TÜRBİNLER

Buhar ve gaz türbinlerinde bir gazın iç enerjisi

önce kinetik enerjiye dönüştürülür daha sonra

bu enerjiden faydalanılarak iş elde edilir.

Türbinler çalışma şekline göre ikiye ayrılır.

1. Aksiyon Türbinleri

2. Reaksiyon Türbinleri

1. Aksiyon Türbinleri: Bu türbinlerde

basınç sadece sabit kanatlarda veya

lülelerde düşürülür. Hareketli kanatların

girişi ile çıkış arasında P sabit kalır.

2. Reaksiyon Türbinleri: Bu türbinlerde

basınç hem sabit hem de hareketli kanatlarla

oluşur.

-Eksenel akış

-Radyal akış

Akış şekline göre

Taze buhar basıncına göre

Alçak Basınçlı

(10 Atü)

Orta Basınçlı

(1088 Atü)

Yüksek Basınçlı

(88-224 Atü)

Kritik Basınçlı

(224 Atü’den fazla)

Doymuş buhar

Orta Sıcaklı

(485oC kadar)

Yüksek Sıcaklık

(485565 oC

Çok Yüksek Sıcaklık

(585’den fazla)

Taze buhar sıcaklığına göre

Çıkan Buharın Türüne Göre:

• 1. Kondenzasyon Türbinleri

• 2. Karşı Basınç Türbinleri

• 3. Çekme veya ara buharlı türbinler

1) Kondensasyon Türbinleri: Bu türbinlerde çürük

buhar bir kondeste ve vakum altında ısısını vererek

yoğunlaşır. Buharın kondensasyon ısısı soğutma suyu ile

alınır ve başka bir amaç için kullanılmadan atılır.

2) Karşı Basınç Türbinleri: Bu türbinlerde belirli bir

basınçla türbünden çıkan buharın ısısı soğutma suyu ile

dışarı atılmadan ısıtma gibi amaçlarda kullanılır.

3)Çekme veya Ara Buharlı Türbinleri: Bu türbinler

çeşitli basamaklardan alınan buhar ön ısıtıcıların

ısıtılmasında kullanılır

AKSİYON TÜRBİNLERİ: Buharın Po’dan P1’e

düşürülen hızı

’e çıarılarak eğri eksenli bir kanal içine gönderilir. Bu

kanalın sürtünmesiz olduğunu farz edelim. Girişten çıkışa

kadar kesit sabit tutulursa basınç ve hız da sabit kalır.

Kanal içine alınan herhangi bir m parçasına

115,91 hhC a

dmr

Cf

2

(merkez kuvveti)

U

P1 P0 C1

w1 f

U

F

f

fy

C2 U

w2

m

r

h

ho

h1

Po

P1 1

0

Bu kuvvetin yatay ve düşey bileşenleri göz önüne alalım ve bütün akışkanın kütlesini göz önüne alalım. Düşey bileşenler birbirini dengeler yatay bileşenler ise bileşke kuvveti verir. Bu kuvvetten faydalanılarak bir direnç kuvvetine karşı iş yapılabilir. Direnç kuvvetinin f kuvvetine eşit ve zıt yönlü olması halinde eğri eksenli kanal bir U hızıyla hareket edecektir. Kanalın U hızıyla lüleden uzaklaşması halinde C1 hızıyla hareket etmekte olan buhar kanala c1-u hızıyla girecektir

w1=Giriş izafi hızı

C1=Giriş mutlak hızı

w2=Çıkış izafi hızı

C2=Çıkış mutlak hızı

Kanal içine giren akışkan kanalla birlikte U hızıyla

sürükleneceğinden U’ya genellikle sürüklenme hızı denilir.

Türbinlerde bu hız çevre hızına eşittir. Girişten çıkışa kadar

kanal kesiti değişmediği için izafi hız da sabit kalır,

dolayısıyla çıkış izafi hızı (w2) ;

w2=w1 sonucuna varılır. Gaz kanalı c2=w2 – u mutlak

hızı ile terk eder.

Kanal içinde F kadarlık enerji işe çevrilmiştir. O halde

verim;

g

C

g

CF

22

2

2

2

1

2

1

2

2

2

1

1

2

C

C

g

C

F

Verimin max. olması için C2 değerinin 0 olması gerekir.

Bu da kanaldan çıkan gazın olduğu yerde kalması

anlamındadır ve enerji ihtiva etmeyecektir.

Uygulamada şekilde gösterilen sistem kullanılmaz

bunun sebebi lülenin hareket etmekte olan kanalın yolu

üzerinde bulunmasıdır. Buharın kanal içine belli bir açı

altında püskürtülmesi gerekir.Bu yapılrsa şekilde

görülen sistem elde edilir

1222 00 wUwUwC

2

12

1

1111 C

UCuUUCwUC

2

1

Buhar kanatlar içerisinde 1 giriş açısı altında C1 mutlak

hızı ile püskürtülür. Kanatlar U çevre hızı ile hareket

etmekte olduğundan şekilde görüldüğü gibi çizilen hız

üçgeninden w1 giriş izafi hız bulunur. Buharın giriş

kanadına çarpması için w1 izafi hızı kanada teğet

olmalıdır.

w2

C2

Lüleler veya sabit

kanatlar

Qo

Q1

1

C1

w1

U

1

2 2

Bu yüzden 1 açısı türbinler için karakteristik bir

büyüklüktür. Kanatlar içine w1 izafi hızıyla giren buhar

sürtünmelerin etkisiyle bir miktar yavaşlar ve w2<w1

olur.

1

2

w

w

kanat izafi katsayısı tecrübelerden bilinen bir

değerdir. w2 çıkış hızı U sürüklenme hızıyla

vektörel olarak toplanırsa C2 bulunur. İşin ve

verimin hesaplanabilmesi için giriş ve çıkış hız

üçgenlerini bir noktaya taşımak avantajlı

olmaktadır.

uu

Cg

uGN

2u1C

.

1

2

w2

w1

w2u w1u

C2

U

1

1 C2u

C1u

U

2

Bu ifadeden hesaplanan Nu türbinin çevresinde gazın

kanatlara ilettiği güçtür. Bu sebepten çevre gücü adını

alır. Hız üçgenlerine bakılırsa C1U’nun U hızı ile aynı

yönde olduğu, C2U ‘nun ise U hızı ile zıt yönde olduğu

görülür. Dolayısıyla C1U U ile aynı C2U U ile ters

işaretlidir. Bunların değeri Nu ifadesine taşınırken

işaretler göz önüne alınmalıdır.

uygulamada çoğu kez denklem

UUu wwg

uGN 21

.

şeklinde yazılır. Burada w1U ile w2U’nun mutlak değeri

uygulamalarda alınmalıdır.

UCw U 111 cos

222 cos ww U

1

211

1

21

cos

cos cos.

cos

cos

uww