TURBINA CU GAZ (CICLU DE FUNCTIONARE SCHEMA)

Turbinele cu gaz sunt folosite de cele mai multe ori in propulsia navelor militare dar se constată o tendinţă de amplasare a acestor maşini de propulsie şi pe navele tip “fast ferries”. Turbina cu gaz este o maşină de propulsie atractivă datorită unui raport mare putere/greutate, posibilităţi de pornire rapidă, caracteristici de exploatare sigure. Toate turbinele cu gaz sunt practic aplicaţii ale ciclului termodinamic Brayton. Cilcul Brayton este un ciclu ideal în care gazul de lucru (în cele mai multe cazuri aer) este comprimat izoentropic de un compresor (de la 1 la 2), încălzit la presiune constantă (de la 2 la 3), destins izoentropic într-o turbină până la presiunea de intrare în compresor (de la 3 la 4) şi răcit la presiune constantă ( de la 4 la 1).

Fig. 3.7.1.1 Ciclul termodinamic Brayton

Puterea produsă de turbină depăşeşte mărimea cerută de acţionarea compresorului furnizând astfel un supliment de putere pentru propulsia navei sau antrenarea unui generator electric. Îmbunătăţirile aduse proiectelor turbinelor cu gaz urmăresc creşterea eficienţei ciclului. Ele include:

rapoarte mai mari ale presiunii la compresor; temperatură mai mare la intrarea în turbină; randamente mai mari în treptele compresorului şi turbinei; reducerea numărului de trepte ale compresorului şi turbinei printr-o sarcină mai

mare pe treaptă; introducerea unui răcitor intermediar între compresorul de joasă presiune şi cel de

înaltă presiune; recuperarea căldurii din gazele de evacuare; introducerea de cicluri combinate pentru recuperarea căldurii reziduale.

Diferitele proiecte au folosit combinaţii ale metodelor de mai sus pentru îmbunătăţirea eficienţei ciclului, consumului specific de combustibil şi raportului putere/greutate. Aceste combinaţii modifică dar nu schimbă conceptele de bază ale ciclului Brayton.

Fundamental, o maşină turbină cu gaz se compune dintr-un generator de gaz ce furnizează gaz la presiune şi temperatură înaltă şi o turbină în care se destinde gazul pentru a obţine lucru mecanic util.În propulsia marină, turbina de putere poate fi montată pe un arbore separat de generatorul de gaz. Generatorul de gaz şi turbina de putere sunt cuplate aerodinamic si nu mecanic realizând cuplajul numit turbină de putere liberă.

Fig.3.7.1.2 Schema turbinei cu gaz

1-compresor, 2-arbore, 3-turbină, 4-combustor, 5-turbină de putere, A-intrarea aerului, B-lucru mecanic util, C-combustibil.