Plynová turbína

Tento stroj obsahuje jednorychlostní radiální kompresor a turbínu

Plynová turbína je tepelný stroj, který mění tepelnou energii plynů na mechanickou práci. Pracovní látkou jsou ohřáté plyny nebo spaliny, vznikající v jiných strojích, přivedené do plynové turbíny. Plyny při průchodu turbínou odevzdají jejím lopatkám svou kinetickou energii.

[editovat] Rozdělení plynových turbín

Podle způsobu přívodu pracovních plynů se turbíny rozdělují na:

• izobarické nebo rovnotlakové, jestliže pracovní plyn do turbíny vstupuje při přibližně konstantním tlaku. Zjednodušený teoretický model popisuje Erikson-Braytonův cyklus
• izochorické nebo rovnoobjemové, impulsové, jestliže pracovní plyn do turbíny vstupuje v nárazových dávkach. Zjednodušený teoretický model popisuje Humpreyův cyklus

[editovat] Konstrukce

Podle směru proudění plynů v turbíně se turbíny rozlišují na:

• axiální - plyny proudí přibližně rovnoběžně s osou otáčení turbíny
• radiální - plyny proudí kolmo na osu turbíny

Při spojení více turbín za sebou hovoříme o vícestupňových turbínách, pričemž jedno oběžné koleso tvoří jeden stupeň. Každý stupeň má v tomto případě odlišné charakteristiky lopatek, protože do nich vstupují plyny s jinými parametry. Směrem k vyšším stupňům klesá tlak i teplota plynů úměrně k již odevzdané mechanické práci v předešlých stupních.

[editovat] Vlastnosti plynových turbín

Vlastosti jsou podobné vlastnostem spalovacích turbín. Mají následující výhody:

• vysoká pravidelnost chodu a malá nevyváženost
• nízka výkonová hmotnost
• lepší průbeh točivého momentu z hlediska trakčních požadavků
• schopnost zpracovávat nízké teplotní a tlakové spády, často jinak nevyužitelné,

ale i nevýhody:

• nízká účinnost z důvodu nízkých teplotních spádů - 700 °C, krátkodobě 1400 °C
• malé akcelerační schopnosti
• vysoké tepelné namáhánílopatek a z toho vyplývající nízká životnost
• vyšší hlučnost

[editovat] Využití plynových turbín

[editovat] Turbodmychadlo

Typickým příkladem plynové turbíny pro malé výkony je turbína turbodmychadla spalovacího motoru, která využívá energii jeho výfukových plynů. Pokud by mezi pracovními válci motoru a turbínou byl dostatečně velký zásobník, ve kterém by se ustálily hodnoty tlaku a teploty spalin, turbína by pracovala jako rovnotlaká. V praktických aplikacích sportovních automobilových motorů však přicházejí plyny ve formě krátkých tlakových impulzů podle toho, jak se otevírají výfukové ventily jednotlivých válců. Proto turbína pracuje jako impulzová. Na zlepšení účinku tlakového impulzu se dokonce výfukové potrubí sportovních motorů ladí a spojují před turbínou do větví podle počtu válců a pořadí jejich pracovních cyklů.

[editovat] Parní turbína

Parní turbína je typickým příkladem plynové turbíny pro velké výkony. Používá se jako pohon generátorů v tepelných a jaderných elektrárnách. Pracovním plynem je přehřátá vodní pára, jejíž ohřev zabezpečuje spalování paliv nebo průběh jaderné reakce. Turbína pracuje při svých optimálních podmínkách jako rovnotlaká.