Es gibt zwei Arten von Gasturbinen mit offenem Kreislauf und geschlossenem Kreislauf. Der thermodynamische Zyklus, der in einer Gasturbine verwendet wird, ist der Brayton-Zyklus
Die Luft wird als Arbeitsflüssigkeit im Brayton-Kreislauf verwendet. Der Kompressor setzt die Luft unter Druck und lässt sie dann entzünden, indem er Kraftstoff darüber sprüht. Das erzeugte Hochtemperaturgas wird in der Gasturbine weiter auf Netzleistung entspannt.
Der Brayton-Zyklus besteht aus vier wesentlichen Prozessen, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind:
Prozess 1-2 | Isentrope Kompression (im Kompressor) |
Prozess 2-3 | Wärmezufuhr mit konstantem Druck (in der Brennkammer) |
Prozess 3-4 | Isentrope Expansion (In Turbine) |
Prozess 4-1 | Konstantdruck-Wärmeableitung (Abgas) |
Im Gasturbinenkreislauf ist der weit verbreitete Kreislauf eine Gasturbine mit geschlossenem Kreislauf. Es gibt wenige Methoden, die verwendet werden, um die Leistung des Zyklus zu erhöhen. Das Gasturbinenkraftwerk kann im Vergleich zu thermischen Kraftwerken auf Kohlebasis eine schnelle Ausgangsleistung liefern.
Komponenten des Gasturbinenkreislaufs
Es gibt vier Hauptkomponenten des Gasturbinenzyklus. Die zusätzlichen Komponenten dienen der Leistungssteigerung
- 1. Kompressor
- 2. Brennkammer oder Brennkammer
- 3. Turbine
- 4. Kondensator
- 5. Regenerator Wärmetauscher
- 6. Ladeluftkühler
- 7. Nacherhitzer
Die Funktion jeder Komponente ist im Gasturbinenkreislauf vordefiniert. In einer Gasturbine mit offenem Kreislauf wird die atmosphärische Luft von einem Kompressor komprimiert. Die Temperatur der Luft wird ausreichend erhöht, um den Brennstoff in der Brennkammer zu entzünden. Nach der Verbrennung wird das Hochtemperaturgas der Turbine zugeführt. Durch die Expansion dieses Gases wird die Turbinenschaufel in Rotation versetzt. Die Turbinenwelle wird mit konstanter Leistung gedreht.
Die geschlossene Gasturbine arbeitet nach dem Prinzip des Brayton-Zyklus (Joule-Zyklus). In einem Gasturbinenkreislauf wird ein Rotationskompressor verwendet, um die Luft isentrop unter Druck zu setzen. Diese Luft mit höherem Druck wird der Brennkammer zugeführt. In der Brennkammer wird die Temperatur der Luft bei konstantem Druck erhöht. Für Gasturbinen stehen zwei Arten von Brennkammern zur Verfügung.
1) Radial- oder Ringtyp 2) Dosentyp
Die erwärmte Luft aus der Brennkammer wird in der Turbine zur Stromerzeugung expandieren gelassen. Der elektrische Generator wird mit einer Turbine verwendet, um mechanische Energie in die elektrische Energie zu übertragen.
Der Expansionsprozess wird bei konstanter Entropie (isentrop) durchgeführt. Nach der Expansion wird das Gas in den Kondensator gekühlt. Der Kondensator ist einer Art von Wärmetauscher mit Wasser als Kühlmittel.
Das abgekühlte Gas erreicht wieder den Kompressor. Dieser Vorgang wird für eine konstante Stromerzeugung kontinuierlich wiederholt.
Gasturbinenkreislauf mit Regenerator
Der Regenerator ist eines der geeigneten Verfahren, um den Wirkungsgrad des Gasturbinenkreislaufs zu erhöhen.
Der Gegenstrom-Wärmetauscher (Regenerator) wird verwendet, um Wärme von den Abgasen der Turbine an die den Kompressor verlassende Druckluft auszutauschen.
Die thermische Energie des Gasturbinenkreislaufs wird aufgrund der Wiederverwendung von Abgaswärme erhöht. Wir können sagen, dass die Regeneration den erforderlichen Brennstoff verringert (durch Reduzierung der Wärmezufuhr). Das Regenerationsverfahren kann die erhöhen thermischer Wirkungsgrad der Gasturbine Pflanze im Bereich von 35 bis 40 %. Der Regenerator verursacht einen geringen Druckverlust im System. Die Leistungsabgabe ging aufgrund des Druckverlusts leicht zurück.
Obwohl die Kosten und die Wartung des Regenerationszyklus erforderlich sind, ist der Gesamtnutzen wahrscheinlicher. Im Vergleich zu den Brennstoffkosten ist der Regenerations-Gasturbinenzyklus sehr vorteilhaft.
Praxisbeispiel einer geschlossenen Gasturbine
Die Gasturbine mit geschlossenem Kreislauf hat das Potenzial, durch Nutzung der folgenden Wärmequellen eine schnelle und kontinuierliche Energieversorgung bereitzustellen.
- Fossiler Brennstoff
- Energie aus Biomasse
- Solarenergie (konzentrierte Solarenergie)
- Kernenergiequelle
- Wärmerückgewinnung
- Geothermische Energie
- Hybride Energiequelle
- Erneuerbarer Kraftstoff
Der Gasturbinenkreislauf kann mit jeder der oben aufgeführten Heizquellen betrieben werden. Die anderen Komponenten wie Kompressor, Turbine und Kondensator im Gasturbinenkreislauf bleiben gleich. Die Heizquelle kann von den obigen Beispielen je nach Strom- und Energiebedarf variiert werden. Der weit verbreitete Brennstoff für eine Gasturbine ist Erdgas oder LPG (Liquefied Petroleum Gas). Es ist bekannt, dass diese Erdgase aufgrund ihrer Verbrennungs- und Reinheitseigenschaften verwendet werden. Der turbinenartige 400 GE wird mit dem Treibstoff Naphtha, Rohöl oder Schweröl betrieben.
Die vorliegende Technologie konzentriert sich auch auf die Reduzierung der COXNUMX-Emissionen. Die wasserstoffbetriebene Turbine wurde entwickelt, um Schadstoffe zu reduzieren. Wasserstoff hat bekanntlich ein enormes Potenzial für die Energie der Zukunft. Diese Turbine kann flexibel sowohl in bestehenden als auch in neuen Kraftwerken eingesetzt werden, um Emissionen zu reduzieren.
Zwischenkühlung und Wiedererwärmung in einem Gasturbinenkreislauf
Die Zwischenkühlung und die Zwischenkühlung ist eine zusätzliche Anordnung zum Gasturbinenkreislauf.
Bei der Zwischenkühlung wird die Luft zwischen zwei Verdichtungsstufen abgekühlt. Dieser Prozess kann die Kompressionsarbeit und die Leistung des Gasturbinenkreislaufs reduzieren. Beim Wiedererhitzen wird das heiße Rauchgas der Turbine erneut erhitzt, um in einer anderen Turbine zu expandieren.
Die Nacherwärmung ist der Erhöhung der Turbinenarbeit überlegen. Die Wiedererwärmung und Zwischenkühlung sind Verfahren zur Verbesserung der spezifischen Leistungsabgabe und des thermischen Wirkungsgrads des Gasturbinenkreislaufs.
FAQs
Warum werden Ladeluftkühler in den Kompressoren verwendet?
Der Ladeluftkühler ist eine wertvolle Komponente zwischen den Verdichterstufen.
In verschiedenen Stufen des Kompressors kann die hohe Temperatur des Gases aus der ersten Stufe die Leistung der zweiten Stufe des Kompressors verringern.
Der Ladeluftkühler wird zwischen den beiden Stufen des Kompressors eingebaut. Die heiße Luft aus der ersten Stufe wird im Ladeluftkühler gekühlt und dann der Kompression der zweiten Stufe zugeführt.
Die hohe Temperatur nimmt aufgrund des größeren intermolekularen Abstands mehr Volumen des Kompressors ein. Die Funktion dieses Geräts besteht darin, diese Lautstärke zu verringern. Die Verringerung des Volumens ist vorteilhafter, um den Druck zu erhöhen.
Bei der Zwischenkühlung entstehen durch die Abkühlung der Luft die Wasserdämpfe. Es ist erforderlich, diese Wasserdämpfe aus der Luft zu trennen. Es ist auch eine Hauptfunktion des Ladeluftkühlers, der zweiten Stufe trockene Luft zuzuführen.
Ich bin Deepak Kumar Jani und promoviere in Mechanik und erneuerbaren Energien. Ich verfüge über fünf Jahre Lehrerfahrung und zwei Jahre Forschungserfahrung. Meine Interessengebiete sind Wärmetechnik, Automobiltechnik, mechanische Messung, technisches Zeichnen, Strömungsmechanik usw. Ich habe ein Patent zum Thema „Hybridisierung grüner Energie zur Stromerzeugung“ angemeldet. Ich habe 17 Forschungsarbeiten und zwei Bücher veröffentlicht.
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Abgesehen von Wissenschaft und Forschung wandere ich gerne in der Natur, fange die Natur ein und wecke bei den Menschen ein Bewusstsein für die Natur.
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