta aiheesta osallistumalla uutisryhmiin tai postituslistoihin aiheesta.

Lisätietoja kaasuturbiinimoottoreista ja niihin liittyvistä aiheista, katso linkit seuraavalla sivulla.


Video Täydentää: .




Tutkimus


Todellinen Syy Ai Ei Ota Mitään Milloin Tahansa Pian
Todellinen Syy Ai Ei Ota Mitään Milloin Tahansa Pian

Ensimmäisen Maailmansodan Lentorata - #2
Ensimmäisen Maailmansodan Lentorata - #2

Tiede Uutiset


Yksi 20 Ihmisellä On Hallusina
Yksi 20 Ihmisellä On Hallusina

Japanilainen Tyyppi 89 Chi-Ro-Keskitaso
Japanilainen Tyyppi 89 Chi-Ro-Keskitaso

Miten Siemens Voi Muuttaa Maailmanhaasteita?
Miten Siemens Voi Muuttaa Maailmanhaasteita?

Se On Poika! Katso Ensimmäiset Kuvat Vastasyntyneen Giraffeista
Se On Poika! Katso Ensimmäiset Kuvat Vastasyntyneen Giraffeista

Ancient Graves, Pyramid Ruins Löytyy Meksikosta
Ancient Graves, Pyramid Ruins Löytyy Meksikosta


FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com