Como funciona uma turbina a gás?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Uma turbina a gás é um motor em que, em processo de operação contínua, o órgão principal do dispositivo (rotor) converte a energia interna do gás (em outros casos, vapor ou água) em trabalho mecânico. Neste caso, o jato da substância de trabalho atua sobre as pás fixadas ao redor da circunferência do rotor, colocando-as em movimento. Na direção do fluxo de gás, as turbinas são divididas em axial (o gás se move paralelamente ao eixo da turbina) ou radial (movimento perpendicular em relação ao mesmo eixo). Existem mecanismos de estágio único e de vários estágios.

Uma turbina a gás pode atuar nas pás de duas maneiras. Em primeiro lugar, é um processo ativo, quando o gás é fornecido à área de trabalho em altas velocidades. Neste caso, o fluxo de gás tende a se mover em linha reta, e a parte curva da lâmina que está em seu caminho o desvia, girando. Em segundo lugar, é um processo do tipo reativo, quando a taxa de fornecimento de gás é baixa, mas são utilizadas altas pressões. Quase não existem motores a jato em sua forma pura, pois em suas turbinas existe uma força centrífuga que atua nas pás junto com a força de reação.

Onde a turbina a gás é usada hoje? O princípio de funcionamento do dispositivo permite que seja utilizado para acionamentos de geradores de corrente elétrica, compressores, etc. Turbinas deste tipo são amplamente utilizadas no transporte (instalações de turbinas a gás de navios). Comparados aos análogos de vapor, eles têm um peso e dimensões relativamente pequenos, não requerem a disposição de uma sala de caldeiras, uma unidade de condensação.

A turbina a gás está pronta para operação rapidamente após a partida, desenvolve potência total em cerca de 10 minutos, é fácil de manter, requer pouca água para resfriamento. Ao contrário dos motores de combustão interna, não possui efeitos inerciais do mecanismo de manivela. Uma usina de turbina a gás é uma vez e meia mais curta que os motores a diesel e mais de duas vezes mais leve. Os dispositivos têm a capacidade de funcionar com combustível de baixa qualidade. As qualidades acima tornam possível considerar motores deste tipo de interesse particular para hovercraft e hidrofólios.

A turbina a gás como o principal componente do motor tem uma série de desvantagens significativas. Entre eles, nota-se alto ruído, menor que o dos motores a diesel, eficiência, curto período de operação em altas temperaturas (se o meio gasoso utilizado tiver temperatura em torno de 1100 até 750 horas em média).

A eficiência de uma turbina a gás depende do sistema em que é utilizada. Por exemplo, dispositivosusados na indústria de energia com temperatura inicial de gases acima de 1300 graus Celsius, com uma taxa de compressão de ar no compressor não superior a 23 e não inferior a 17, têm um coeficiente de cerca de 38,5% em operações autônomas. Tais turbinas não são muito difundidas e são usadas principalmente para cobrir picos de carga em sistemas elétricos. Hoje, cerca de 15 turbinas a gás com capacidade de até 30 MW operam em várias usinas termelétricas na Rússia. Em plantas multiestágio, uma eficiência muito maior (cerca de 0,93) é alcançada devido à alta eficiência dos elementos estruturais.