Phương pháp tuabin khí chu trình kín được áp dụng để khắc phục những nhược điểm của tuabin khí chu trình mở phương pháp. Sự ăn mòn và xói mòn của cánh tuabin là nhược điểm chính trong chu trình mở. Có thể khắc phục nhược điểm này bằng cách sử dụng chất lượng cao của môi trường làm việc (không khí hoặc heli, argon, hydro hoặc neon) nơi nó không trộn lẫn với nhiên liệu trong buồng đốt. Ưu điểm khác của việc sử dụng phương pháp chu trình kín là quá trình thải nhiệt của khí thải diễn ra trong bộ làm mát lại hoặc bộ gia nhiệt lại hoặc bộ trao đổi nhiệt. Bài viết này thảo luận tổng quan về tuabin này, làm việc, ưu điểm và nhược điểm.
Tua bin khí chu trình kín là gì?
Tua bin khí chu trình kín có thể được định nghĩa là khí tuabin , khắc phục được những nhược điểm của tuabin khí chu trình hở. Trong loại tuabin này, không khí được luân chuyển liên tục trong tuabin khí với sự hỗ trợ của máy nén, buồng nhiệt, tuabin khí và buồng làm mát. Tỷ lệ của sức ép , nhiệt độ và vận tốc không khí sẽ không đổi trong loại này. Nó thực hiện một chu kỳ nhiệt động lực học, có nghĩa là chất lỏng làm việc được lưu thông và sử dụng liên tục lặp đi lặp lại mà không cần rời khỏi hệ thống.
Tua bin khí chu trình kín
ĐẾN sơ đồ tuabin khí chu trình kín rất đơn giản và chứa các thành phần như máy nén, buồng nhiệt và tuabin khí. Máy phát điện, máy nén và buồng làm mát được dẫn động bởi tuabin khí. Sơ đồ của điều này được hiển thị dưới đây.
- Khí được nén trong máy nén.
- Khí nén được đốt nóng trong buồng đốt nóng.
- Tua bin khí giúp tạo ra điện.
- Điện được tạo ra bởi máy phát điện với việc sử dụng tuabin khí
- Việc làm mát khí đi từ tuabin được làm mát trong buồng làm mát.
Hiệu quả
Các hiệu suất của tuabin khí chu trình kín có thể được giải thích với sự trợ giúp của sơ đồ T-S như hình dưới đây.
Sơ đồ T-S
Hiệu quả của việc này có thể được đưa ra là,
n = (mạng khả dụng) / nhiệt đầu vào
n = Cp (Wt - Wc) / nhiệt đầu vào
n = 1 - [(T4-T1) / (T3-T2)]
Trong đó ‘Wt’ = công việc được thực hiện bởi tuabin khí trên mỗi kg không khí = Cp (T2-T3)
‘Wc’ = công việc được thực hiện bởi máy nén trên mỗi kg không khí = Cp (T1-T4)
Áp suất không đổi ‘Cp’ được lấy bằng KJ hoặc Kg
‘T’ = nhiệt độ
Nhiệt đầu vào = Cp (T3-T2)
Hiệu suất của tuabin này cao hơn tuabin khí chu trình hở
Nguyên lý làm việc của tuabin khí chu kỳ kín
Các nguyên lý làm việc tuabin khí chu trình kín dựa trên chu trình Brayton hoặc chu trình Joule.
Trong loại tuabin khí này, máy nén được sử dụng để nén khí đẳng hướng và kết quả là khí nén chảy vào buồng đốt nóng. Các rôto loại máy nén được ưu tiên trong tuabin này.
Một nguồn bên ngoài được sử dụng để làm nóng khí nén và sau đó đi qua các cánh tuabin.
Khi khí chảy qua các cánh tuabin, nó sẽ nở ra và được phép đi vào buồng làm mát và được làm mát. Khí được làm mát bằng cách sử dụng sự tuần hoàn của nước ở áp suất không đổi đến nhiệt độ ban đầu của nó.
- Một lần nữa khí được đưa vào máy nén và quá trình này được lặp lại.
- Trong tuabin này, cùng một loại khí được luân chuyển nhiều lần.
- Sự phức tạp của hệ thống và chi phí sẽ tăng lên nếu chất lỏng / môi chất làm việc được sử dụng trong tuabin không phải là không khí. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề và rất khó giải quyết.
Sự khác biệt giữa Tua bin khí chu trình mở và chu trình kín
Nguồn nhiệt, loại chất lỏng sử dụng để làm việc, không khí tuần hoàn, công suất của cánh tuabin, chi phí bảo trì và lắp đặt, v.v ... tạo ra sự khác biệt giữa chu trình mở và tuabin khí đóng. Sự lưu thông của chất lỏng làm việc là sự khác biệt chính.
| Tua bin khí chu trình mở | Tua bin khí chu trình kín |
| Trong loại này, buồng đốt được sử dụng để đốt nóng khí nén. Do sự trộn lẫn của các sản phẩm trong buồng đốt và không khí được đốt nóng, khí không ổn định. | Trong loại này, buồng sưởi làm nóng khí nén, trước tiên khí nén được nén trước khi đốt nóng. Khi một nguồn bên ngoài làm nóng không khí thì khí đó không đổi. |
| Lượng khí thoát ra từ tuabin cạn kiệt trong khí quyển | Lượng khí đi ra từ tuabin khí được phép đi vào buồng làm mát. |
| Tiếp tục thay thế chất lỏng làm việc | Sự tuần hoàn của chất lỏng làm việc vẫn tiếp tục. |
| Chất lỏng làm việc là không khí | Để có các đặc tính nhiệt động lực học tốt hơn, heli được sử dụng làm chất lỏng hoạt động |
| Khi không khí trong buồng đốt bị ô nhiễm, dẫn đến các cánh tuabin bị mòn sớm hơn | Vì không có sự nhiễm bẩn của khí kèm theo khi đi qua buồng sưởi, dẫn đến việc các cánh tuabin không bị mòn sớm hơn |
| Chủ yếu được sử dụng cho các phương tiện di chuyển | Chủ yếu được sử dụng để lắp đặt văn phòng phẩm và các ứng dụng hàng hải. |
| Chi phí bảo trì thấp | Chi phí bảo trì cao |
| Khối lượng cài đặt trên mỗi KW ít hơn | Khối lượng cài đặt trên mỗi KW là nhiều hơn. |
Ưu điểm
Các lợi thế tuabin khí chu trình kín Chúng tôi
- Hiệu suất nhiệt cao ở bất kỳ giới hạn nhiệt độ và tỷ lệ áp suất nào
- Có thể sử dụng bất kỳ loại chất lỏng làm việc nào có nhiệt lượng thấp. Ví dụ helium.
- Không bị ăn mòn.
- Làm sạch bên trong là không cần thiết.
- Máy sưởi lại có thể được sử dụng để làm nóng nước cung cấp nước nóng cho mục đích sinh hoạt và công nghiệp.
- Kích thước của tuabin khí nhỏ
- Sự gia tăng áp suất mang lại hệ số truyền nhiệt tốt hơn trong bộ trao đổi
- Chất lỏng mất mát ma sát ít hơn.
Nhược điểm
Các nhược điểm của tuabin khí chu trình kín Chúng tôi
- Khi toàn bộ hệ thống làm việc dưới áp suất cao với chất lỏng làm việc (môi chất), nó sẽ làm tăng chi phí.
- Nó yêu cầu một bộ sưởi không khí lớn và nó là không đủ khi buồng đốt được sử dụng trong chu trình mở.
- Không được sử dụng trong động cơ hàng không vì loại tuabin khí này sử dụng nước làm mát.
- Hệ thống phức tạp và nên chống ở áp suất cao.
Các ứng dụng
Các ứng dụng tuabin khí chu trình kín bao gồm những điều sau đây.
- Được sử dụng trong sản xuất năng lượng điện
- Được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp
- Được sử dụng trong động cơ hàng hải, động cơ đẩy đầu máy, động cơ ô tô
- Được sử dụng trong hàng không để cung cấp năng lượng cho Động cơ phản lực
Vì vậy, đây là tất cả về chu trình khép kín tuabin khí - sơ đồ , làm việc, hiệu quả và sự khác biệt, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, “Nhược điểm của tuabin khí chu trình hở là gì? “
