2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27
Une turbine à gaz est un moteur dans lequel, en cours de fonctionnement continu, l'organe principal de l'appareil (rotor) convertit l'énergie interne du gaz (dans d'autres cas, de la vapeur ou de l'eau) en travail mécanique. Dans ce cas, le jet de la substance de travail agit sur les pales fixées autour de la circonférence du rotor, les mettant en mouvement. Dans le sens du flux de gaz, les turbines sont divisées en axiales (le gaz se déplace parallèlement à l'axe de la turbine) ou radiales (mouvement perpendiculaire par rapport au même axe). Il existe des mécanismes à une ou plusieurs étapes.
Une turbine à gaz peut agir sur les pales de deux manières. Premièrement, il s'agit d'un processus actif, lorsque le gaz est fourni à la zone de travail à grande vitesse. Dans ce cas, le flux de gaz a tendance à se déplacer en ligne droite, et la partie de lame incurvée qui se trouve sur son chemin le dévie en se tournant. Deuxièmement, il s'agit d'un procédé de type réactif, lorsque le débit d'alimentation en gaz est faible, mais que des pressions élevées sont utilisées. Il n'y a presque pas de moteurs à réaction dans leur forme pure, car dans leurs turbines, il y a une force centrifuge qui agit sur les pales en même temps que la force de réaction.
Où est la turbine à gaz utilisée aujourd'hui ? Le principe de fonctionnement de l'appareil lui permet d'être utilisé pour l'entraînement de générateurs de courant électrique, de compresseurs, etc. Les turbines de ce type sont largement utilisées dans les transports (installations de turbines à gaz de navires). Comparés aux analogues à vapeur, ils ont un poids et des dimensions relativement faibles, ils ne nécessitent pas l'aménagement d'une chaufferie, d'une unité de condensation.
La turbine à gaz est prête à fonctionner assez rapidement après le démarrage, développe sa pleine puissance en 10 minutes environ, est facile à entretenir, nécessite peu d'eau pour le refroidissement. Contrairement aux moteurs à combustion interne, il n'a pas d'effets d'inertie du mécanisme à manivelle. Une centrale à turbine à gaz est une fois et demie plus courte que les moteurs diesel et plus de deux fois plus légère. Les appareils ont la capacité de fonctionner avec du carburant de mauvaise qualité. Les qualités ci-dessus permettent de considérer des moteurs de ce type comme particulièrement intéressants pour les aéroglisseurs et les hydroptères.
La turbine à gaz en tant que composant principal du moteur présente un certain nombre d'inconvénients importants. Parmi eux, on note un bruit élevé, inférieur à celui des moteurs diesel, une efficacité, une courte période de fonctionnement à des températures élevées (si le milieu gazeux utilisé a une température d'environ 1100 jusqu'à 750 heures en moyenne).
L'efficacité d'une turbine à gaz dépend du système dans lequel elle est utilisée. Par exemple, les appareilsutilisés dans l'industrie électrique avec une température initiale des gaz supérieure à 1300 degrés Celsius, avec un taux de compression d'air dans le compresseur d'au plus 23 et d'au moins 17, ont un coefficient d'environ 38,5% en fonctionnement autonome. De telles turbines sont peu répandues et sont principalement utilisées pour couvrir les pics de charge des systèmes électriques. Aujourd'hui, environ 15 turbines à gaz d'une capacité allant jusqu'à 30 MW fonctionnent dans plusieurs centrales thermiques en Russie. Sur les installations à plusieurs étages, une efficacité beaucoup plus élevée (environ 0,93) est obtenue en raison de l'efficacité élevée des éléments structurels.
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