در حال بررسی...سیکل موتور
موتورهای توربین گاز بر اساس اصول فشرده‌سازی، احتراق و انبساط کار می‌کنند. هوای ورودی فشرده شده و باعث افزایش فشار و دمای آن می‌شود. هوای تحت‌فشار با سوخت ترکیب شده و در محفظه احتراق مشتعل می‌شود. گازهای داغ در محفظه احتراق منبسط شده و انرژی را به توربین‌ها منتقل می‌کنند. هوای خروجی با سرعت بالا نیروی پیشران ایجاد می‌کند و هواپیما را به جلو می‌راند.
از نظر ترمودینامیکی، سیکل ایده‌آل موتورهای توربین گازی با استفاده از سیکل برایتون تعریف می‌شود. سیکل برایتون که به افتخار مهندس آمریکایی جورج برایتون نام‌گذاری شده، عملکرد موتوری را توصیف می‌کند که از هوا یا گاز دیگر به‌عنوان سیال استفاده می‌کند. در یک سیکل برایتون سه فرآیند حیاتی وجود دارد.
فرآیند آیزنتروپیک: زمانی است که هوای محیط به ورودی موتور کشیده شده و فشرده می‌شود. قابل ذکر است، همیشه مقداری تلفات در سیستم وجود دارد. بنابراین، فرآیند واقعا آیزنتروپیک نخواهد بود.
فرآیند ایزوباریک: زمانی است که هوای فشرده وارد محفظه احتراق شده و با سوخت ترکیب می‌شود. این ترکیب مشتعل می‌شود و دمای آن را افزایش می‌دهد. کل فرآیند با فشار تقریبا ثابتی انجام می‌شود.
فرآیند آدیاباتیک: زمانی است که گازهای داغ منبسط شده و انرژی به توربین‌ها منتقل می‌شود. این فرآیند به دلیل انرژی داخل سیستم و عدم تعامل حرارتی با محیط، تقریبا آدیاباتیک است. بخشی از کار استخراج‌شده توسط توربین‌ها برای به حرکت درآوردن کمپرسور استفاده می‌شود.
پارامترهای سیکل موتور
پارامترهای سیکل موتور در مکان‌های مختلف داخل موتور بدست می‌آید. مکان‌ها بر اساس نقطه‌های کارکردی آیرودینامیکی موتور تعریف می‌شوند. این نقاط آیرودینامیکی در امتداد مسیر جریان هوای موتور قرار دارند و در مرحله طراحی توسط تولیدکننده اصلی OEM تعیین می‌شوند. هر دو مسیر جریان هوای اولیه (هوای ورودی به هسته موتور) و جریان هوای ثانویه (هوای کنارگذر از هسته موتور) در مکان‌های مختلف شماره‌گذاری می‌شوند.
پارامترهای سیکل مانند سرعت جریان جرمی هوا، فشار و دما در نقاط آیرودینامیکی مختلف تعیین می‌شوند. به طور معمول، این نقاط در یک موتور توربوفن در قسمت ورودی و تخلیه فن، ورودی و تخلیه کمپرسور پرفشار، محفظه احتراق، ورودی توربین پرفشار و ورودی و تخلیه توربین کم‌فشار هستند.
مقادیر معمول فشار هوا
فشار هوای ورودی به هسته موتور، با حرکت در مراحل فشرده‌سازی افزایش می‌یابد. با توجه به فشار هوای محیط، فشار هوای خروجی از کمپرسور کم‌فشار تقریبا ۲۰ پاوند بر اینچ مربع است. فشار به طور چشمگیری افزایش می‌یابد و تا ۷۰ پاوند بر اینچ مربع در کمپرسور پرفشار افزایش می‌یابد.
همانطور که قبلا ذکر شد، فشار با تلفات داخلی جزئی در طور فرآیند احتراق تقریبا ثابت می‌ماند. در طول انبساط، فشار هوای خروجی از توربین‌های پرفشار تقریبا ۲۷ پاوند بر اینچ مربع است. فشار باز هم به حدود ۱۵ پاوند بر اینچ مربع در تخلیه توربین کم‌فشار کاهش می‌یابد.
مقادیر معمول دمای هوا
دمای هوای ورودی به هسته موتور، با حرکت هوا در مراحل فشرده‌سازی افزایش می‌یابد. از حدود ۵۰ درجه سانتیگراد در کمپرسور کم‌فشار، دما به بیش از ۵۰۰ درجه سانتیگراد در تخلیه کمپرسور پرفشار افزایش می‌یابد. این هوا قبل از شروع فرآیند احتراق، فرصت دارد با سوخت همگن شود.
در هنگام احتراق، دمای هوا به بیش از ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. در طول انبساط، دمای هوا در بخش‌های توربین به تدریج به زیر ۴۸۰ درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد.
منبع:
#توربین گاز هوایی #کمپرسور توربین گاز
