Türbin-Buhar Türbinleri-Su Türbinleri-Gaz Türbinleri-Hava ve Rüzgâr Türbinleri

Türbin-Buhar Türbinleri-Su Türbinleri-Gaz Türbinleri-Hava ve Rüzgâr Türbinleri




Hızla hareket etmekte olan bir akışkanla çalışan bir motor türüdür Bu akışkan su, buhar, gaz ya da hava olabilir Türbin ile öbür motor türleri arasındaki temel fark, türbinin yalnızca dönme hareketi yapabilme-sidir Türbin adı, "fırıldak gibi dönen cisim" anlamındaki Latince turbo sözcüğünden gelir Lokomotif ya da otomobil motoru gibi motorlardaki pistonlar doğrusal hareket yaparlar ve bu hareketin piston kolları ve krank milleri yardımıyla dönme hareketine çevrilmesi gerekir Türbinlerde ise buna gerek yoktur, çünkü türbinden elde edilen dönme hareketi üreteçleri, pervaneleri ve dönme hareketi yapan öbür makineleri çalıştırmaya yeterlidir 2000 yılı aşkın bir süredir kullanılmakta olan su çarkı en eski türbin tipidir (bak Su ENERJİSİ)
Modern türbinler başlıca iki türlüdür Çarpmalı türbinlerde, hızla püsküren bir akışkan (sıvı ya da gaz) bir milin çevresine yerleştirilmiş kanatlara çarpar, bu çarpmanın kuvveti ve hızı mili döndürür Tepkili türbinlerde ise, kanatların arasından büyük miktarlarda yüksek basınçlı akışkan geçirilir ve kanatlar bu akışkanın ağırlığının ya da basıncının etkisiyle döner

Buhar Türbinleri

Bir buhar türbini, silindir biçiminde koruyucu bir kılıfın içine yerleştirilmiş, rotor denen tambur biçimli döner bir milden oluşur Kazandan gelen buhar, silindirdeki memelerden geçirilerek bir buhar jeti haline getirilir ve buradan, rotora takılı bir bileziğin üzerindeki kanatlara çarptırılır Silindir buhar enerjisinin boşa gitmemesini sağlar
En iyi sonucu almak için, kanatların dönme hızının buharın memeden püskürme hızının kabaca yarısı kadar olması gerekir Yaklaşık 14 atmosfer basıncındaki buhar, memeden saniyede 600 metrenin üzerinde bir hızla püskürür Eğer türbinde tek bir kanat bileziği varsa, bu hızda gelen bir buharın tüm enerjisini alabilmek için rotorun inanılmaz bir hızda dönmesi gerekir Bu güçlüğün üstesinden gelmek için buhar rotor üzerindeki birinci kanat bileziğinden çıktıktan sonra, silindir üzerine sabit biçimde yerleştirilmiş, stator denen bir başka kanat dizisinden geçirilir Bu sabit kanat dizisi buharı ikinci bir hareketli kanat dizisine doğru yöneltir; bu hareketli diziden çıkan buhar ise bu kez ikinci bir sabit kanat dizisinden geçirilir ve bu böylece yinelenip gider Böylece, buhar hızı her bir kanat dizisinden geçişte biraz düşürülmüş ve rotorun en ucundaki son kanat dizisinden çıkışta buhar enerjisinin artık çok büyük bir bölümü alınmış olur Buharın hızı azaldıkça basınç da düşer ve bu nedenle de buhar giderek daha çok yer kaplar; dolayısıyla, çizimde gösterildiği gibi, birbirini izleyen türbin kademelerinin çapının giderek büyümesi gerekir

İngiliz mühendis ve mucit Charles Parsons' in geliştirdiği bu türbin türü, bütün dünyada elektrik santrallarındaki üreteçlerin çalıştırılmasında ve buharlı gemilerin pervanelerinin döndürülmesinde kullanılır İlk Parsons türbini 1884'te yapılmıştı Yaklaşık 7,5 kilovvatt (10 beygir gücü) gücündeki bu türbin bir elektrik üretecinin çalıştırılmasında kullanıldı {bak Parsons, Sir Charles)

Bu tür türbinler ekonomiktir, sarsıntısız ve sessiz çalışır, çok büyük boyutlarda yapılabilir 500 ve 660 megawatt (670000 ve 885000 beygir gücü) gücünde olanları yaygındır; hatta gücü 1000 megavvatt'm (1340400 beygir gücünün) üzerinde olan buhar türbinleri yapılmıştır Bugün 2000 megavvatt'lık (2680700 beygir güçlük) Parsons türbinleri tasarımlanmaktadır

İsveçli mühendis Kari Gustaf de Laval'ın (1845-1913) 1882'de geliştirmiş olduğu, tek dizi kanatlı ve yüksek hızlı küçük buhar türbinleri de vardır Laval ayrıca, yüksek hrzda dönen bu türbinle görece düşük hızlı bir pervaneyi döndürebilmek ya da bir makineyi çalıştırabilmek için, "redüktör" denen özel bir hız azaltıcı dişli çark donanımını bulmuştur {bak DİŞLİ Çark) Gemilerdeki buhar türbinlerinde hızın pervaneye aktarılırken düşürülmesi gerekir, çünkü yüksek hızlı pervaneler verimsizdir İlk türbinli gemi olan Tur-binia, Parsons tarafından tasarımlandı ve İngiltere'de Wallsend-on-Tyne'da yapıldı Bu gemide toplam 1492 kilovvatt'lık (2000 beygir gücü) güç üreten üç türbin vardı
Buhar türbinleri, yoğunlaştırıcılı ya da yoğunlaştırıcısız tipte olabilir Yoğunlaştırıcılı türbinde, türbinden çıkan buhar bir yoğunlaş-tırıcıya gider ve burada, borular içinde dolaştırılan soğuk suyla soğutulur Buhar su haline gelir; su buhardan daha az yer kapladığı için bir vakum ortamı doğar {bak isi; Vakum) Vakum buharın türbinin içinden püskürmesini sağlar Su daha sonra yeniden buhar haline getirilmek üzere kazana pompalanır
Yoğunlaştırıcısız türbinde, türbinden çıkan buhar binaların ısıtılmasında ya da bazı sanayi işlemlerinde kullanılır

Su Türbinleri




Su türbinleri temel olarak hidroelektrik enerji santrallarındaki üreteçlerin çalıştırılmasında kullanılır Çarpmak ya da tepkili tipte olabilen su türbinlerinde, yerçekimi etkisi altındaki suyun enerjisinden yararlanılır Suyun düşme yüksekliği buhar türbinlerindeki buhar basıncının karşılığıdır

Çarpmalı buhar türbinleri yüksek buhar basınçlarında kullanıldığı gibi, Pelton çarkı ya da Pelton türbini denen çarpmalı su türbinleri de 300 metrenin üstündeki düşme yüksekliklerinde kullanılır (kullanılan en büyük düşme yüksekliği 1650 metre dolayındadır) 30 ile 300 metre arasındaki düşme yükseklikleri için, Francis çarkı ya da Francis türbini denen, sabit kanatlı bir pervaneyle donatılmış tepkili türbinler kullanılır 30 metrenin altındaki düşme yükseklikleri için ise, hareketli kanatlı Kaplan türbinlerinden yararlanılır

Pelton türbininde, memelerden geçirilerek püskürtü haline getirilen yüksek hızlı su jeti, çarkın çevresine dizilmiş kepçe biçimli kanatlara çarpar Çark bir bütün olarak silindir biçiminde çelik bir koruyucu kılıf içine alınmıştır Pelton türbininin milleri genellikle yatay biçimde yerleştirilir, ama bazıları da düşey olarak monte edilebilir
Francis türbininin, kanatları eğri yüzeyli ve miline paralel olarak dizilmiş bir çarkı vardır; çark sarmal biçimli bir koruyucu kılıf içine alınmıştır Bu kılıfın iç yüzeyinde ise, suyu çarkın üzerine yönelten kılavuz kanatçıklar bulunur Bu kanatçıkların açıları ayarlanabilir ve böylece suyun akış doğrultusu değiştirilerek türbinin hızı denetlenebilir Francis türbini genellikle düşey olarak monte edilir

Kaplan türbininin, gemi pervanesine benzeyen, ama onun tersi biçimde çalışan bir çarkı vardır Bir motorun çevirdiği gemi pervanesi gemiyi ileriye doğru hareket ettirmek için suyu geriye iter; Kaplan türbininin çarkı çevresinden geçen suyun etkisiyle döner Türbin çarkının kanat açılan en iyi sonucu alacak biçimde değiştirilebilir En büyük su türbinleri, çıkış gücü 500 megavvatt'ın (670000 beygir gücünün) üzerinde olan türbinlerin bulunduğu Rusya'dadır Su türbinlerinin hızları dakikada 75 devirden 1200 devire kadar değişir

Gaz Türbinleri




Gaz türbinleri buhar ve su türbinleriyle aynı ilkeye dayalı olarak çalışır; ama bunlarda buhar ya da suyun yerini gazyağı gibi bir sıvı yakıtın ya da doğal gaz gibi bir gaz yakıtın yakılmasıyla elde edilen sıcak gazlar almıştır Sıcak gazlar bir döner kompresörle sıkıştırılarak gaz türbinine püskürtülür Gaz türbinleri İÇTEN YANMALI MOTOR maddesinde anlatılmış ve bazı yanlan da JET MOTORU maddesinde ele alınmıştır Başlangıçta uçaklar için geliştirilmiş olan gaz türbinlerinin gücü büyük ölçüde artırılmış, boyutlan büyütülmüştür Günümüzde gemilerde ve elektrik santrallarında da gaz türbinleri kullanılmaktadır

Hava ve Rüzgâr Türbinleri




Tahıl öğütmek ve su pompalamak için kullanılan yel değirmenleri, hava ya da rüzgâr türbinlerinin ilk biçimiydi Ama günümüzde pek çok başka amaç için kullanılan hava türbinleri de geliştirilmiştir
Örneğin dişçi matkapları, sıkıştırılmış havanın etkisiyle dakikada 250 bin devirle dönen çok küçük hava türbinleriyle çalışır Bir dişin bu hızda delinmesi çok çabuk tamamlanır, ayrıca bu tür bir matkapta elektrikli matkaptakinden daha az titreşim olur Yüksek dönme hızının doğurduğu sürtünmeden kaynaklanan ısınmayı önlemek için dişin üzerine su püskürtülür

Bunlar minik hava türbinleridir; ama elektrik santrallarında kullanılan dev rüzgâr türbinleri de vardır Bunlar yatay ya da düşey dönmeli ve iki ya da daha çok kanatlı olabilir Rüzgâr türbinlerini en verimli biçimde kullanabilmek için bunları değişen rüzgâr yönüne göre yeniden yöneltmeye yarayan aygıtlar geliştirilmiştir {bak RÜZGÂR ENERJİSİ)