Gázturbina

A gázturbina egy olyan hőerőgép, amelyben a levegővel kevert üzemanyag égéstermékei egy turbina lapátjain haladnak keresztül. A turbina egy kompresszort működtet, amely a levegőt szolgáltatja az égési folyamathoz. A gázturbinában keletkező égéstermékek hőenergiája hasznosítható további turbinák hajtására, vagy az égéstermékeket egy fúvócsőben felgyorsítva reaktív hajtóműként működhet. A gázturbina termodinamikai alapja a Brayton–Joule-ciklus. A dugattyús belsőégésű motoroktól eltérően a gázturbinában folyamatos égés valósul meg.

Története

Elméleti alapjai

Részei

• beömlőnyílás (szívótorok)
• kompresszor
• tüzelőtér
• turbina
• fúvócső

A turbinalapátok töveit (turbinalapátgyök) erre a célra gyártott megmunkálási szerszámokkal készítik. Kialakításukat tekintve elsősorban fecskefarok, vagy fenyőfa alakúak lehetnek.

Működésük

A gázturbina nagy levegőigénnyel működik. A hajtómű indítása után a légsűrítő (turbókompresszor) a levegő nyomását többszörösére növeli, és a bevezető nyíláson keresztül az égéstérbe nyomja. Itt a levegő a beporlasztott tüzelőanyaggal (pl. kerozin) keveredik. A keveréket meggyújtva állandó nyomású folyamatos égés alakul ki. A felhevült és nagymértékben kiterjedt gázok a turbinát forgatják. A turbina a vele közös tengelyen levő kompresszort, generátort, a hajtómű táprendszerét és a segédberendezéseket is működteti. Az égéstermék gázok, inert gázok, további hasznosításra a sugárhajtásos gázturbináknál a gázturbina fúvócsövébe kerülnek, itt nyomásuk mozgási energiává alakul át, a kiterjedő gázok a hőmérséklete csökken. Innen a gázsugár kb. 2000 km/óra sebességgel lép ki a szabadba, a hőmérséklete ekkor 500-600 °C. Erőműveknél gőzkörfolyamat hőforrásaként szolgálhatnak, vagy a szabadba kerülnek.

Csoportosításuk

Kompresszortípusok szerint

• Centrifugálkompresszoros gázturbina

Például: A harmincas években a brit kísérleti gázturbinák, mivel egyszerűbben gyárthatóak voltak, mint az Axiálkompresszorosak

• Axiálkompresszoros gázturbina

(kétáramú gázturbinás sugárhajtómű esetén kisnyomású kompresszor és nagynyomású kompreszor) Például: Tipikusan repülőgép sugárhajtóművek (kisebb átmérőben megvalósíthatóak)

• Külső gázgenerátoros turbina (szabadturbina)

Tulajdonképpen két egymás után kapcsolt gázturbina: gázgenerátor, és munkaturbina. Az első turbina járókereke csak a kompresszor hajtásához szükséges teljesítményt szolgáltatja, a második turbinának nincs kompresszora és égéstere, az első turbina égéstermékei hajtják meg. Tehetetlensége sokkal kisebb, sokkal szélesebb fordulatszámtartományban használható, mindig tengelyteljesítményt szolgáltatnak. Gázgenerátorként dugattyús motor is elképzelhető.

Hajtásmechanizmus szerint

• Légcsavaros gázturbinák

Például: Allison T56, Jendrassik Cs–1, Europrop TP400, Kuznyecov NK–12

Bővebben: Légcsavaros gázturbina

• Sugárhajtásos gázturbinák, azaz helyesen gázturbinás sugárhajtóművek

Bővebben: Gázturbinás sugárhajtómű

Áramkörök száma szerint

• Egyáramú gázturbinás sugárhajtómű

Például: BMW 003, General Electric J79, Klimov VK–1, Ljulka AL–7, Tumanszkij RD–9, Tumanszkij R–13, Tumanszkij R–29.

• Kétáramú gázturbinás sugárhajtómű

Például: CFM International CFM56, General Electric F404, Klimov RD–33, Pratt & Whitney TF30, Pratt & Whitney F119, Szaturn AL–31, Turbo-Union RB199.

Jellemzőik

Tolóerő és tolóteljesítmény

Tüzelőanyag-fogyasztás

Levegőfogyasztás

Fajlagos tömeg

Hatásfok

Alkalmazási területek

Tengelyteljesítményt (forgatónyomatékot) szolgáltató gázturbinák

• Villamos erőművek
• Mobil áramforrás aggregátok
• Jármű gázturbinák
  • Helikopterek
  • Légcsavaros repülőgépek
  • Vasúti vontatás (villamos erőátvitellel párosítva)
  • Gépkocsik, munkagépek, harcjárművek
  • hajók
  • Légpárnás járművek

Sugárhajtóművek

A kiáramló égéstermékek reaktív erejét hasznosító gázturbinák:

• Polgári repülés
• Katonai repülés
• Rakétatechnika
• Extrém sporteszközök, kísérleti járművek

Egyéb célú gázturbinák

• Tűzoltóberendezések, pl. a Big Wind
• „Forrólevegős” vagy gőzsugaras tisztítóberendezések
• Nagyteljesítményű fertőtlenítő gépek

Kapcsolódó szócikkek

• Gázturbinás sugárhajtómű
• Kombinált ciklus

Források

Könyvek, monográfiák

• Vass Balázs: Repülőgép-hajtómű szerkezettan III. (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1991) ISBN 963-10-7620-2, ISBN 963-10-9298-4
• Rolls-Royce: The Jet Engine

Jegyzetek