Türbinlerde elektrik, genellikle gaz veya buharla üretir ve
tipik olarak pompalar, kompresörler, üfleyiciler ve diğer rafineri proses
ekipmanlarında kullanılırlar.
Buharın itme gücünden yararlanılarak yapılan ısı
makinelerinden biri de buhar türbinleridir (Bak. Rankine Çevrimi). Türbinler
rotor adı verilen, bir döner silindir ve ona buhar püskürten borudan
oluşmaktadır. Bu silindirin üzerinde çepeçevre kanatçıklar vardır; kantçıklara
püskürtülen buhar, silindirin dönmesini sağlar. Dönen rotora bağlı bir mil
aracılığıyla mekanik enerji edilir. Yeni geliştirilen türbinlerde zincirleme
enerji üretmektedir. Örneğin rotora gönderilip görevini tamamlayan buhar, daha
sonra ona bağlı bir başka rotora gönderilerek, zincirleme enerji elde
edilebilir. Buhar türbinlerinde, buharın potansiyel enerjisi kinetik enerjiye
ve kinetik enerji de mekanik enerjiye dönüştürülür. Sabit kanada giren buharın
basınç ve sıcaklığı düşürülür. Buna karşılık buhar belirli bir hız kazanır. Hız
kazanmış olan buhar hareketli kanatlara çarparak mekanik enerji üretilir.
Türbinler buhar makinelerinden daha küçüktür, daha az yer kaplarlar. Elektrik enerjisi sağlamada buhar türbinlerinden yararlanılmaktadır. Termik elektrik santrallerinden türbinlere bağlı dinamolar ve alternatörler aracılığıyla elektrik enerjisi elde edilmektedir.
Buhar Türbinlerinin
Sınıflandırılması
Çalışma Prensibine Göre:
- Aksiyon
Türbinleri; basınç ve sıcaklık düşüşü, sadece sabit kanatlarda yapılır
- Reaksiyon
Türbinleri; basınç ve sıcaklık düşüşü hem sabit, hem de hareketli
kanatlarda yapılır
Buhar Akış Doğrultusuna Göre:
- Eksenel
Akışlı Türbinler; buharın türbin içinde akış doğrultusu türbin mili
eksenine paraleldir
- Radyal
ve Çapsal Türbinler; buharın türbin içinde akış doğrultusu türbin mili
eksenine diktir
Çalışma Koşullarına Göre:
Kondensasyonlu Türbinler: Bu türbinlerde türbinde buharın
çıkış basıncı (P0) atmosfer basıncının altındadır(yani eksi (-)
basınç altındadır). (P0 < Patm ) Bu, türbin çıkışına
kondenser adını verdiğimiz ısı eşanjörü yardımıyla buharın yoğuşturulmasıyla
sağlanır. Bütün güç türbinleri (Santral ve Gemi) bu şekilde yapılır.
Karşı Basınçlı Türbinler: Bu tipte çıkış basıncı atmosfer
basıncının üzerindedir. (P0 > Patm ). Özellikle
elektrik ve ısının beraber kullanıldığı endüstri türbinleri bu tipte yapılır.
Burada elektrik üretmenin yanında tesisin ihtiyacı olan ısıda türbinden çıkan
nispeten yüksek basınç ve sıcaklıktaki buharla sağlanır.
Ara Buhar Türbinleri: Endüstri tipi türbinlerdir. Bu
türbinlerde, belirli basamaklardan çekilen buhar ile proses ısısı üretilir.
Çift Basınç Türbinleri: Bu türbinlerde türbinin iki
noktasından buhar girişi yapılır. Ana girişten taze buhar, diğer girişten ise
herhangi bir kaynaktan sağlanan daha düşük basınç ve sıcaklıktaki buhar türbine
girer.
b. Gaz Türbinleri
Gaz türbini tersine çalışan bir gaz kompresörüdür. Sıkıştırılmış gaz türbin kanatçıklarına çarparak milin dönüşünü ve hareketi sağlar. Gaz türbinleri bazı enerji santralleri ve jet motorlarında kullanılır. Diğer motor tiplerine göre daha fazla güç üretir fakat daha maliyetlidir. Gaz türbini, yanma ile açığa çıkan ısı enejisini mekanik enerjiye çevirir.
Bir gaz türbini basit olarak 3 bölümden oluşur:
- Kompresör;
gelen havayı yüksek basınçlara sıkıştırır
- Yakma
hücresi; yakıtı yakar, yüksek basınçlı, yüksek akış hızlı gaz üretir
- Türbin;
gelen bu gazın enerjisini kullanır
Türbinin bir ucundan giren hava kompresör tarafından basıncı
artırıldıktan sonra yanma odasında içine yakıt püskürtülmek suretiyle yakılır.
Yanma sonucu yüksek basınç ve sıcaklığa (entalpiye) kavuşan hava türbin kanatlarına
çarparak türbini döndürür.
Bir gaz
türbini şematik görünümü
Üretilen enerji diğer uygulamalarda bir şaftı çevirmek için
de kullanılır. Bu tip gaz türbinlerinde türbin bıçakları çok daha fazla
sayıdadır ve türbine aktarılan kinetik enerji kompresörü çalıştırmak için
gereken enerjiden çok daha fazladır.
Sağlık ve Güvenlik
Sağlık: Güvenli çalışma eğitimlerine ve/veya gürültü, buhar
ve ısıyla temas-ta, kontrol ve bakım çalışmalarında koruyucu ekipman kullanımı
gereklidir.
Güvenlik: Buhar türbinlerinin deşarj tarafında,
vakumun bozulması halinde hem buhar seviyesini devam ettirmek ve hem de koruma
amacıyla, emniyet vanaları bulunmalıdır. Maksimum çalışma basıncının dizayn
basıncından büyük olduğu yerlerde, türbinlerde basınç azaltma sistemleri
bulunmalıdır. Regülatörler ve aşırı hız kontrol aletlerinin korunmasına dikkat
edilmelidir.
