Gaz Türbini Nedir?

Bu yazımızda ülkemizde son yıllarda sayısı oldukça artan doğal gaz santrallerinde kullanılan bir türbini tanıtıyoruz.

A- A+

06.02.2013 tarihli yazı 31101 kez okunmuştur.

Günümüzde gelişmekte olan ülkelerin enerji ihtiyaçları her geçen gün sürekli olarak artmaktadır. Artan enerji talebi, yeni enerji santral yatırımlarıyla da sağlanabilmektedir. Fakat bunun yanında, mevcut santralların performanslarının iyileştirilmesi yönüne gidilerek, artan talebin bir bölümünü karşılamak mümkündür. Özellikle az bir yatırım ile sağlanacak kapasite artışı, pik yüklerin karşılanmasında önemli bir avantaj sağlayabilmektedir. Son yıllarda elektrik üretme yöntemlerinden biride doğalgaz ile elektrik üretmektir. Bu işlem gaz türbinleri aracılığla sağlanmaktadır.

Gaz Türbini Nedir?

İçten yanmalı bir tür motor olan gaz türbinleri gazın (havayı) sıkıştırılıp, (yakıtın yanması sonucu) ona ısı ilave ederek genişlemesini, dönme hareketine çevrilmesini sağlar.Benzin ve dizelden farkı ise gaz türbinlerinde bu dönme hareketinin devamlı ve düzenli olarak ortaya çıkması benzin ve dizel motorlarında fark eder. Benzin ve dizelmotorlarında dönme hareketini elde edebilmek için ihtiyaç duyulan krank miline burada gerek yoktur. Ancak en önemli mahzuru, diğer içten yanmalı motorlara nisbetle daha düşük verime sahib olmasıdır. Sebebi de, türbinin kanatlarının devamlı olarak yüksek sıcaklığa maruz kalması ve bunun sonucu olarak müsade edilen malzeme gerilmelerinin düşük olmasıdır. Ayrıca her devrede alınan hava ile piston ve silindir soğutulur. Bu da verimin düşmesine sebeb olur. Kullanım alanaları olarak güç motorlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca elektrik elde edilmesinde, gazların boru ile iletilmesinde önemli bir yeri vardır.

Şekil1: Frank Whitt 1930 yılında icat ettiği motor. Şu anda uçak ve gemilerin en GT motorlarında , elektrik üretimi için kullanılmaktadır.

Gaz Türbini Parçaları

Gaz türbinlerinin en önemli parçaları; kompresör, yanma odası ve türbinlerdir. Bazı gaz türbinlerinde ısı değiştiriciler de mevcuttur.

Kompresörler: Genel olarak merkezi ve eksenli olmak üzere iki tür kompresör mevcuttur. Birincisinde hava, merkez kısımda alınarak yarıçap doğrultusunda, basıncı ve hızı büyüyerek hareket eder. Hız oldukça büyür, daha sonra hız düşürülerek basınç yükseltilir. Sıkıştırmanın sonucunda ve başlangıcındaki basınç oranları 1/4 ile 1/5 civarındadır. Merkezsel motorları dayanıklı ve oldukça ucuzdur. Fakat verimleri düşüktür. Küçük güçler için kullanılır.
Eksenel akışlı kompresörler ise, arka arkaya sıralanan sabit ve hareketli kanatlardan meydana gelir. Hareketliler havaya enerji verirken, sabitler hızı basınca çevirir. Aynı zamanda havayı rotora uygun açı ile iletirler. Pek çok devreden ibaret olup, bunların her birinde rotor (dönen parça) ve stator (sabit parça) mevcuttur. Genellikle 6-7 devre olurlar. Bu şekilde çok devreli olması maliyeti artırmaktadır. Ayrıca havadaki yabancı maddelere karşı hassasdır. Çok küçük olanlar hariç, verimleri diğer türlere nisbetle yüksektir. Merkezsel olanların verimleri 0,78-0,82 arasında, eksensel akışlı olanlarınki ise 0,82-0,87 civarındadır.

Türbinler: Kompresörlere göre daha basittirler.İç verimleri 0,87-0,90 arasındadır. Türbinde gaz genişler ve kanallar arasında hızlanır. Akış sırasında doğacak türbilans, verimi düşürür. Genel olarak türbinler eksensel akışlı olup, merkezsel olanları nadirdir. Kompresörlerde açıklanan benzer fayda ve mahzurlar burada geçerlidir.

Yanma odaları: Tek veya çok olabilir. Yanma odaları ve karışımın uygun terkibi deneylerle elde edilir.

Yakıtlar: Yanma odasında gazın ısıtılması için kullanılırlar. Tabii gaz en düşük korozyona sebeb olduğundan, en çok arzu edilen yakıttır. Hafif sıvı yakıtlar yanında, düşük işletme sıcaklarında ağır petrol ürünleri de kullanılabilir. Ancak bazı durumlarda yakıt önce bir muameleye tabi tutularak, yanma odasının temizliği sağlanır.

Basit bir gaz türbininin verimi, % 20 ile % 25 civarındadır. Ancak türbinden çıkan sıcak hava ile giren hava, ısıtılarak verim % 30’a kadar yükseltilebilir. Maksimum verim için lazım olan basınç oranı da bu halde azalır. Sıkıştırma anında hava soğutulursa, sıkıştırmak için gerekli olan iş azalır. Ancak verimde pek az değişiklik olur.