Turbin gas

Turbin gas adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari arus gas pembakaran. Dia memiliki kompresor naik ke-atas dipasangkan dengan turbin turun ke-bawah, dan sebuah bilik pembakaran di-tengahnya.

Mesin ini memiliki kompresor radial tahapan-tunggal dan turbin, recuperator, dan foil bearings.

Energi ditambahkan di arus gas di pembakar, di mana udara dicampur dengan bahan bakar dan dinyalakan. Pembakaran meningkatkan suhu, kecepatan dan volume dari aliran gas. Kemudian diarahkan melalui sebuah penyebar (nozzle) melalui baling-baling turbin, memutar turbin dan mentenagai kompresor.

Energi diambil dari bentuk tenaga shaft, udara terkompresi dan dorongan, dalam segala kombinasi, dan digunakan untuk mentenagai pesawat terbang, kereta, kapal, generator, dan bahkan tank.

Sejarah

150: Hero's Engine (aeolipile) - tampaknya Pahlawan mesin uap itu dianggap tidak lebih dari satu mainan, dan dengan demikian potensi penuh tidak menyadari selama berabad-abad.
1500: The "Chimney Jack" digambar oleh Leonardo da Vinci yang memutar pemanggangan. Udara panas dari api naik melalui serangkaian penggemar yang menghubungkan dan memutar pemanggangan.
1551: Jawad al-Din menemukan sebuah uap turbin, yang ia gunakan untuk kekuasaan diri-rotating meludah. ^[1]
1629: Jets uap turbin yang dirotasi kemudian diputar digerakkan mesin pabrik stamping memungkinkan untuk dikembangkan oleh Giovanni Branca.
1678: Ferdinand Verbiest membangun sebuah model kereta uap mengandalkan jet kekuasaan.
1791: Sebuah paten diberikan kepada John Barber, seorang Inggris, untuk pertama turbin gas sejati. Penemuannya itu sebagian besar elemen hadir dalam turbin gas modern. Turbin ini dirancang untuk menyalakan sebuah yg tdk mempunyai kuda kereta.
1872: Sebuah turbin gas mesin ini dirancang oleh Dr Franz Stolze, tapi mesin tidak pernah berlari di bawah kekuasaan sendiri.
1894: Sir Charles Parsons dipatenkan ide mendorong sebuah kapal dengan turbin uap, dan membangun sebuah demonstrasi kapal (yang Turbinia ). Prinsip ini masih propulsi dari beberapa digunakan.
1895: Tiga 4-ton 100 kW Parsons aliran radial generator dipasang di Cambridge Power Station, dan digunakan untuk daya listrik pertama skema penerangan jalan di kota.
1903: A Norwegia, Ægidius Elling, mampu membangun turbin gas pertama yang mampu menghasilkan kekuatan yang lebih dibandingkan yang dibutuhkan untuk menjalankan komponen-nya sendiri, yang dianggap sebagai pencapaian pada masa ketika pengetahuan tentang aerodinamis terbatas . Menggunakan kompresor rotary dan turbin itu dihasilkan 11 hp (besar-besaran untuk hari-hari). Karyanya ini kemudian digunakan oleh Sir Frank Whittle.
1913: Nikola Tesla paten yang Tesla turbin berdasar pada Batas lapisan efek.
1914: Aplikasi untuk mesin turbin gas yang diajukan oleh Charles Curtis.
1918: Salah satu produsen turbin gas terkemuka hari ini, General Electric, mulai divisi mereka turbin gas.
1920: teori praktis aliran gas melalui saluran ini dikembangkan menjadi lebih formal (dan berlaku untuk turbin) teori aliran gas lalu airfoils oleh Dr A. A. Griffith.
1930: Sir Frank Whittle dipatenkan desain untuk turbin gas untuk jet. Karyanya pada tenaga penggerak gas mengandalkan kerja dari semua orang yang sebelumnya bekerja di bidang yang sama dan dia telah sendiri menyatakan bahwa penemuannya akan sulit untuk mencapai tanpa Ægidius Elling karya. Pertama yang berhasil menggunakan mesin-nya pada April 1937.
1934: Raúl Pateras de Pescara dipatenkan pada free-piston mesin sebagai gas generator turbin gas.
1936: Hans von Ohain dan Max Hahn di Jerman mengembangkan desain mesin dipatenkan sendiri pada saat yang sama bahwa Sir Frank Whittle adalah mengembangkan desain di Inggris.

Teori operasi

Turbin gas dijelaskan secara termodinamika oleh Siklus Brayton, di mana udara dikompresi isentropic sekutu, pembakaran terjadi pada tekanan konstan, dan ekspansi terjadi di turbin isentropically kembali untuk tekanan awal.

Dalam prakteknya, gesekan dan turbulensi menyebabkan:

Isentropic non-kompresi: untuk suatu tekanan secara keseluruhan rasio, suhu pengiriman kompresor lebih tinggi dari ideal.
Non-isentropic ekspansi: walaupun penurunan suhu turbin yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor tidak terpengaruh, tekanan terkait rasio lebih besar, yang mengurangi ekspansi yang tersedia untuk menyediakan kerja yang bermanfaat.
Tekanan kerugian dalam asupan udara, combustor dan knalpot: mengurangi ekspansi yang tersedia untuk menyediakan kerja yang bermanfaat.

Brayton siklus

Seperti semua siklus mesin panas s, suhu pembakaran yang lebih tinggi berarti lebih besar efisiensi. Faktor pembatas adalah kemampuan baja, nikel, keramik, atau materi lain yang membentuk mesin untuk menahan panas dan tekanan. Teknik cukup masuk ke bagian turbin menjaga dingin. Kebanyakan turbin juga mencoba untuk memulihkan knalpot panas, yang sebaliknya adalah energi terbuang. Recuperator s adalah heat exchanger s yang lulus knalpot panas ke udara terkompresi, sebelum pembakaran. Gabungan siklus desain lulus limbah panas ke uap turbin sistem. Dan gabungan panas dan kekuasaan (co-generation) menggunakan limbah panas untuk produksi air panas.

Mekanis, turbin gas dapat kurang kompleks daripada pembakaran piston mesin. Sederhana turbin mungkin memiliki satu bergerak bagian: poros / kompresor / turbin / alternatif rotor perakitan (lihat gambar di atas), belum termasuk sistem bahan bakar. Namun, manufaktur presisi yang diperlukan untuk komponen dan paduan tahan temperatur yang diperlukan untuk efisiensi yang tinggi sering membuat pembangunan turbin sederhana lebih rumit daripada mesin piston.

Lebih canggih turbin (seperti yang ditemukan di zaman modern mesin jet) dapat memiliki beberapa shaft (kelos), ratusan turbin baling, bergerak stator blades, dan sistem yang luas kompleks pipa, combustors dan penukar panas.

Sebagai aturan umum, semakin kecil mesin semakin tinggi tingkat perputaran poros (s) yang diperlukan untuk mempertahankan kecepatan tertinggi. Kecepatan sudu turbin menentukan tekanan maksimum yang dapat diperoleh, hal ini menghasilkan daya maksimum yang mungkin tergantung pada ukuran mesin. Mesin jet s beroperasi sekitar 10.000 rpm dan mikro turbin s sekitar 100.000 rpm.

Thrust bantalan s dan jurnal bantalan adalah bagian penting dari desain. Secara tradisional, mereka telah hidrodinamik minyak bantalan, atau minyak-cooled bola bantalan s. Bantalan ini sedang dikalahkan oleh foil bantalan s, yang telah berhasil digunakan dalam turbin mikro dan unit daya tambahan s.

Lihat pula

Referensi

^ "Jawad al-Din dan Steam Turbine Pertama". Diakses tanggal 2008/03/29.

Gas Turbine Engines for Model Aircraft by Kurt Schreckling, ISBN 0 9510589 1 6 Traplet Publications

Pranala luar

Templat:Link FA

[Hassan-1] "Jawad al-Din dan Steam Turbine Pertama". Diakses tanggal 2008/03/29.

[1]