Viene adottato un metodo con turbina a gas a ciclo chiuso per superare gli svantaggi di un turbina a gas a ciclo aperto metodo. La corrosione e l'erosione delle pale delle turbine è il principale svantaggio in un ciclo aperto. Questo inconveniente può essere superato utilizzando un mezzo di lavoro di qualità superiore (aria o elio, argon, idrogeno o neon) dove non si miscela con il carburante nella camera di combustione. L'altro vantaggio dell'utilizzo di un metodo a ciclo chiuso è che lo smaltimento del calore dei gas di scarico avviene in un refrigeratore o in riscaldatori o scambiatori di calore. Questo articolo discute una panoramica di questa turbina, il funzionamento, i vantaggi e gli svantaggi.

“Schema dell'interruttore a levetta a doppio polo a due vie ”

Cos'è una turbina a gas a ciclo chiuso?

Una turbina a gas a ciclo chiuso può essere definita come un gas turbina , che supera gli inconvenienti della turbina a gas a ciclo aperto. In questo tipo di turbina, l'aria circola continuamente all'interno della turbina a gas con l'aiuto di un compressore, una camera termica, una turbina a gas e una camera di raffreddamento. I rapporti di pressione , la temperatura e le velocità dell'aria saranno costanti in questo tipo. Esegue un ciclo termodinamico, il che significa che il fluido di lavoro viene fatto circolare e utilizzato continuamente ancora e ancora senza lasciare il sistema.

Turbina a gas a ciclo chiuso

PER diagramma della turbina a gas a ciclo chiuso è molto semplice e contiene componenti come un compressore, una camera di calore e una turbina a gas. Il generatore, il compressore e la camera di raffreddamento sono azionati dalla turbina a gas. Il diagramma di questo è mostrato di seguito.

Il gas viene compresso nel compressore.
Il gas compresso viene riscaldato nella camera di riscaldamento.
La turbina a gas aiuta a generare elettricità.
L'elettricità è generata dal Generatore con l'uso della turbina a gas
Il raffreddamento dei gas passati dalla turbina viene raffreddato nella camera di raffreddamento.

Efficienza

Il efficienza di una turbina a gas a ciclo chiuso può essere spiegato con l'aiuto del diagramma T-S come mostrato di seguito.

Diagramma T-S

L'efficienza di questo può essere data come,

n = (rete disponibile) / calore in ingresso

n = Cp (Wt - Wc) / calore in ingresso

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

Dove 'Wt' = il lavoro è svolto dalla turbina a gas per kg di aria = Cp (T2-T3)

'Wc' = il lavoro è svolto dal compressore per kg di aria = Cp (T1-T4)

La pressione costante 'Cp' viene presa in KJ o Kg

'T' = temperatura

Ingresso calore = Cp (T3-T2)

L'efficienza di questa turbina è superiore a quella della turbina a gas a ciclo aperto

Principio di funzionamento della turbina a gas a ciclo chiuso

Il principio di funzionamento della turbina a gas a ciclo chiuso è basato sul ciclo di Brayton o sul ciclo di Joule.
In questo tipo di turbina a gas, il compressore viene utilizzato per comprimere il gas in modo isotropico e il risultante gas compresso fluisce nella camera di riscaldamento. Il rotore il tipo di compressore è preferito in questa turbina.

Una sorgente esterna viene utilizzata per riscaldare l'aria compressa e quindi fatta passare sulle pale della turbina.
Quando il gas scorre sulle pale della turbina, si espande e viene lasciato passare nella camera di raffreddamento e si raffredda. Il gas viene raffreddato utilizzando la circolazione di acqua a pressione costante fino alla sua temperatura iniziale.

Anche in questo caso il gas viene fatto passare nel compressore e il processo viene ripetuto.
In questa turbina, lo stesso gas viene fatto circolare ripetutamente.
La complessità del sistema e il costo aumenterebbero se il fluido / mezzo di lavoro utilizzato nella turbina fosse diverso dall'aria. Questo può portare a problemi ed è difficile da risolvere.

Differenza tra turbina a gas a ciclo aperto e a ciclo chiuso

La fonte di calore, il tipo di fluido utilizzato per il funzionamento, l'aria circolata, la capacità delle pale della turbina, i costi di manutenzione e installazione, ecc. Danno la differenza tra il ciclo aperto e la turbina a gas chiusa. La circolazione del fluido di lavoro è la principale differenza.

Turbina a gas a ciclo aperto	Turbina a gas a ciclo chiuso
In questo tipo, la camera di combustione viene utilizzata per il riscaldamento dell'aria compressa. A causa della miscelazione dei prodotti nella camera di combustione e dell'aria riscaldata, il gas non rimane costante.	In questo tipo, la camera di riscaldamento riscalda l'aria compressa, che viene compressa prima del riscaldamento. Quando una fonte esterna riscalda l'aria, il gas rimane costante.
La quantità di gas che esce dalla turbina viene esaurita nell'atmosfera	La quantità di gas che esce dalla turbina a gas viene lasciata passare nella camera di raffreddamento.
La sostituzione del fluido di lavoro è in corso	La circolazione del fluido di lavoro continua.
Il fluido di lavoro è l'aria	Per migliori proprietà termodinamiche, l'elio viene utilizzato come fluido di lavoro
Quando l'aria nella camera di combustione viene contaminata, si verifica l'usura precoce delle pale della turbina	Poiché non vi è contaminazione del gas racchiuso durante il passaggio attraverso la camera di riscaldamento, non si verifica un'usura anticipata delle pale della turbina
Utilizzato principalmente per veicoli in movimento	Utilizzato principalmente per installazioni fisse e applicazioni marine.
Il costo della manutenzione è basso	Il costo della manutenzione è elevato
La massa di installazione per KW è inferiore	La massa di installazione per KW è maggiore.

Vantaggi

Il vantaggi della turbina a gas a ciclo chiuso siamo

Elevata efficienza termica a qualsiasi limite di temperatura e rapporto di pressione
Può essere utilizzato qualsiasi tipo di fluido di lavoro a basso potere calorico. Ad esempio l'elio.
Nessuna corrosione.
Non è necessaria la pulizia interna.
I riscaldatori possono essere utilizzati per riscaldare l'acqua per la fornitura di acqua calda per scopi domestici e industriali.
La dimensione della turbina a gas è piccola
Un aumento della pressione fornisce un miglior coefficiente di trasmissione del calore nello scambiatore
La perdita di attrito del fluido è inferiore.

Svantaggi

Il svantaggi delle turbine a gas a ciclo chiuso siamo

“tipi di motori elettrici e loro applicazioni ”

Poiché l'intero sistema funziona ad alta pressione con un fluido di lavoro (medio), aumenta il costo.
Richiede una batteria di riscaldamento di grandi dimensioni e non è sufficiente quando la camera di combustione viene utilizzata nel ciclo aperto.
Non utilizzato nei motori aeronautici perché questo tipo di turbina a gas utilizza acqua di raffreddamento.
Sistema complesso e dovrebbe resistere ad alta pressione.

Applicazioni

Il applicazioni con turbine a gas a ciclo chiuso include il seguente.

Utilizzato nella generazione di energia elettrica
Utilizzato in molte applicazioni industriali
Utilizzato nella propulsione marina, propulsione locomotiva, propulsione automobilistica
Utilizzato nell'aviazione per fornire potenza al jet Propulsion

Quindi, questo è tutto sul ciclo chiuso turbina a gas - diagramma , funzionamento, efficienza e differenze, vantaggi, svantaggi e applicazioni. Ecco una domanda per te: 'Quali sono gli svantaggi della turbina a gas a ciclo aperto? '