¿Cómo funciona una turbina de gas?

¿Cómo funciona una turbina de gas?
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Video: ¿Cómo funciona una turbina de gas?

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Anonim

Una turbina de gas es un motor en el cual, en el proceso de operación continua, el órgano principal del dispositivo (rotor) convierte la energía interna del gas (en otros casos, vapor o agua) en trabajo mecánico. En este caso, el chorro de la sustancia de trabajo actúa sobre las palas fijadas alrededor de la circunferencia del rotor, poniéndolas en movimiento. En la dirección del flujo de gas, las turbinas se dividen en axiales (el gas se mueve paralelo al eje de la turbina) o radiales (movimiento perpendicular con respecto al mismo eje). Hay mecanismos de una o varias etapas.

turbina de gas
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Una turbina de gas puede actuar sobre los álabes de dos maneras. En primer lugar, es un proceso activo, cuando se suministra gas al área de trabajo a altas velocidades. En este caso, el flujo de gas tiende a moverse en línea recta, y la parte curva del álabe que se interpone en su camino lo desvía, girándose. En segundo lugar, es un proceso de tipo reactivo, cuando la tasa de suministro de gas es baja, pero se utilizan altas presiones. Casi no existen motores tipo jet en estado puro, porque en sus turbinas existe una fuerza centrífuga que actúa sobre las palas junto con la fuerza de reacción.

eficienciaturbina de gas
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¿Dónde se usa la turbina de gas hoy en día? El principio de funcionamiento del dispositivo permite su uso para accionamientos de generadores de corriente eléctrica, compresores, etc. Las turbinas de este tipo se utilizan ampliamente en el transporte (instalaciones de turbinas de gas de barcos). En comparación con los análogos de vapor, tienen un peso y dimensiones relativamente pequeños, no requieren la disposición de una sala de calderas, una unidad de condensación.

La turbina de gas está lista para funcionar bastante rápido después de la puesta en marcha, desarrolla toda su potencia en aproximadamente 10 minutos, es fácil de mantener y requiere poca agua para enfriarse. A diferencia de los motores de combustión interna, no tiene efectos de inercia del mecanismo de manivela. Una planta de turbina de gas es una vez y media más corta que los motores diesel y más del doble de liviana. Los dispositivos tienen la capacidad de funcionar con combustible de baja calidad. Las cualidades anteriores hacen posible considerar motores de este tipo de especial interés para aerodeslizadores e hidrodeslizadores.

La turbina de gas como componente principal del motor tiene una serie de inconvenientes importantes. Entre ellos, se destaca el alto nivel de ruido, menor que el de los motores diesel, la eficiencia, un corto período de funcionamiento a altas temperaturas (si el medio gaseoso utilizado tiene una temperatura de alrededor de 1100 a 750 horas en promedio).

principio de funcionamiento de la turbina de gas
principio de funcionamiento de la turbina de gas

La eficiencia de una turbina de gas depende del sistema en el que se utilice. Por ejemplo, dispositivosutilizados en la industria energética con una temperatura inicial de gases superior a 1300 grados centígrados, con una relación de compresión de aire en el compresor de no más de 23 y no menos de 17, tienen un coeficiente de aproximadamente 38,5% en operaciones autónomas. Este tipo de turbinas no está muy extendida y se utiliza principalmente para cubrir picos de carga en sistemas eléctricos. Hoy, alrededor de 15 turbinas de gas con una capacidad de hasta 30 MW operan en varias centrales térmicas en Rusia. En plantas de etapas múltiples, se logra una eficiencia mucho mayor (alrededor de 0,93) debido a la alta eficiencia de los elementos estructurales.

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