Qu'est-ce qu'une turbine à gaz à cycle fermé et son fonctionnement

Un procédé de turbine à gaz à cycle fermé est adopté pour surmonter les inconvénients d'un turbine à gaz à cycle ouvert méthode. La corrosion et l'érosion des aubes de turbine est le principal inconvénient d'un cycle ouvert. Cet inconvénient peut être surmonté en utilisant une qualité supérieure de fluide de travail (air ou hélium, argon, hydrogène ou néon) où il ne se mélange pas avec le carburant dans la chambre de combustion. L'autre avantage de l'utilisation d'un procédé à cycle fermé est que le rejet de la chaleur des gaz d'échappement a lieu dans un refroidisseur ou des réchauffeurs ou des échangeurs de chaleur. Cet article présente un aperçu de cette turbine, son fonctionnement, ses avantages et ses inconvénients.

Qu'est-ce qu'une turbine à gaz à cycle fermé?

Une turbine à gaz à cycle fermé peut être définie comme un gaz turbine , ce qui remédie aux inconvénients de la turbine à gaz à cycle ouvert. Dans ce type de turbine, l'air circule en continu à l'intérieur de la turbine à gaz à l'aide d'un compresseur, d'une chambre thermique, d'une turbine à gaz et d'une chambre de refroidissement. Les ratios de pression , la température et la vitesse de l'air seront constantes dans ce type. Il effectue un cycle thermodynamique, ce qui signifie que le fluide de travail est mis en circulation et utilisé en continu encore et encore sans quitter le système.

Turbine à gaz à cycle fermé

À diagramme de turbine à gaz à cycle fermé est très simple et contient Composants comme un compresseur, une chambre de chauffage et une turbine à gaz. Le générateur, le compresseur et la chambre de refroidissement sont entraînés par la turbine à gaz. Le diagramme de ceci est montré ci-dessous.

• Le gaz est comprimé dans le compresseur.
• Le gaz comprimé est chauffé dans la chambre de chauffage.
• La turbine à gaz permet de produire de l'électricité.
• L'électricité est produite par le Générateur avec l'utilisation d'une turbine à gaz
• Le refroidissement des gaz sortant de la turbine se refroidit dans la chambre de refroidissement.

Efficacité

Le efficacité d'une turbine à gaz à cycle fermé peut être expliqué à l'aide du diagramme T-S comme indiqué ci-dessous.

Diagramme T-S

L'efficacité de ceci peut être donnée comme,

n = (réseau disponible) / chaleur d'entrée

n = Cp (Wt - Wc) / chaleur d'entrée

n = 1 - [(T4-T1) / (T3-T2)]

Où «Wt» = le travail est effectué par la turbine à gaz par kg d’air = Cp (T2-T3)

«Wc» = le travail est effectué par le compresseur par kg d’air = Cp (T1-T4)

La pression constante «Cp» est exprimée en KJ ou Kg

«T» = température

Chaleur d'entrée = Cp (T3-T2)

Le rendement de cette turbine est supérieur à celui de la turbine à gaz à cycle ouvert

Principe de fonctionnement de la turbine à gaz à cycle fermé

Le principe de fonctionnement de la turbine à gaz à cycle fermé est basé sur le cycle de Brayton ou cycle de Joule.
Dans ce type de turbine à gaz, le compresseur est utilisé pour comprimer le gaz de manière isotrope et le gaz comprimé résultant s'écoule dans la chambre de chauffage. Le rotor le type compresseur est préféré dans cette turbine.

Une source externe est utilisée pour chauffer l'air comprimé puis passe au-dessus des aubes de turbine.
Lorsque le gaz circule sur les aubes de la turbine, il se dilate et il est autorisé à passer dans la chambre de refroidissement et à se refroidir. Le gaz est refroidi en utilisant la circulation d'eau à pression constante jusqu'à sa température initiale.

• De nouveau, le gaz passe dans le compresseur et le processus est répété.
• Dans cette turbine, le même gaz circule à plusieurs reprises.
• La complexité du système et le coût augmenteraient si le fluide / milieu de travail utilisé dans la turbine est autre que l'air. Cela peut entraîner des problèmes et il est difficile de les résoudre.

Différence entre les turbines à gaz à cycle ouvert et à cycle fermé

La source de chaleur, le type de fluide utilisé pour le travail, l'air en circulation, la capacité des pales de turbine, le coût de maintenance et d'installation, etc. donne la différence entre le cycle ouvert et la turbine à gaz fermée. La circulation du fluide de travail est la principale différence.

Avantages

Le avantages des turbines à gaz à cycle fermé sommes

• Rendement thermique élevé quelle que soit la limite de température et le rapport de pression
• Tout type de fluide de travail peut être utilisé avec une faible valeur calorique. Par exemple l'hélium.
• Pas de corrosion.
• Un nettoyage interne n'est pas nécessaire.
• Les réchauffeurs peuvent être utilisés pour chauffer l'eau pour l'approvisionnement en eau chaude à des fins domestiques et industrielles.
• La taille de la turbine à gaz est petite
• Une augmentation de la pression donne un meilleur coefficient de transmission thermique dans l'échangeur
• La perte par frottement du fluide est moindre.

Désavantages

Le inconvénients des turbines à gaz à cycle fermé sommes

• Comme l'ensemble du système fonctionne sous haute pression avec un fluide de travail (fluide), cela augmente le coût.
• Cela nécessite un gros aérotherme et ce n'est pas suffisant lorsque la chambre de combustion est utilisée en cycle ouvert.
• Non utilisé dans les moteurs aéronautiques car ce type de turbine à gaz utilise de l'eau de refroidissement.
• Système complexe et doit résister à haute pression.

Applications

Le applications de turbines à gaz à cycle fermé inclure les éléments suivants.

• Utilisé dans la production d'énergie électrique
• Utilisé dans de nombreuses applications industrielles
• Utilisé dans la propulsion marine, la propulsion de locomotive, la propulsion automobile
• Utilisé dans l'aviation pour fournir de l'énergie au jet Propulsion

Il s'agit donc du cycle fermé turbine à gaz - schéma , fonctionnement, efficacité et différences, avantages, inconvénients et applications. Voici une question pour vous: «Quels sont les inconvénients de la turbine à gaz à cycle ouvert? '