پیشرفت علم و تکنولوژی به بشر قدرت داده تا بتواند لوازم مختلفی را طراحی و تولید کند. توربین گازی یکی از لوازم مورد نیاز در بسیاری از صنایع است که در سال 1939 میلادی توسط در شرکت براون، باروی & سی در سوئیس ساخته شد. البته تاریخچه تولید این محصول به پیشتر از این می‌رسد که در این مقاله به بررسی دقیق‌تر تاریخچه آن می‌پردازیم. امروزه به فناوری توربینهای گازی، تکنولوژی مادر گفته می‌شود؛ پس تولید این توربینها برای کشورهای تولید کننده‌ی آن، امتیاز بزرگی محسوب می‌شود. در این مقاله درباره توربین گازی، مزایا و معایب آن، عملکرد آن و … با شما صحبت خواهیم کرد.
توربین گازی چیست
توربین گازی (Gas Turbine) یک ماشین عظیم دوار است که در آن انرژی شیمیایی سوخت به انرژی مکانیکی یا جنبشی تبدیل می‌شود. هر توربین گازی سه بخش اصلی دارد که کمک می‌کنند تا وظیفه‌ی توربین که همان تبدیل انرژی است، به درستی صورت بگیرد. یک توربین دارای یک کمپرسور جهت فشرده کردن هوا، یک محفظه احتراق برای مخلوط کردن هوا با سوخت و محترق کردن آن و دارای یک توربین برای تبدیل انرژی گازهای داغ و فشرده به انرژی مکانیکی است.
کمپرسور توربین توسط بخشی از انرژی مکانیکی تولید شده در توربین، به چرخش در می‌آید و باقی انرژی مکانیکی تولید شده بسته به اینکه توربین در کدام صنعت مورد استفاده قرار گرفته است، کارایی متفاوتی خواهد داشت.
مخترع توربین گازی
در سال 1791 میلادی شخصی به نام جان باربر، با طراحی ماشینی که عملکردی شبیه به توربینهای گازی امروزی داشت، سعی کرد که کالسکه‌ها را بدون نیاز به استفاده از حیوانات به حرکت در بیاورد. پس از آن در سال 1904 میلادی دانشمند آلمان به نام فرانتس استولز در شهر برلین سعی کرد که نخستین توربین گازی دنیا را بسازد؛ در طی ساخت این توربین از نخستین کمپرسور محوری دنیا استفاده شده بود، اما پروژه‌ی استولز با موفقیت به پایان نرسید.
در سال 1939 اولین توربین گازی برای تولید انرژی الکتریکی، در شرکت براون، باوری & سی در سوئیس ساخته شده اما توان و ظرفیت این توربین بسیار ناچیز و حدود 4 مگاوات بود. در سال‌های بعد مهندسین و دانشمندان تلاش‌های زیادی برای ساخت توربین داشتند تا به توربینهای امروزی رسیدند. شرکت جنرال الکتریک آمریکا که در حال حاضر عظیم‌ترین تولیدکننده‌ی توربینهای گازی است، خط تولید توربین گاز خود را در سال 1980 میلادی افتتاح کرد.
توربین گازی چگونه کار میکند
ماشین‌ها را می‌توان به دو دسته‌ی ماشین‌های درون‌سوز و ماشین‌های برون‌سوز تقسیم کرد. توربینها جزو ماشین‌های برون‌سوز هستند که اصطلاحا به آن‌ها ماشین‌های احتراق گازی گفته می‌شود. ماشین‌های برون‌سوز برخلاف ماشین‌های درون‌سوز، که همه‌ی مراحل اعم از تنفس، تراکم، انفجار و تخلیه در یک محفظه به نام سیلندر انجام می‌شود، هوا از راه ورودی و صافی‌ها می‌گذرد و وارد کمپرسور می‌شود. در کمپرسور، هوا فشرده شده، که این مقدار فشردگی در توربینهای مختلف متفاوت است. پس از آن هوای فشرده شده وارد محفظه‌ی احتراق می‌شود و فرآیند احتراق صورت می‌گیرد و سپس وارد کمپرسور توربین می‌گردد و بعد از عبور از کمپرسور توربین وارد پاور توربین شده و در پاور توربین سرعت گاز داغ به نیرو تبدیل می‌شود. نیروی حاصل از این فرآیند می‌تواند به صورت یک محرک باشد و یک پمپ نفت را بچرخاند یا یک ژنراتور یا پروانه‌ی کشتی و … را به حرکت در بیاورد.
کاربردهای توربین گازی
همانطور که پبشتر اشاره شد توربین گازی در صنایع مختلفی کاربرد دارد. در این بخش به معرفی برخی از کاربردهای این نوع توربینها در صنایع مختلف می‌پردازیم.
توربین گازی در صنعت نفت
یکی از کاربردهای توربین گازی استفاده از آن در صنعت نفت است. از این توربینها به عنوان نیروی محرکه یا پمپ یا کمپرسور استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای آن در صنعت نفت و گاز به شرح زیر است:
- از آنجا که اکتشافات نفت معمولا در صحرا یا دربا و دور از مراکز تولید برق است برای اینکه نفت را به مراکز صنعتی مورد نظر برسانند از توربینها به عنوان محرک پمپ یا محرک کمپرسور برای انتقال نفت و گاز استفاده می‌شود.
- از این توربینها برای تصفیه و پالایش استفاده می‌شود.
- از قدرت توربینهای گازی برای گرداندن کمپرسورهای فشار قوی هنگام استخراج استفاده می‌شود.
توربین گازی در کشتی
یکی دیگر از کاربردهای توربین گازی، استفاده در موتور انواع کشتی‌های کوچک و برزگ باربری و مسافرتی است. برخی از کشورها نظیر آمریکا، کانادا و انگلستان در استفاده از توربینهای گازی در کشتی‌ها و قایق‌ها تجربه‌ی بسیازی دارند. این کشورها از توربین گازی در موتور برخی قایق‌های سریع و قایق‌های گشت نظامی استفاده کرده‌اند که این موتورها توان و سرعت بسیار بالایی دارند.
توربین گازی در موتورهای جت
حتما تا کنون موتورهای جت را در کناره‌های هواپیما مشاهده کرده‌اید. یکی از کاربردهای توربینهای گازی استفاده از آن در موتورهای جت است. این توربینها برای شتاب دادن و تخلیه سیال‌ها برای ایجاد پیش رانش در این موتورها استفاده می‌شود.
مزایای استفاده از توربینهای گازی
توربینهای گازی مزایای زیادی برای صنعتگران دارد که برخی از آن‌ها عبارتند از:
- نسبت به توربینهای حرارتی زمان راه‌اندازی کمتری نیاز دارند.
- توربینهای گازی به دلیل حرکت در یک جهت ارتعاش، نسبت به موتورهای رفت و برگشتی، ارتعاش کمتری دارند.
- این توربینها نسبت به موتورهای رفت و برگشتی، بخش‌های متحرک کمتری دارند.
- هزینه‌ی روغنکاری این توربینها کمتر است.
- توربینهای گازی نسبت به موتورهای رفت و برگشتی با توان یکسان، اندازه‌ی کوچک‌تری دارند.
- مقدار آب کمتری نیاز دارد
- هزینه نگهداری آن کمتر است
- آلودگی کمتری ایجاد میکند
معایب استفاده از توربینهای گازی
هر وسیله‌ای در کنار مزایایی که دارد، ممکن است معایبی هم داشته باشد. برخی از معایب توربین گازی عبارتند از:
- این توربینها گران هستند.
- در حالت بی‌باری نسبت به موتورهای رفت و برگشتی راندمان کمتری دارند.
- در شرایط نوسان بار کارکرد مناسبی ندارند.
- سر و صدا با فرکانس بالای کمپرسور یکی از معایب توربینها است.
جمع‌بندی
توربین گازی یک ماشین برون‌سوز است که انرژی شیمیایی را به انرژی مکانیکی یا جنبشی تبدیل میکند. توربینهای گازی هوا را فشرده می‌کنند و هوای فشرده شده وارد محفظه‌ی احتراق می‌شود و پس از اینکه احتراق صورت گرفته وارد کمپرسور توربین می‌شود، سپس وارد پاور توربین شده و پاور توربین سرعت گاز داغ را به نیرو تبدیل میکند. نیروی تولید شده بسته به اینکه در کجا مورد استفاده قرار می‌گیرد کارایی‌های متفاوتی دارد. از توربینهای گازی در صنعت نفت، حمل و نقل، کشتی‌سازی و … استفاده می‌شود.
جهت خرید مواد شیمیایی و استعلام قیمت مواد شیمیایی و هم چنین اطلاعات فنی پیرامون فرمولاسیون محصولات خود با کارشناسان فروش ما تماس بگیرید.
