Turbina de gas

"Microturbina" vuelve a dirigir aquí. Para las turbinas de electricidad, ver Turbina de viento. Para turbinas en general, vea Turbina.

Ejemplos de configuraciones de turbina de gas: (1) turborreactor, (2) turbohélice, (3) turboeje (generador eléctrico), alto-by-pass (4) turboventilador, (5) baja-by-pass postcombustión turboventilador.

A turbina de gas, también llamado un turbina de combustión, es un tipo de motor de combustión interna. Tiene una rotación ascendente compresor junto a un río abajo turbinay un cámara de combustión en el medio.

El funcionamiento básico de la turbina de gas es similar a la de la central eléctrica de vapor salvo que el aire se utiliza en lugar de agua. Flujos de aire atmosférico a través de un compresor Eso lo lleva a una mayor presión. Energía luego se agrega rociando combustible en el aire y detonarlo para que la combustión genera un flujo de alta temperatura. Este gas a alta presión alta temperatura entra en una turbina, donde se expande hacia abajo para el presión de escape, produciendo un salida de trabajo eje en el proceso. El trabajo del eje de la turbina se utiliza para conducir el compresor y otros dispositivos tales como un generador electrico puede acoplarse al eje. La energía que no se utiliza para el trabajo del eje que sale en el los gases de escape, para que éstos tienen una temperatura alta o una alta velocidad. El propósito de la turbina de gas determina el diseño para que la forma más conveniente de energía está maximizada. Turbinas de gas se utilizan para poder avión, trenes, naves, generadores eléctricos, o incluso tanques.

Historia

• 50: De héroe Motor)Eolípila) — Al parecer, motor de vapor del héroe fue llevado a ser no más de un juguetey así todo su potencial no realizado durante siglos.
• 1500: el "Chimenea Jack"fue dibujado por Leonardo da Vinci:: El aire caliente de un incendio se eleva a través de un rotor de turbina axial monocelulares montado en el conducto de escape de la chimenea y convirtiendo la asación escupir por el engranaje / cadena de conexión.
• 1629: chorros de vapor girar una turbina de impulso que luego condujo un trabajo sellado de fábrica por medio de un engranaje cónico, desarrollado por Giovanni Branca.
• 1678: Ferdinand Verbiest construyó un carro modelo confiando en un chorro de vapor para la energía.
  

  Bosquejo de turbina de gas de John Barber, de su patente
• 1791: una patente fue dado a John Barber, un inglés, para la primera turbina de gas verdadero. Su invento tenía la mayor parte de los elementos presentes en las turbinas de gas moderna. La turbina fue diseñada para poder un carreta motorizada.
• 1872: un motor de turbina de gas fue diseñado por Franz Stolze, pero el motor nunca funcionó bajo su propio poder.
• 1894: Señor Charles Parsons patentó la idea de impulsar una nave con una turbina de vapor y construyó un barco de demostración, la Turbinia, fácilmente la nave más rápida a flote en el momento. Este principio de propulsión es aún de alguna utilidad.
• 1895: tres 4 toneladas 100 kW Parsons se instalaron generadores de flujo radial en Cambridge Central eléctrica y utilizado para alimentar el primer plan de alumbrado eléctrico en la ciudad.
• 1899: Charles Gordon Curtis patentó el primer motor de turbina de gas en los Estados Unidos ("Aparato para generar energía mecánica", patente no. US635, 919).
• 1900: Sanford Alexander Moss presentó una tesis sobre turbinas de gas. En 1903, Moss se convirtió en ingeniero para General Electricdel Departamento de turbina de vapor Lynn, Massachusetts. Una vez allí, él aplicó algunos de sus conceptos en el desarrollo de la Turbocompresor. Su diseño utiliza una rueda pequeña turbina, impulsada por los gases de escape, para girar un sobrealimentador.
• 1903: un noruego, Ægidius Elling, fue capaz de construir la primera turbina de gas que era capaz de producir más energía que la necesaria para ejecutar sus propios componentes, que era considerado un logro en una época cuando estaba limitado conocimiento sobre aerodinámica. Uso de turbinas y compresores rotativos produjo 11 hp (masivo para esos días).
• 1906: el motor de turbina Armengaud-Lemale en Francia con cámara de combustión refrigerado por agua.
• 1910: turbina de impulso Holzwarth (combustión de pulso) alcanzó 150 kilovatios.
• 1913: Nikola Tesla las patentes de la Turbina de Tesla basado en el capa límite efecto.
• década de 1920 la teoría práctica del flujo del gas a través de pasajes se desarrolló en el más formal (y aplicable a las turbinas) teoría de gas fluya sin pasar por superficies de sustentación por Griffith AA. dando lugar a la publicación en 1926 de Una teoría aerodinámica del diseño de la turbina. Trabajo testbed diseños de turbinas axiales adecuados para la conducción de un propulsor fueron desarrollado por el real establecimiento aeronáutico demostrar la eficacia de la forma aerodinámica de las palas en 1929.
• 1930: no habiendo encontrado ningún interés de la RAF para su idea, Frank Whittle el diseño de una turbina de gas centrífugo para patentado propulsión a chorro. El primer uso exitoso de su motor fue en abril de 1937.
• 1932: BBC Brown, Boveri & Cie de Suiza empieza a vender Compresor axial y turbina turbosets como parte de la Turbo generación de vapor Caldera Velox. Siguiendo el principio de la turbina de gas, vapor evaporación los tubos se arreglan dentro de la cámara de combustión de la turbina de gas; la primera planta de Velox fue erigida en MondevilleFrancia.
• 1934: Raúl Pateras de Pescara patentado el motor de pistones libres como un generador de gas para turbinas de gas.
• 1936: Hans von Ohain y Max Hahn en Alemania estaban desarrollando sus propio motor patentado diseño.
• Whittle 1936 con otros respaldado por formas de inversión Power Jets Ltd
• 1937, la primera potencia Jets motor funciona e impresiona Henry Tizard tal que él asegura financiamiento gubernamental para su perfeccionamiento.
• 1939: first 4 MW utilidad poder generación turbina de gas de BBC Brown, Boveri & Cie para una central eléctrica de emergencia en NeuchâtelSuiza.
• 1946 Establecimiento de turbina de Gas nacional formado a partir de chorros de energía y la división de turbinas RAE unir Whittle y Hayne constantede trabajo

Teoría de operación

En una turbina de gas ideal, los gases se someten a tres Termodinámica procesos: una isentrópico compresión, un Isobárico combustión (presión constante) y una extensión isentropic. Juntos, estos componen el Ciclo de Brayton.

En una práctica turbina de gas, energía mecánica irreversible se transforma en calor cuando los gases se comprimen (en una centrífuga o axial compresor), debido a la fricción interna y turbulencia. Pasaje a través de la cámara de combustión, donde el calor se agrega la volumen específico de los aumentos de gases, es acompañada por una leve pérdida de presión. Durante la expansión en medio de las hojas del estator y del rotor de la turbina, transformación irreversible de energía se produce una vez más.

Si el dispositivo ha sido diseñado para alimentar un eje como con un generador industrial o un turbohélice, la presión de salida será lo más cercano a la presión de entrada como sea posible. En la práctica es necesario que cierta presión permanece totalmente en la salida con el fin de expulsar los gases de escape. En el caso de un motor de jet Sólo suficiente presión y energía se extrae de la corriente para accionar el compresor y otros componentes. Se aceleran los restantes gases a alta presión para proporcionar un jet que por ejemplo, puede usarse para propulsar un avión.

Ciclo de Brayton

Como con todo cíclico máquinas y motores térmicos, temperaturas de combustión pueden permitir una mayor eficiencias. Sin embargo, las temperaturas están limitadas por la capacidad de acero, níquel, cerámica u otros materiales que componen el motor para soportar las altas temperaturas y tensiones. Para combatir esto muchas turbinas cuentan con hoja de complejo sistemas de refrigeración.

Como regla general, cuanto menor sea el motor, la más alta la tasa de rotación de la shaft(s) debe ser mantener la velocidad punta. Velocidad punta hoja determina cocientes de la presión máxima que pueden obtenerse por la turbina y el compresor. Esto, a su vez, limita la potencia máxima y la eficiencia que se puede obtener por el motor. En orden de velocidad punta que permanece constante, si el diámetro de un rotor se reduce a la mitad, es duplicar la velocidad de rotación. Por ejemplo, grandes reactores funcionan alrededor de 10.000 rpm, mientras microturbinas giran tan rápido como 500.000 rpm.

Mecánicamente, turbinas de gas pueden ser considerablemente menos complejas que combustión interna motores de pistón. Turbinas simples pueden tener una pieza móvil: el conjunto eje/Compresor/turbina/alternativa-rotor (ver imagen de arriba), sin contar el sistema de combustible. Sin embargo, la fabricación de precisión requerido para componentes y aleaciones resistentes a la temperatura necesarias para la eficacia alta con frecuencia que la construcción de una turbina simple más complicados que los motores de pistón.

Turbinas más sofisticadas (como las que se encuentran en el moderno motores de jet) puede tener múltiples ejes (bobinas), cientos de láminas de turbina, las láminas movibles estator y un vasto sistema de tuberías complejas, combustores e intercambiadores de calor.

Rodamientos axiales y cojinetes de deslizamiento son una parte crítica del diseño. Tradicionalmente, han sido cojinetes hidrodinámicos aceite, o refrigerado por aire rodamientos de bolas. Estos rodamientos están siendo superados por rodamientos de aluminio, que han sido utilizados con éxito en microturbinas y unidades de potencia auxiliar.

Tipos de turbinas de gas

Motores de jet

Un turborreactor típica turbina de flujo axial, la J85, secciona para la pantalla. Flujo queda bien, multietapa compresor en izquierda, centro de cámaras de combustión, turbina de dos etapas de derecha.

Deairbreathing motores de jet optimizadas para producir empuje de los gases de escape o de turbinas de gas ventiladores entubados conectados a las turbinas de gas. A menudo son llamados reactores que producen impulso desde el impulso directo de los gases de escape turborreactores, mientras que aquellos que generan empuje con la adición de un ventilador canalizado a menudo son llamados Turboventiladores o (raramente) fan-jets.

Turbinas de gas también se utilizan en muchos cohetes de propulsor líquidos, las turbinas de gas se utilizan para poder un Turbobomba para permitir el uso de tanques livianos de baja presión, que ahorra considerable masa seca.

Motores turbopropulsados

A turbohélice motor es un tipo de motor de turbina que acciona una hélice de avión externo utilizando un engranaje de reducción. Motores turbopropulsados se utilizan generalmente en pequeños aviones subsónicos, pero algunos grandes aeronaves civiles y militares, tales como la Airbus A400M, Lockheed L-188 Electra y Tupolev Tu-95, también han utilizado el poder de turbohélice.

Turbinas de gas aeroderivadas

Diagrama de una alta presión lámina de turbina

Aeroderivatives también se utilizan en la generación de energía eléctrica debido a su habilidad para cerrar y manejar los cambios de carga más rápido que las máquinas industriales. También se utilizan en la industria de Marina para reducir peso. El General Electric LM2500, General Electric LM6000, Rolls-Royce RB211 y Rolls-Royce Avon son modelos comunes de este tipo de máquina.

Aficionado de las turbinas de gas

Un número creciente de gas turbinas se utilizan o incluso construido por los aficionados.

En su forma más simple, son turbinas comerciales adquiridas a través de excedentes militares o ventas de desguace, luego operadas para mostrar como parte de la afición de la recogida de motor. En su forma más extrema, los aficionados han incluso reconstruido motores más allá de la reparación profesional y luego usaron para competir por el Récord de velocidad.

La forma más simple de turbina de gas construida por la propia emplea un automotor Turbocompresor como el componente principal. Una cámara de combustión es fabricada y sondeó entre el compresor y las secciones de la turbina.

También se construyen turborreactores más sofisticados, donde su empuje y peso ligero son suficientes para aeromodelismo de gran potencia. El Schreckling diseño construye el motor entero de las materias primas, incluyendo la fabricación de una rueda de compresor centrífugo de madera contrachapada, epoxi y filamentos de fibra carbono envuelto.

Varias empresas pequeñas ahora fabrican pequeñas turbinas y piezas para el aficionado. Más turborreactor alimentado los aviones están usando estas microturbinas semi comerciales y, en lugar de un Schreckling-como página de inicio-construya.

Unidades de potencia auxiliar

APUs son pequeñas turbinas de gas diseñadas para suministrar energía a las máquinas más grandes, móviles, tales como una avión. Proveen:

• aire comprimido para aire acondicionado y ventilación,
• potencia de arranque de aire comprimido para mayores motores de jet,
• energía mecánica (eje) a una caja de engranajes para conducir con accesorios o iniciar grandes motores de jet, y
• eléctricas, hidráulicas y otras fuentes de transmisión de energía a dispositivos remotos de la APU consumidores.

Turbinas de gas industriales para la generación de energía

Turbinas de gas GE H serie potencia generación: en ciclo combinado configuración, este 480-megavatios unidad tiene un clasificado eficiencia térmica del 60%.

Turbinas de gas industriales difieren de diseños aeronáuticos en los marcos, los cojinetes, y blading son de construcción más pesada. También son mucho más estrechamente integrada con los dispositivos alimentan — a menudo un generador electrico— y el equipo de secundaria-energía que se utiliza para recuperar energía residual (en gran medida calor).

Oscilan en tamaño desde plantas móviles portátiles hasta enormes, complejos sistemas de más de cien toneladas alojados en edificios de tamaño de bloque. Cuando la turbina se utiliza únicamente para la energía del eje, su eficiencia térmica es la marca de 30%. Esto puede causar un problema en el que es más barato comprar electricidad que to quemar el combustible. Por lo tanto muchos motores se utilizan en configuraciones de CHP (combinada de calor y electricidad) que pueden ser lo suficientemente pequeñas como para ser integrado en portable contenedor configuraciones.

Turbinas de gas puede ser particularmente eficaces — hasta al menos el 60%, cuando el calor residual de la turbina es recuperado por un generador de vapor de recuperación de calor para alimentar una turbina de vapor convencional en un ciclo combinado configuración. También se pueden ejecutar un cogeneración configuración: los gases de escape se utiliza para el espacio o la calefacción por agua, o unidades de un enfriadora de absorción para enfriar el aire y aumentar la potencia de salida, tecnología conocida como Refrigeración por aire de entrada de la turbina.

Otra ventaja importante es su capacidad de ser enciende y apaga en pocos minutos, suministro de energía durante el pico o no programada, la demanda. Desde centrales de ciclo simple (turbina de gas solamente) son menos eficientes que las centrales de ciclo combinado, se utilizan generalmente como enarbolar centrales, que operan en cualquier lugar de varias horas diarias a las pocas horas docenas al año — dependiendo de la demanda de electricidad y la capacidad de generación de la región. En áreas con escasez de carga base y a raíz de la planta de energía de la carga capacidad o con los costos de combustible baja, un motor de turbina de gas puede funcionar regularmente más horas del día. Una turbina de gas de ciclo simple grande típicamente produce 100 a 400 megavatios de energía eléctrica y tiene 35 – 40% eficiencia térmica.

Turbinas de gas industriales de accionamiento mecánico

Turbinas de gas industriales que se usan exclusivamente para accionamiento mecánico o utilizadas en colaboración con un generador de vapor de recuperación difieren de electrógeno que a menudo son más pequeñas y presentan un diseño de doble eje en comparación con eje único. La gama de potencia varía de 1 megavatio hasta 50 megavatios. Estos motores están conectados directamente o a través de una caja de engranajes para montaje de un compresor o bomba. La mayoría de las instalaciones se utiliza en las industrias de petróleo y gas. Aplicaciones de accionamiento mecánico aumentarán la eficiencia en torno al 2%.

Plataformas de petróleo y Gas requieren estos motores compresores de accionamiento para inyectar gas en los pozos para forzar aceite a través de otro calibre, o para comprimir el gas para el transporte. También se usan para proporcionar energía para la plataforma. Estas plataformas no necesitan utilizar el motor en colaboración con un sistema CHP debido a llegar el gas a un costo muy reducido (a menudo sin quemar gas). Las mismas empresas utilizan conjuntos de bomba para conducir los líquidos a la tierra y a través de gasoductos en varios intervalos.

Almacenamiento de energía del aire comprimido

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Un desarrollo moderno busca mejorar la eficiencia de otra manera, separando el compresor y la turbina con una tienda de aire comprimido. En una turbina convencional, hasta mitad de la energía generada se utiliza el compresor de conducción. En una configuración de almacenamiento de energía de aire comprimido, energía, tal vez de un parque eólico o comprado en el mercado abierto en un momento de baja demanda y precios más bajos, se utiliza para conducir el compresor y el aire comprimido liberado para operar la turbina cuando sea necesario.

Motores de aviación

Turboeje los motores se utilizan a menudo para trenes de compresión de disco (por ejemplo en estaciones de bombeo de gas o plantas de licuefacción de gas natural) y se utilizan para alimentar a casi todos los helicópteros modernos. El eje principal lleva el compresor y la turbina de alta velocidad (a menudo denominada la Generador de gas), mientras que un segundo eje lleva la turbina de baja velocidad (una turbina de potencia o turbina de rueda libre en los helicópteros, sobre todo, porque la turbina de gas generador gira por separado de la turbina de potencia). En efecto la separación del generador de gas, mediante un acoplamiento fluido (los gases de combustión calientes de ricos en energía), de la turbina de potencia es análoga a un de transmisión automotriz acoplamiento fluido. Este arreglo se utiliza para aumentar la flexibilidad de potencia con los mecanismos de control asociado muy fiable.

Radial de las turbinas de gas

Artículo principal: Turbina radial

En 1963, Jan Mowill inició el desarrollo de Kongsberg Våpenfabrikk en Noruega. Varios sucesores han hecho buen progreso en el perfeccionamiento de este mecanismo. Debido a una configuración que mantiene el calor lejos de determinados rodamientos se mejora la durabilidad de la máquina mientras la turbina radial se empareja bien en el requisito de velocidad.

Motores de jet de escala

Motores de jet de escala son reducidos versiones de este motor temprano de escala completa

También conocido como turbinas de gas en miniatura o micro-jets.

Con esto en mente el pionero de los modernos Jets Micro, Kurt Schreckling, produjo uno de microturbinas primeras del mundo, el FD3/67. Este motor puede producir hasta 22 Newton de empuje y pueden ser construidos por personas con mentalidad más mecánicamente con herramientas básicas de ingeniería, tales como un torno de metal.

Microturbinas

También conocido como:

• Turbo alternadores
• Turbogenerador

Microturbinas se promociona para generalizado en energía distribuida y calor y energía combinados aplicaciones. Son una de las tecnologías más prometedoras para la alimentación vehículos eléctricos híbridos. Van desde unidades de mano produce menos de un kilovatio, tamaño a comercial sistemas que producen decenas o cientos de kilovatios. Principios básicos de la microturbina se basan en combustión micro.

Parte de su éxito reclamado se dice que es debido a los avances en electrónica, que permite la interconexión con la red eléctrica comercial y operación desatendida. Tecnología de conmutación electrónica de potencia elimina la necesidad para el generador que desea sincronizar con la red eléctrica. Esto permite que el generador que se integrará con el eje de la turbina y doble como el motor de arranque.

Microturbina sistemas tienen muchas ventajas reivindicadas por motor alternativo generadores, tales como mayor cociente del energía-a-peso, bajas emisiones y pocos o sólo una parte móvil. Las ventajas son que se pueden diseñar con Microturbinas rodamientos de aluminio y funcionamiento sin aceite lubricante, de aire-enfriamiento refrigerantes u otros materiales peligrosos. Sin embargo los motores reciprocantes general son todavía más baratos cuando se consideran todos los factores. Microturbinas también tienen una ventaja adicional de contar con la mayoría del calor inútil contenida en los gases de escape relativamente alta temperatura por lo que es más simple capturar, mientras que el calor residual de los motores de pistones se divide entre su escape y sistema de enfriamiento.

Sin embargo, los generadores de motor alternativo son más rápidos responder a cambios en la demanda de potencia de salida y suelen ser un poco más eficientes, aunque está aumentando la eficiencia de microturbinas. Microturbinas también perder eficacia más niveles de baja potencia que los motores de pistones.

Motores de pistones suelen utilizar simple aceite de motor (diario) rodamientos. Tamaño de las turbinas de gas utilizan a menudo los rodamientos de bolas. Las temperaturas de 1000° C y altas velocidades de microturbinas hacen aceite de lubricación y rodamientos de bolas impráctico; requieren cojinetes de aire o posiblemente cojinetes magnéticos.

Cuando se utiliza en los vehículos eléctricos de rango extendido el inconveniente de rendimiento estático es irrelevante, puesto que la turbina de gas se puede ejecutar en o cerca de máxima potencia, conduciendo un alternador para producir electricidad para los motores de la rueda, o para las baterías, según corresponda al estado de velocidad y la batería. Las baterías actúan como un "buffer" (almacenamiento de energía) en la entrega de la cantidad necesaria de energía para los motores de la rueda, respuesta del acelerador de representación de la turbina de gas completamente irrelevante.

No hay, además, para una caja de cambios significativo o velocidad variable; girar un alternador a comparativamente altas velocidades permite un alternador más pequeño y ligero que de lo contrario sería el caso. El cociente del energía-a-peso superior de la turbina de gas y su caja de cambios de velocidad fija, permite una mucho más ligera fuerza motriz que en tales híbridos como el Toyota Prius (que utilizan un motor de gasolina de 1.8 litros) o el Chevrolet Volt (que utiliza un motor de gasolina de 1,4 litros). Esto a su vez permite un peso pesado de baterías para ser llevado, que permite una mayor gama eléctrica sólo. Alternativamente, el vehículo puede usar más tipos de baterías como las baterías de plomo (que están más baratas comprar) o tipos más seguros de baterías tales como Hierro-de fosfato de litio.

Cuando se utilizan turbinas de gas en vehículos eléctricos de autonomía extendida, como los previstos por Land-Rover/Range-Rover en conjunción con Bladon o Jaguar también en colaboración con Bladon, no importa la respuesta muy pobre de estrangulación (su alto momento de inercia rotacional), porque la turbina de gas, que pueden ser vueltas a 100.000 rpm, no es directa, mecánicamente conexión a las ruedas. Fue esta pobre respuesta estrangulación que tan acosado 1960 Rover propulsadas por turbina de gas prototipo automóvil, que no tenía la ventaja de un tren de impulsión eléctrica intermedio para proporcionar picos de energía repentina cuando exigió por el conductor.

Turbinas de gas aceptar combustibles más comerciales, tales como gasolina, gas natural, propano, diesel, y queroseno así como combustibles renovables tales como E85, biodiesel y biogás. Sin embargo, cuando se ejecuta en petróleo o diesel, a partir a veces requiere la ayuda de un producto más volátil como el gas propano - aunque la nueva tecnología de kero-start puede permitir incluso microturbinas alimentada en queroseno a empezar sin gas propano.

Microturbina diseños consisten generalmente en una sola etapa compresor radial, una sola etapa turbina radial y un recuperador. Recuperadores son difíciles para diseñar y fabrican porque operan bajo alta presión y temperatura diferenciales. Calor del escape puede utilizarse para calefacción por agua, espacio de calefacción, procesos de secado o refrigeradores de absorción, que crean frío para el aire acondicionado de energía térmica en lugar de energía eléctrica.

Las eficiencias típicas microturbina son 25 a 35%. Cuando en una producción combinada de calor y energía cogeneración sistema de eficiencias superiores al 80% comúnmente se alcanzan.

MIT comenzó su proyecto de motor de turbina milímetros tamaño en mitad de la década de 1990 cuando necesita profesor de Aeronáutica y astronáutica Alan H. Epstein considera la posibilidad de crear una turbina personal que será capaz de satisfacer todas las demandas de una persona moderna eléctricas, así como una gran turbina puede satisfacer las demandas de electricidad de una ciudad pequeña.

Se han producido problemas con la disipación de calor y rodamientos de alta velocidad en estas nuevas microturbinas. Además, su eficacia esperada es un 5-6% muy bajo. Según el profesor Epstein, actual comerciales baterías recargables de ion-litio entregan sobre 120-150 W·h/kg. Turbina del MIT milímetros tamaño entregará 500-700 W·h/kg en el corto plazo, subiendo a 1200-1500 W∙h/kg en el largo plazo.

Una microturbina similar construida en Bélgica tiene un diámetro de rotor de 20 mm y se espera que produzca alrededor de 1000 w.

Combustión externa

La mayoría de las turbinas de gas son motores de combustión interna, pero también es posible fabricar una turbina de gas de combustión externa que es, efectivamente, una versión de la turbina de un motor de aire caliente. Esos sistemas se indican generalmente como EFGT (externamente despedido turbina de Gas) o IFGT (indirectamente despedido turbina de Gas).

Combustión externa se ha utilizado con el propósito de utilizar carbón pulverizado o finamente molido biomasa (por ejemplo, serrín) como combustible. En el sistema indirecto, un Intercambiador de calor es usado y sólo aire limpio con ni viajes de productos de combustión a través de la turbina de potencia. El eficiencia térmica es más baja en el tipo indirecto de combustión externa; Sin embargo, las láminas de turbina no están sujetos a los productos de combustión y mucho más bajos son capaces de utilizar combustibles de calidad (y por lo tanto más baratos).

Cuando se utiliza la combustión externa, es posible utilizar el aire de escape de la turbina como el aire de combustión primaria. Esto reduce eficazmente las pérdidas de calor global, aunque las pérdidas de calor asociadas con el tubo de escape de combustión siguen siendo inevitables.

Turbinas de gas de ciclo cerrado basado en helio o dióxido de carbono supercrítico también prometedoras para el uso con futura solar de alta temperatura y generación de energía nuclear.

Turbinas de gas en vehículos de superficie

El 1950 Rover JET1

El 1967 STP aceite tratamiento especial en exhibición en el Indianapolis Motor Speedway Hall of Fame Museum, con la Pratt & Whitney turbina de gas que se muestra.

UN 1968 HOWMET TX, el coche de carreras sólo propulsadas por turbina de haber ganado una carrera.

Turbinas de gas se utilizan a menudo en naves, locomotoras, helicópteros, tanquesy en menor medida, en coches, autobuses y motocicletas.

Una ventaja clave de chorros y turbopropulsores para la propulsión de aviones - su rendimiento superior a gran altitud en comparación con motores de pistón, particularmente aspiración natural ones - es irrelevante en la mayoría de las aplicaciones del automóvil. Su ventaja del energía-a-peso, aunque menos crítica que por avión, sigue siendo importante.

Turbinas de gas ofrecen un motor de gran potencia en un paquete muy pequeño y ligero. Sin embargo, no son tan sensibles y eficientes como motores de pistón pequeño sobre la amplia gama de la RPM y poderes necesarios en aplicaciones vehiculares. En vehículos híbridos de serie, como los conducción motores eléctricos son mecánicamente separados de la electricidad que genera el motor, la capacidad de respuesta, bajo rendimiento a baja velocidad y baja eficiencia en los problemas de baja potencia son mucho menos importantes. La turbina se puede ejecutar en una velocidad óptima para su potencia y las baterías y ultracapacitores puede suministrar energía cuando sea necesario, con el motor de ciclos de encendido y apagado para ejecutarlo sólo con alta eficiencia. La aparición de la transmisión continuamente variable también puede aliviar el problema de la capacidad de respuesta.

Turbinas eólicas han sido históricamente más caros de producir que motores de pistón, aunque esto es en parte porque los motores han sido producidos en masa en grandes cantidades durante décadas, mientras que los motores de turbina de gas pequeñas rarezas; Sin embargo, las turbinas son producidas en serie en forma estrechamente relacionada de la Turbocompresor.

El turbocompresor es básicamente una turbina de gas radial del eje libre compacto y simple que es impulsada por el motor pistón gas de escape. Las unidades de la rueda de turbina centrípeta un compresor centrífugo rueda a través de un eje de rotación común. Esta rueda impulsa la toma de aire del motor en un grado que puede controlarse por medio de un válvula de derivación o modificando dinámicamente la geometría de la cubierta de la turbina (como en un VGT Turbocompresor). Sirve principalmente como un dispositivo de recuperación de energía que convierte una gran cantidad de otro modo desperdiciado térmica y energía cinética en motor impulso.

Motores turbo-compuesto (en realidad empleado en algunos camiones) están equipados con golpe hacia abajo de las turbinas que son similares en diseño y apariencia a un turbocompresor excepto el eje de la turbina se mecánico o hidráulico conectado al cigüeñal del motor en lugar de un compresor centrífugo, proporcionando energía adicional en lugar de aumentar. Mientras que el turbocompresor es una turbina de presión, una turbina de recuperación de energía es una velocidad uno.

Vehículos de pasajeros (coches, motos y autobuses)

Un número de experimentos se han realizado con turbina de gas alimentada automóviles, el más grande de Chrysler. Más recientemente, ha habido algún interés en el uso de motores de turbina para vehículos eléctricos híbridos. Por ejemplo, un consorcio liderado por la empresa microturbina de gas Bladon Jets ha asegurado la inversión de la Technology Strategy Board para desarrollar un Ultra ligero gama Extender (ULRE) para la próxima generación de vehículos eléctricos. El objetivo del consorcio, que incluye el fabricante de automóviles de lujo Jaguar Land Rover y empresa eléctrica de la máquina líder SR unidades, es producir el primer comercialmente viable - y el medio ambiente - turbina de gas generador diseñado específicamente para aplicaciones de automoción.

El turbocompresor común para motores diesel o gasolina es también un derivado de la turbina.

Coches del concepto

La primera investigación seria de la utilización de una turbina de gas en autos fue en 1946 cuando dos ingenieros, Robert Kafka y Robert Engerstein de Carney Associates, una firma de ingeniería de Nueva York, idearon el concepto donde un diseño de motor de turbina compacta única podría proporcionar la energía para un coche de paseo de rueda trasera. Después de un artículo aparecido en Divulgación científica, no había más trabajo, más allá de la etapa de papel.

En 1950, ingeniero jefe y diseñador F.R. Bell Maurice Wilks de los fabricantes de automóviles británico Rover dio a conocer el primer coche accionado con un motor de turbina de gas. El two-seater JET1 tenía el motor colocado detrás de los asientos, las rejillas de entrada a cada lado del coche de aire y salidas en la parte superior de la cola de escape. Durante las pruebas, el coche alcanzó velocidades de 140 km/h (87 mph), a una velocidad de turbina de 50.000 rpm. El auto se quedó en gasolina, parafina (keroseno) o diesel aceite, pero problemas de consumo de combustible resultó insuperable para un coche de producción. Está en exhibición en el Londres Museo de la ciencia.

Un coche francés turbina accionado, el Socema-Gregoire, fue exhibido en el octubre de 1952 Salón del automóvil de París. Fue diseñado por el ingeniero francés Jean Albert Grégoire.

El primer coche de turbina accionado construido en los Estados Unidos era el GM Firebird I las evaluaciones que inició en 1953. Mientras que las fotos del pájaro de fuego indicaría que la turbina es empuje propulsan el auto como un avión, la turbina de hecho llevó a las ruedas traseras. El Firebird 1 nunca fue como un coche de pasajeros comerciales serias y fue construida exclusivamente para la prueba de evaluación y con fines de relaciones públicas.

A partir de 1954 con una modificada Plymouth, el fabricante de automóviles estadounidense Chrysler demostró varias turbina de gas de prototipo-accionado los coches de la década de 1950 a través de los años 80 tempranos. Chrysler construyó 50 Coches Chrysler turbina en 1963 y realizó el único ensayo de consumo de coches propulsadas por turbina de gas. Cada una de sus turbinas emplea un único giratorio recuperador, conocido como un regenerador incrementó significativamente la eficiencia.

En 1954 FIAT dio a conocer un coche de concepto con un motor de turbina llamado Fiat Turbina. Este vehículo mirando como un avión con ruedas, utiliza una combinación única de jet de empuje y el motor de las ruedas de conducción. Velocidades de 282 km/h (175 mph) fueron reclamadas.

El original General Motors Firebird fue una serie de coches del concepto desarrollada para el 1953, 1956 y 1959 Motorama auto muestra, impulsado por las turbinas de gas.

Toyota demuestra varios coches de concepto de turbina de gas alimentado tales como la Híbrido de turbina de gas del siglo en 1975, el Deportes 800 híbrido de turbina de Gas en 1979 y la GTV en 1985. No hay vehículos de producción fueron hechos. El motor GT24 se exhibió en 1977 sin un vehículo.

La ficción Batmobile a menudo se dice que ser alimentado por una turbina de gas o un motor de jet. El vehículo de los años sesenta televisión Mostrar decía para ser propulsado por un motor de turbina, con un sistema de frenos de paracaídas. Para el 1989 Batman película, el Departamento de producción construyó un vehículo de trabajo turbina para el Batimóvil prop. Su capacidad de combustible, sin embargo, fue al parecer sólo para 15 segundos de uso en un momento.

En la década de 1990 Volvo introdujo el Volvo concepto ambiental Car(ECC) que era una turbina de gas alimentada coche híbrido.

En 1993 General Motors introdujo la primera turbina de gas comercial alimentada vehículo híbrido— como un funcionamiento de producción limitada de la Híbrido de serie EV-1. A Williams International turbina kW 40 condujo un alternador que accionado eléctrico del batería Powertrain. El diseño de la turbina incluyó un recuperador. Más adelante en GM 2006 entró en el Coche de concepto EcoJet proyecto con Jay Leno.

En el Salón del automóvil de París 2010 Jaguar demostró su Jaguar C - X 75 coche de concepto. Esta accionado eléctricamente Supercar tiene una velocidad máxima de 204 km/h (328 km/h) y puede ir de 0 a 62 mph (0 a 100 km/h) en 3,4 segundos. Utiliza baterías de iones de litio para alimentar 4 motores eléctricos que se combinan para producir unos 780 bhp. Lo hará alrededor de 100 millas con una sola carga de las baterías, pero además utiliza un par de turbinas de Gas Bladon Micro para volver a cargar las baterías ampliando la gama a unas 560 millas.

Coches de carreras

El primer coche de carreras (en concepto solamente) equipado con una turbina fue en 1955 por un grupo de la fuerza aérea estadounidense como un proyecto de la afición con una turbina les prestó por Boeing y una carrera de coches propiedad de Firestone Tire & Rubber company. La primera carrera de coches equipados con una turbina para la meta de la carrera real era de Rover y la BRM Fórmula uno equipo unieron sus fuerzas para producir el Rover-BRM, un Coupé de turbina de gas alimentado, que entró en la 1963 24 horas de Le Mans, impulsado por Colina de Graham y Richie Ginther. Se promediaron 107,8 mph (173,5 km/h) y tenía una velocidad máxima de 142 mph (229 km/h). Heppenstall estadounidense Ray se unió a Howmet Corporation y McKee ingeniería juntos para desarrollar su propio coche deportivo de turbina de gas en 1968, el HOWMET TX, que funcionaron eventos varios americanos y europeos, incluyendo dos gana y también participó en la 1968 24 horas de Le Mans. Los coches usados Continental turbinas de gas, que eventualmente establecer seis FIA récord de velocidad para coches propulsadas por turbina de la tierra.

Para abrir carreras de rueda, 1967 es revolucionario Turbocar STP-Paxton por carreras y leyenda empresarial Andy Granatelli e impulsada por Parnelli Jones Casi ganó el 500 millas de Indianápolis; el Pratt & Whitney ST6B-62 coche turbina accionada fue casi una vuelta por delante el 2do lugar cuando un cojinete de la caja de cambios no sólo tres vueltas de la meta. Al año siguiente el STP Lotus 56 turbina coche ganó la posición de poste 500 de Indianápolis aunque nuevas reglas restricción drásticamente la entrada de aire. En 1971 Lotus principal Colin Chapman introdujo el Loto 56B Coche F1, accionado por un Pratt & Whitney STN 6/76 turbina de gas. Chapman tenía una reputación de construir radicales ganador del Campeonato de autos, pero tuvo que abandonar el proyecto porque había demasiados problemas con retraso en el Turbo.

Autobuses

La llegada de la Microturbinas Capstone ha llevado a varios diseños de autobús híbrido, a partir de VH-1 por AVS de Chattanooga, Tennessee en 1999 y estrechamente seguido por Ebus y ISE investigación en California, y DesignLine Corporation en Nueva Zelandia (y más tarde Estados Unidos). Híbridos de turbina AVS estaban plagadas de problemas de confiabilidad y control de calidad, resultando en liquidación de AVS en 2003. El diseño más acertado de Designline ahora funciona en 5 ciudades de seis países, con más de 30 autobuses en operación en todo el mundo y el orden de varios cientos entregando a Baltimore y NYC.

Brescia Italia está utilizando autobuses híbridos serial desarrollados por microturbinas en las rutas a través de las secciones históricas de la ciudad.

Motocicletas

El MTT turbina SUPERBIKE apareció en el año 2000 (por lo tanto la designación de Superbike Y2K por MTT) y es la primera producción motocicleta accionado por un motor de turbina - en concreto, un motor Rolls-Royce Allison modelo 250 con turbinas, produciendo unos 283 kW (380 bhp). Velocidad-probado a 365 km/h o mph 227 (según algunas historias, el equipo de prueba corrió fuera de la carretera durante la prueba,) posee el récord mundial Guinness para la motocicleta de producción más potente y motocicleta de producción más cara, con un precio de US$ 185, 000.

Trenes

Artículos principales: Locomotora eléctrica de la turbina de gas y Tren de turbina de gas

Varias clases de locomotoras han sido accionadas por turbinas de gas, la más reciente encarnación siendo Bombardieres JetTrain.

Tanques

Marines del 1er Batallón de tanques de carga un Honeywell AGT1500 turbina multi combustible en el tanque en Camp Coyote, Kuwait, febrero de 2003.

La división de desarrollo del ejército alemán, el Heereswaffenamt (Tablero de artillería de ejército), estudió un número de motores de turbina de gas para su uso en tanques a partir de mediados de 1944. Los primeros motores de turbina de gas utilizados para el vehículo blindado de combate GT 101 se instaló en la Tanque de Pantera. El segundo uso de una turbina de gas en un vehículo blindado de combate fue en 1954 cuando una unidad de PU2979, desarrollada específicamente para los tanques de C. A. Parsons & Co., fue instalado y probado en un británico Tanque de conquistador. El Stridsvagn 103 fue desarrollado en la década de 1950 y fue el primer tanque de batalla principal producidos en serie para utilizar un motor de turbina. Desde entonces, han utilizado como motores de turbina de gas APUs en algunos tanques y como principales usinas en soviéticos/rusos T-80 y Estados Unidos M1 Abrams tanques, entre otros. Son más ligeros y más pequeños que Diesels en la misma potencia sostenida salida pero los modelos instalados hasta la fecha son menos eficientes de combustible que el diesel equivalente, especialmente al ralentí, que requieren más combustible para lograr la misma gama de combate. Sucesivos modelos de M1 han abordado este problema con baterías o generadores secundarios para alimentar sistemas del tanque mientras que es inmóvil, ahorro de combustible mediante la reducción de la necesidad de la turbina principal de ralentí. Los T-80 pueden montar tres tambores de combustible externo grande para ampliar su alcance. Rusia ha detenido la producción del T-80 a favor del motor diesel T-90 (basado en el T-72), mientras que Ucrania ha desarrollado el motor diesel T-80UD y T-84 con casi el poder del tanque de turbina de gas. Los franceses Leclerc Central eléctrica diesel de MBT ofrece el híbrido "Hyperbar" sobrealimentación sistema, donde turbocompresor del motor completamente se sustituye por una pequeña turbina de gas que también funciona como un diesel asistido escape turbocompresor, permitiendo control de nivel de impulso del motor RPM-independiente y un altos picos de presión impulso a alcanzar (que con turbocompresores ordinarias). Este sistema permite un desplazamiento más pequeño y ligero motor a ser utilizado como central eléctrica del tanque y efectivamente elimina retraso en el Turbo. Esta turbina de gas/turbocompresor especial también puede funcionar independientemente del motor principal como un APU ordinario.

Una turbina es teóricamente más fiable y fácil de mantener que un motor de pistón, ya que tiene una construcción más simple con menos partes móviles, pero en la práctica, partes de turbinas experimentan una mayor tasa de desgaste debido a sus altas velocidades de trabajo. Las láminas de turbina son muy sensibles al polvo y arena fina, para que en las operaciones del desierto los filtros de aire deben ser instalado y cambió varias veces al día. Un filtro ajustado incorrectamente, o un fragmento de bala o cáscara que perfora el filtro, puede dañar el motor. Motores de émbolo (especialmente si Turbo) también necesitan filtros cuidados, pero son más fuertes si el filtro falla.

Como más modernos motores diesel usados en tanques, turbinas de gas son generalmente múltiples motores.

Aplicaciones marinas

Naval

La turbina de Gas de MGB 2009

Turbinas de gas se utilizan en muchos buques navales, donde son valoradas por su alto cociente del energía-a-peso y sus naves resultante de la aceleración y capacidad de ponerse en marcha rápidamente.

Fue el primer buque naval de turbina de gas la Marina de guerra reales Barco de motor Gun MGB 2009 (anteriormente MGB 509) se puede convertir en 1947. Metropolitanas-Vickers montar su F2/3 motor de jet con una turbina de potencia. El Barco de vapor pistola Grey Goose fue convertido a turbinas a gas Rolls-Royce en 1952 y opera como tal desde 1953. El Clase rápida de patrulleras en negrilla Pionero audaz y Pathfinder negrita construida en 1953 fueron las primeras naves creadas específicamente para la propulsión de turbina de gas.

La primera gran escala, parcialmente turbina de gas alimentado barcos eran de la marina real Tipo 81 (Clase de tribal) fragatas con vapor combinada y gas centrales eléctricas. El primero, HMS Ashanti fue encargado en 1961.

El Marina de guerra alemana lanzó el primer Köln-clase Fragata en 1961 con 2 Brown, Boveri & Cie el primero de turbinas de gas en el mundo combinada diesel y gas sistema de propulsión.

El Marina danesa tenía 6 Søløven clase torpederos (la versión de exportación de los británicos Lancha rápida de clase valiente) en servicio desde 1965 a 1990, que tenían 3 Bristol Proteus (más adelante RR Proteus) Marina turbinas de Gas nominal de 9.510 kW (12.750 shp) combinado, más dos General Motors Motores diesel, clasificada a 340 kW (460 shp), para la mejor economía de combustible en velocidades mas lentas. Y también produjeron 10 Willemoes clase Torpedo / botes de misiles guiados (en servicio desde 1974 a 2000) que tenía 3 Rolls Royce Turbinas de Gas de Proteus marinos también clasificado en 9.510 kW (12.750 shp), igual que los barcos de la clase Søløven y 2 motores Diesel General Motors, nominal de 600 kW (800 shp), también para la economía de combustible mejorada a velocidades lentas.

El Marina de guerra sueca producido 6 torpederos Spica-clase entre 1966 y 1967 accionado por 3 Bristol Siddeley Proteus 1282 turbinas, cada entrega de 3.210 kW (4.300 shp). Más tarde se les unieron por 12 naves clase actualizadas Norrköping, aún con los mismos motores. Con sus popa Tubos lanzatorpedos reemplazados por misiles antishipping sirvieron como botes de misiles hasta que el último se retiró en 2005.

El Marina finlandesa comisionaron a dos Turunmaa clase corbetas, Turunmaa y Karjala, en 1968. Fueron equipados con un 16.410 kW (22.000 shp) Rolls-Royce Olympus Turbina de gas TMB3 y tres Wärtsilä diesel marino para velocidades más lentas. Eran los barcos más rápidos en la Marina finlandesa; regularmente alcanzaron velocidades de 35 nudos y 37,3 nudos durante pruebas en el mar. El Turunmaas se pagó en 2002. Karjala Hoy es un Buque Museo en Turku, y Turunmaa sirve como un taller flotante y la formación de la nave para la Universidad Politécnica de Satakunta.

La siguiente serie de buques navales mayores fueron los cuatro canadienses Iroquois clase helicóptero de transporte destructores primero encargados en 1972. Ellos usaron 2 motores de propulsión principal ft-4, 2 motores crucero ft-12 y 3 generadores solares Saturno 750 kW.

La primera nave de turbinas de gas alimentado de Estados Unidos era el De la guardia costera de Estados Unidos Punto de Thatcher, un cortador de encargado en 1961 que fue impulsado por dos 750 kW (1.000 shp) turbinas utilizando hélices de paso controlable. El más grande Hamilton-clase Cortadores de alta resistencia, fue la primera clase de grandes cortadores para utilizar turbinas de gas, el primero de los cuales ()USCGC Hamilton) fue encargado en 1967. Desde entonces, han impulsado la De la Armada estadounidense Perry-fragatas de la clase, Spruance-clase y Arleigh Burke-clase destructores, y Ticonderoga-clase cruceros con misiles guiados. USS Makin Island, un modificado Avispa-buque de asalto anfibio de la clase, es ser el primero de la Marina de guerra buque de asalto anfibio accionado por turbinas de gas. La turbina de gas Marina opera en un ambiente más corrosivo debido a la presencia de sal marina en aire y combustible y uso de combustibles más baratos.

Civil marítima

Hasta fines de 1940 mucho el progreso en la Marina las turbinas de gas en todo el mundo tuvo lugar en el diseño de talleres oficinas y motor del constructor y desarrollo del trabajo fue conducido por los británicos Marina de guerra real y otros navíos. Mientras que el interés en la turbina de gas para propósitos marinos, tanto navales y mercantiles, continuaron aumentando, la falta de disponibilidad de los resultados de la experiencia en proyectos de turbina de gas temprana limitados operativa el número de nuevos emprendimientos en buques comerciales ser emprendido. En 1951, el petrolero Diesel-eléctrico Auris, 12.290 Tonelaje de peso muerto (DWT) se utilizó para obtener experiencia operativa con una turbina de gas de propulsión principal bajo condiciones de servicio en el mar y así se convirtió en la primera nave mercante a alta mar para ser propulsado por una turbina de gas. Construido por Espino Leslie en Hebburn-on-Tyne, Reino Unido, según planos y especificaciones elaboradas por la Empresa petrolera anglosajona y lanzado en el Reino Unido Princesa Isabelde 21 años en 1947, el barco fue diseñado con un diseño de cuarto de motor que permitiría el uso experimental del combustible pesado en uno de sus motores de alta velocidad, así como la futura sustitución de uno de sus motores diesel por una turbina de gas. El Auris operado comercialmente como una cisterna para tres-y-uno-mitad años con una unidad de propulsión diésel-eléctrica como originalmente encargado, pero en 1951 uno de sus cuatro 824 kW (1.105 bhp) motores diesel – que eran conocidos como "Fe", "La esperanza", "Caridad" y "Prudencia" - fue reemplazado por el primer motor de turbina de gas marino del mundo, un 890 kW (1.200 bhp) ciclo abierto gas turbo-alternador construido por la empresa Thomson-Houston británica en Rugby. Tras las pruebas exitosas frente a las costas de Northumbria, el Auris en octubre de 1951 con destino a zarpar de Hebburn-on-Tyne Port Arthur en los Estados Unidos y luego Curacao en el Caribe Sur, regresando a Avonmouth después de 44 días en el mar, completar exitosamente su travesía transatlántica histórica. Durante este tiempo en el mar la turbina de gas quemado de combustible diesel y operado sin parada involuntaria o dificultad mecánica de cualquier tipo. Posteriormente visitó Swansea, casco, Rotterdam, Oslo y Southampton, cubriendo un total de 13.211 millas náuticas. El Auris Entonces tenía todas sus plantas de poder reemplazados con un 3.910 kW (5.250 shp) acoplado directamente a la turbina de gas para convertirse en la primera nave civil para funcionar únicamente con una potencia de la turbina de gas.

A pesar del éxito de este viaje experimental temprano la turbina de gas no era reemplazar el motor diesel como la planta de propulsión para grandes buques mercantes. A velocidad crucero constante del motor diesel no tenía simplemente pares en el área vital de la economía de combustible. La turbina de gas tuvo más éxito en los buques de la armada real y las otras flotas navales del mundo donde se requieren rápidos y bruscos cambios de velocidad por buques de guerra en acción.

El Comisión Marítima de Estados Unidos estaban buscando opciones para actualizar WWII Barcos Liberty, y turbinas de gas para trabajo pesado fueron uno de los seleccionados. En 1956 la Sargento John era alargado y equipado con un General Electric 4.900 kW (6.600 shp) HD turbina de gas, engranaje de reducción y un hélice de paso variable. Funcionó por 9.700 horas usando el combustible residual para 7.000 horas. El éxito de este ensayo abrió el camino para un desarrollo más por GE sobre el uso de turbinas de gas de HD para uso marino con combustibles pesados. El Sargento John fue desechado en 1972 en Portsmouth PA.

Boeing lanzó su primera pasajeros chorro de agua-propulsado aerodeslizador Boeing 929, en abril de 1974. Esas naves fueron accionadas por twin Allison turbinas de gas de la KF-501 serie.

Entre 1970 y 1982, operado planificada Seatrain Container Lines contenedor servicio entre los puertos de la costa este de Estados Unidos y en Europa del noroeste del Atlántico Norte con cuatro buques portacontenedores de 26.000 toneladas DWT. Esas naves fueron accionadas por twin Pratt & Whitney turbinas de gas de la serie FT 4. Las cuatro naves de la clase fueron nombradas "Euroliner", "Eurofreighter", "Asialiner" y "Asiafreighter". Tras el dramático Organización de los países exportadores de petróleo Aumentos de precios (OPEP) de mediados de la década de 1970, las operaciones fueron limitadas por aumento de los costos de combustible. Se realizó una modificación de los sistemas de motor en esas naves para permitir la quema de un grado inferior de combustible (es decir, diesel marino). Reducción de costes de combustible tuvo éxito usando un combustible sin probar diferente en una turbina de gas Marina, pero los costos de mantenimiento aumentados con el cambio de combustible. Después de 1982 las naves fueron vendidas y reinstalado con, qué pasa en el momento, era motores diesel más económicos pero el espacio de carga motor creciente tamaño reducido.

El primer ferry de pasajeros que utilizan una turbina de gas fue la GTS Finnjet, construido en 1977 y alimentado por dos Pratt & Whitney Turbinas de DLF 4C-1 FT, generando 55.000 kW (74.000 shp) y propulsión de la nave a una velocidad de 31 nudos. Sin embargo, la Finnjet también ilustra los defectos de la turbina de gas de propulsión de naves comerciales, como los altos precios de los combustibles hizo funcionamiento le improductiva. Tras cuatro años de servicio adicional los motores diesel fueron instalados en la nave para reducir costes de funcionamiento durante la temporada baja. La Finnjet también fue el primer barco con un Combinada diesel-eléctricas y gas propulsión. Es otro ejemplo del uso comercial de turbinas de gas en un barco de pasajeros Stena Linees Clase HSS fastcraft ferries. HSS clase 1500 STENA Explorer, STENA Voyager y STENA descubrimiento uso de recipientes combinado de gas y gas configuraciones de doble GE LM2500 Además de poder LM1600 de GE para un total de 68.000 kW (91.000 shp). La clase HSS 900 ligeramente más pequeña STENA Carisma, utiliza doble ABB–STAL Turbinas GT35 clasificación en 34.000 kW (46.000 shp) bruto. El STENA descubrimiento fue retirado del servicio en 2007, otra víctima de los costes de combustible demasiado alta.

En julio de 2000 la Milenio se convirtió en el primer crucero para ser propulsado por turbinas de gas, en un Turbina de vapor y Gas combinado configuración. El trazador de líneas RMS Queen Mary 2 utiliza un Combinada Diesel y turbinas de Gas configuración.

En Marina carreras aplicaciones del catamarán C5000 místico 2010 Miss GEICO utiliza dos turbinas Lycoming T-55 para su sistema de alimentación.

Avances en la tecnología

Turbina de gas la tecnología ha avanzado sostenidamente desde sus inicios y continúa evolucionando. Desarrollo está produciendo activamente tanto pequeñas turbinas a gas y motores más potentes y eficaces. Ayudando a estos avances son de diseño computarizado (específicamente CFD y Análisis de elementos finitos) y el desarrollo de materiales avanzados: Base (por ejemplo, materiales con resistencia da alta temperatura superior solo-cristal superaleaciones la exhibición rendimiento de fuerza anomalía) o recubrimientos barrera térmica proteger el material estructural de las temperaturas cada vez más altas. Estos avances permiten mayor relaciones de compresión y temperaturas de entrada de la turbina, una combustión más eficiente y mejor enfriamiento de las piezas del motor.

Dinámica de fluidos computacional (CFD) ha contribuido a mejoras sustanciales en el rendimiento y la eficiencia de los componentes del motor de turbina de Gas a través de mayor entendimiento del complejo flujo viscoso y fenómenos de transferencia de calor involucrados. Por esta razón, CFD es una de las herramientas computacionales clave utilizada en el diseño y desarrollo de gas motores de turbina.

Las eficiencias de ciclo simple tempranas de turbinas de gas prácticamente se duplicaron por la incorporación de inter-enfriamiento, regeneración (o recuperación) y recalentamiento. Estas mejoras, por supuesto, vamos a expensas de aumento inicial y los costos de operación, y no pueden ser justificados a menos que la disminución en los costos de combustible compensa el aumento en otros costos. Los precios de combustible relativamente baja, el deseo general de la industria para reducir al mínimo los costos de instalación y el tremendo aumento de la eficacia de ciclo simple a alrededor del 40 por ciento dejaron poco deseo de optar por estas modificaciones.

En el lado de las emisiones, el desafío es aumentar las temperaturas de entrada turbina mientras que al mismo tiempo reducir la temperatura de la llama pico para lograr reducir las emisiones de NOx y conocer las últimas regulaciones de emisiones. En mayo de 2011 Mitsubishi Heavy Industries alcanzó una temperatura de entrada de la turbina de 1.600 ° C en una turbina de gas 320 megavatios y 460 MW en turbinas de gas ciclo combinado aplicaciones de generación de energía en que bruto eficiencia térmica supera el 60%.

Compatible con rodamientos de aluminio se introdujeron comercialmente para turbinas de gas en la década de 1990. Estos pueden soportar más 100 mil ciclos de arranque/parada y han eliminado la necesidad de un sistema de aceite. La aplicación de la microelectrónica y conmutación de la energía tecnología han permitido el desarrollo de la generación de electricidad comercialmente viable por micro turbinas para la propulsión de vehículos y distribución.

Ventajas y desventajas de los motores de turbina de gas

Referencia para esta sección:

Ventajas de los motores de turbina de gas

• Muy alta cociente del energía-a-peso, en comparación con motores de pistón;
• Más pequeño que la mayoría motores de pistones de la misma potencia nominal.
• Se mueve en una sola dirección, con mucho menos vibración de un motor alternativo.
• Menos partes móviles que motores de pistones.
• Una mayor fiabilidad, especialmente en aplicaciones donde se requiere alta potencia sostenida salida
• Calor residual es disipado casi por completo en el tubo de escape. Esto se traduce en una secuencia de escape de alta temperatura que es muy usable para hervir agua en una ciclo combinado, o para cogeneración.
• Bajas presiones de operación.
• Operación de alta velocidad.
• Bajo consumo y coste del aceite de lubricante.
• Puede funcionar en una amplia variedad de combustibles.
• Muy bajas emisiones tóxicas de CO y HC debido al exceso de aire, una combustión completa y no "Temple" de la llama en las superficies frías

Desventajas de los motores de turbina de gas

• Costo es muy alto
• Menos eficientes que los motores de pistones en ralentí
• Inicio ya que los motores de pistones
• Menos sensible a los cambios en la demanda de energía en comparación con los motores de pistones
• Gimoteo característico puede ser difícil suprimir

Véase también

Corte de un sistema de aire-Inicio de un General Electric J79 turborreactor. La pequeña turbina y engranaje epicicloidal son accesibles.

• Sistema de aire-Inicio
• Compresor axial
• Máquina de equilibrio
• Compresor centrífugo
• Generación distribuida
• Locomotora eléctrica de la turbina de gas
• Locomotora de la turbina de gas
• Reactor de turbina de gas helio modular
• Sistema de medición de tensión no intrusiva
• Motor neumático
• Turbina de vapor
• Fallo de motor de turbina
• Turbina de viento

Lectura adicional

• Estacionario turbinas de Gas de combustión incluyendo Descripción de aceite y sistema de Control de la velocidad excesiva
• "Tecnología de turbina de Gas avión" por Treager E. Irwin, profesor emérito Universidad de Purdue, McGraw-Hill, División de Glencoe, 1979, ISBN 0-07-065158-2.
• "Teoría de la turbina de Gas" de H.I.H. Saravanamuttoo, plato Rogers y H. Cohen, Pearson Educación, 2001, 5th Ed.., ISBN 0-13-015847-X.
• Leyes II, Richard A.; William A. Fleming (1999). La historia de los motores de avión norteamericano pequeñas turbinas de Gas. Washington, DC: Smithsonian Institution. ISBN1-56347-332-1.
• R. M. "Fred" Klaass y Christopher DellaCorte, "The Quest para Oil-Free los turbomotores," SAE documentos técnicos, Nº 2006-01-3055, disponible en: https://www.SAE.org/Technical/Papers/2006-01-3055.
• "Motores de Jet modelo" por Thomas Kamps ISBN 0-9510589-9-1 Publicaciones Traplet
• Motores de aviones y turbinas de Gas, Segunda edición de Jack L. Kerrebrock, el MIT Press, 1992, ISBN 0-262-11162-4.
• "Investigación forense de un evento de turbina de Gas [1]"por John Molloy, M & M ingeniería
• "Gas turbina Performance, 2ª edición" por Philip Walsh y Paul Fletcher, Wiley-Blackwell, 2004, ISBN 978-0-632-06434-2 https://EU.Wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-063206434X.html

Enlaces externos

• Turbina de gas en DMOZ
• "Nueva Era en el poder para girar las ruedas" Divulgación científica, De diciembre de 1939, artículo temprano sobre las operaciones de centrales eléctricas de turbina de gas, planos de corte
• Velocidad de la tecnología de reactores civiles
• Laboratorio MIT turbina de Gas
• Investigación MIT microturbina
• Guía de California distribuye recursos energéticos - microturbina generadores
• Introducción al funcionamiento de una turbina de gas de "Cómo cosas works.com"
• "Simulador aviones de turbina de gas para aprendizaje interactivo"

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