4.Motoare cu turbina cu gaze

Hutu GabiCMPA

Mic istoric In 1791 englezul Jonhn Barber a brevetat prima adevarata turbina cu gaze,

turbina care avea principalele elemente din turbinele cu gaze moderne. In 1872 Dr F. Stolger din Germania a consturit prima turbina cu gaze, care insa

nu a funcitonat niciodata independent. In 1903 norvegianul Egidius Elling a construit prima turbina cu gaze

functionala, care a produs lucru mecanic, eveniment important luand inconsiderare lipsa de cunostinte de aerodinamica a vremii. Turbina a reusit saproduca o putere de 11 cai putere, foarte mult pentru zilele respective.

In 1914 Cgarkes Curtis a realizat prima aplicatie practica a unei turbine cugaze.

In 1918 General Electric, unul din cei mai mari producatori isi incepeproductia de turbine cu gaze

In 1930 englezul Frank Whittle breveteaza proiectul unei turbine pe gazepentru propulsia avioanelor.

In 1936 Hans von Ohain si Max Hahn dezvolta in Germania un motor cureactie bazat pe un brevet proprou.

Clasificarea motoarelor cu turbina Dupa destinatie:* turbine de tractiune pentru aviatie (turboreactoare, turbopropulsoare,

turboventilatoare si turbine pentru antrenarea eleicelor elicopterelor);*turbine de tractiune navala;*turbine de tractiune terestre (pentru locomotive, autovehicule,

motociclete, tancuri);*turbine de supraalimentare a motoarelor cu ardere interna;*turbine energetice (pentru termocentrale cu ciclu cu gaze simplu sau cu

ciclu combinat abur-gaz); Dupa modul de recupereare a caldurii evacuate:*turbine cu recuperator;*turbine fara recuperator; Dupa felul ciclului in care lucreaza:*cu ciclu inchis;*cu ciclu deschis.

Descriere generala O turbină cu gaze este o turbină termică, care utilizează căderea de entalpie a

unui gaz sau a unui amestec de gaze pentru a produce prin intermediul unorpalete care se rotesc în jurul unui ax a unei cantități de energie mecanicădisponibilă la cupla turbinei. Turbina cu gaze mai este cunoscută și subdenumirea de instalație de turbină cu gaze (ITG).

Din punct de vedere termodinamic o turbină cu gaze funcționează destul deasemănător cu motorul unui automobil. Aerul din atmosferă este admis într-uncompresor cu palete, unde este comprimat, urmează introducerea unuicombustibil, aprinderea și arderea lui într-o cameră de ardere. Gazele de arderese destind într-o turbină, care extrage din ele lucrul mecanic, iar apoi suntevacuate în atmosferă. Procesul este continuu, iar piesele execută doar mișcăride rotație, ceea ce pentru o putere dată conduce la o masă totală a instalațieimai mică. Ca urmare, turbinele cu gaze s-au dezvoltat în special ca motoare deaviație, însă își găsesc aplicații în multe alte domenii, unul dintre cele maimoderne fiind termocentralele cu cicluri combinate abur-gaz.

Principiul de functionare Cea mai simplă turbină cu gaze este formată dintr-un compresor, care este montat

pe același ax cu o turbină. Compresorul absoarbe aerul din atmosferă și îlcomprimă la presiunea de câțiva bar. Aerul comprimat ajunge într-o cameră deardere, în care este introdus și un combustibil. Aici are loc arderea la presiuneconstantă, cu creșterea temperaturii și a volumului gazelor produse prin ardere.Gazele de ardere se destind în turbină, producând lucru mecanic, iar apoi suntevacuate în atmosferă. Ciclul termodinamic al unei astfel de turbine cu gaze esteciclul Joule cunoscut în literatura engleză de specialitate ca ciclul Brayton.

Transformările care au loc în diferitele părţi componente ale unei turbine cu gaze

Transformările termodinamice din ciclu sunt:1 – 2 compresie izoentropică;2 - 3 încălzire izobară;3 - 4 destindere izoentropică;4 - 1 răcire izobară.

Avantaje/Dezavantaje turbinelor cu gaze Avantajele :* foarte bun raport putere/greutate;* dimensiuni reduse;* timp de pornire scurt (5…30min);* miscare de rotatie uniforma (nu

alternativa), echilibrare foarte buna;* vibratii reduse;* costul investitiei si timpul de dare in

functiune sunt mult mai mici incomparatie cu instaltiile cu turbine cuabur;

* pot functiona fara apa de racire,important in zone unde apa estedeficitara(desert).

Dezavantaje:* randament termic nu prea ridicat;Scaderea pronuntata a randamentului si

performantelor in regimuri diferite deregimul pentru care au fost proiectate;

* o oarecare inertie la modificarea turatiei;* fabricatie dificila, necesita tehnolgoii

inalte;* materiale speciale, rezistente la

temperaturi inalte, scumpe;* intretinere pretentioasa, reparatii

planificate dese.

Turbine cu gaze fabricate în România• În 1975 Turbomecanica (Bucuresti) începe fabricația turbinelor cu gaze pentru tracțiune. Aici

s-au fabricat sub licență motoarele Viper MK 632-41 (licență Rolls-Royce) Artouste III-Bși Turmo IV CA(licențe Turbomeca).

• Turbina cu gaze Viper MK 632-41 este un turboreactor care echipează avioanele IAR 93 (câte două agregate pe un avion) și IAR 99 „Șoim” (un agregat pe un avion). Este o turbină cu un singur arbore, compresorul având 8 trepte, iar turbina 2 trepte. Camera de ardere este inelară. Masa sa este de 378 kg, iar turația este de 230 rot/s. Realizează o tracțiune la punct fix de 17,60 kN (4000 lbs) în acord cu limitările NATO privind aplicațiile militare pentru țările care la vremea respectivă nu făceau parte din această organizație.

• Turbina cu gaze Artouste III-B.• Turbina cu gaze Artouste III-Beste un agregat care propulsează elicopterul IAR 316 B

(Alouette III). Este o turbină cu greutatea de 178 kg, turația de 558 rot/s și care produce o putere la cuplă de 405 kW.

• Turbina cu gaze Turmo IV CA este un agregat care propulsează elicopterul IAR 330 „Puma” (câte două agregate pe un elicopter). Este o turbină cu greutatea de 227 kg, care produce o putere la cuplă de 1115 kW.

• De asemenea, la Hidromecanica Brașov s-au fabricat grupuri de turbosupraalimentare pentru motoarele cu combustie internă fabricate în România, exemple fiind grupurile VTR-200 și VTR-250, care fac parte din seria TR.

• În 1980 Tehnoimportexport a obținut de la Rolls-Royce licența de fabricație a turboventilatorului Spey 512-14 DW civil, pentru echiparea avionului ROMBAC 1-11-500.

Video

http://www.youtube.com/watch?v=y96GJunXxHc http://www.youtube.com/watch?v=74AkSBZoElM&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=CDBFAt3uqrc&feature=related