turbo makinaların • tanımı • sınıflandırması • kullanım yerleri giriş

09.11.2013
GİRİŞ
TURBO MAKİNALARIN
• TANIMI
• SINIFLANDIRMASI
• KULLANIM YERLERİ
Turbo kelimesinin kelime anlamı
Turbo yada türbin kelimesi latince kökenli
olup anlamı bir eksen etrafında dönen
parçadır.
1
09.11.2013
TANIM
Turbo Makinalar:
bir veya daha fazla kanat sırasından yada bir
çarktan sürekli akan bir akışkan ile iş üreten yada
akışkana enerji kazandıran enerji dönüşüm
makinalarıdır.
Turbo Makinalarda Amaç
Turbo Makinaların amacı akışkan (sıvı ya da gaz) ile rotor
arasında enerji geçişi yapmaktır.
2
09.11.2013
Akım Makinaları
AKIM
MAKİNALARI
Pozitif
Deplasmanlı
Makinalar
Turbo
Makinalar
Enerji
Üretenler
Enerji
Tüketenler
Pompalar
Fanlar
Diğer
Kompresörler
Buhar T.
Gaz T.
Rüzgar T.
Su T.
SINIFLANDIRMA
1. Amaçlarına göre: i. Türbinler
ii. Pompa ve kompresörler
2. Akışkan özelliğine göre: i. Sıkıştırılamaz (Sıvı)
ii. Sıkıştırılabilir (Gaz) 3. Akışkanın akış yönüne göre:
i. Eksenel (Aksiyal)
ii. Radyal
iii. Karışık 4. Enerji dönüşümüne göre:
i. Aksiyon (Etki)
ii. Reaksiyon (Tepki)
5. Basamak sayısına göre: i. Tek basamaklı
ii. Çok basamaklı
3
09.11.2013
1. AMACINA GÖRE
T.M.amaçlarına göre pompalar
ve
türbinler
olarak
iki
kategoride ele alınabilir.
Pompa: bir akışkana enerji
veren herhangi bir akım
makinasını
için
kullanılan
genel terimdir.
Türbinler: ise akışkandaki
enerjinin büyük bir bölümünü
dönen bir mile aktaran iş
üreten makinalardır.
Pompalar (Güç Tüketen)
Pompada amaç akışkana enerji kazandırmak ve böylece akışkanın basıncı yükseltmektir. Pompa çıkışında akışkanının hızı bazen artsa da amaç akışkan hızını artırmak değildir. Sürekli bir akışta pompaya giren ve çıkan kütleler eşittir. Sıkıştırılamaz bir akışta giriş ve çıkış en‐kesitlerin aynı olduğu (Dçıkış = Dgiriş) durumda
Vçıkış = Vgiriş olur ancak Pçıkış > Pgiriş
4
09.11.2013
Fan, Üfleç, Kompresör (Güç Tüketen)
Sıvıları transfer eden makinalar; pompa olarak adlandırılır.
Gazları transfer eden makinalarda isimlendirme; akışkana
kazandırılan basınç seviyesine ve akışkan debisine göre
yapılmaktadır.
Fan göreceli olarak düşük basınç artışı sağlayan yüksek debili gaz
akışları için kullanılan akım makinalarıdır.
Üfleç (vantilatör) göreceli olarak orta seviyede basınç ve debi
artışı sağlayan gaz akım makinalarıdır.
Kompresör düşük ve orta seviyeli debilerde ve çok yüksek
basınçlarda çalışan gaz akım makinalarıdır.
…
Basınç
Debi
Fan
Düşük
Yüksek
Üfleç
Orta
Orta
Kompresör
Yüksek
Düşük‐Orta
5
09.11.2013
1. AMACINA GÖRE (Güç Üreten)
Türbinler akışkandaki enerjinin büyük bir bölümünü dönen bir mil
yardımı ile mekanik enerjiye dönüştüren makinalardır. Türbinler iş
akışkanının cinsine göre isimlendirilir.
3. SU TÜRBİNİ
1.BUHAR TÜRBİNİ
2. GAZ TÜRBİNİ
4.RÜZGAR TÜRBİNİ
Türbinler
Bir TÜRBİNİN AMACI akışkandan enerji
çekmek ve böylece akışkanın basıncını
düşürerek milden mekanik iş elde
etmektir.
Türbin çıkışında akışkanının hızı bazen
azalsa da amaç akışkan hızını azaltmak
değildir.
Sürekli bir akışta türbine giren ve çıkan kütleler eşittir. Sıkıştırılamaz bir akışta giriş ve çıkış en‐kesitlerin aynı olduğu (Dçıkış = Dgiriş) durumda
Vçıkış = Vgiriş olur ancak Pgiriş >Pçıkış
6
09.11.2013
Buhar Türbinleri
Buhar Türbinleri, kömür ve
nükleer
yakıtlı
termik
santrallarda iş akışkanı olan
buhardaki enerjiyi mekanik
enerjiye
dönüştüren
makinalardır.
…
Afşin Elbistan TS
Çan TS
Seyiyömer TS
7
09.11.2013
…
Buhar türbinlerinin kömür
yakıtlı termik santrallardan
sonra en yaygın kullanım
yeri nükleer santrallardır.
Gaz Türbinleri
Gaz Türbinleri, sıvı ve gaz
yakıtlı termik santrallarda
iş akışkanı olan gazdaki
enerjiyi mekanik enerjiye
dönüştüren makinalardır.
8
09.11.2013
…
Gaz Türbini Seyyar Kanatları
Hamitabat KÇS
Kompresör Kanatları
Gaz Türbini Seyyar Kanatları
Su Türbinleri
Su Türbinleri, iş akışkanının su olduğu hidroelektrik santralarında
potansiyel enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren makinalardır.
9
09.11.2013
…
…
10
09.11.2013
Rüzgar Türbinleri
Rüzgar Türbinleri iş akışkanının hava olduğu ve havanın kinetik
enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makinalardır.
2. AKIŞKAN ÖZELLİĞİNE GÖRE Turbo makinalar, iş akışkanının sıkıştırılabilirlik özelliğine
göre sıkıştırılamaz ve sıkıştırılabilir olarak sınıflandırılırlar.
Genel olarak;
sıvı akışkanlar sıkıştırılamaz
gaz akışkanlar sıkıştırılabilir iş akışkanlarıdır.
GÜÇ TÜKETEN
GÜÇ ÜRETEN
SIKIŞTIRILAMAZ Pompa
Su türbinleri
SIKIŞTIRILABİLİR Fan, Üfleç, Kompresör
Buhar, Gaz ve Rüzgar Türbinleri
11
09.11.2013
3. AKIŞKANIN AKIŞ YÖNÜNE GÖRE
Turbo makinalar, akışın makine içindeki yönüne göre eksenel,
radyal ve karışık olarak sınıflandırılırlar.
Radyal
Radyal akışta, akışkan makine
merkezine eksenel olarak girer
ancak mil eksenine dik yönde
(teğetsel) çıkar.
Eksenel akışta, akışkan makine
eksenine paralel olarak girer ve
çıkar.
Eksenel
Karma akışta, eksenel ve
radyal arası bir akış vardır.
Akışkan eksenel olarak girer ve
belirli bir açı ile çıkar.
Karma
…
Akışkanın özgül hızına göre verim değişimi (pompa için)
12
09.11.2013
4. ENERJİ DÖNÜŞÜMÜNE GÖRE
Turbo makinalar, enerjinin makine içindeki dönüşüm yerlerine göre
aksiyon (etki) ve reaksiyon (tepki)
olarak sınıflandırılırlar. Bu
sınıflandırma daha çok türbinlerde kullanılır.
PELTON TÜRBİNİ
Aksiyon (etki) türbinlerinde, akışkanının
yararlı mekanik enerjisi öncelikle
memede
(lüle)
kinetik
enerjiye
dönüştürülür.
Daha sonra yüksek hızlı akışkan
kanatlardan geçirilerek kinetik enerji
mekanik enerjiye dönüştürülür.
Bu nedenle basınç düşüşü sadece lülede
olur. Kanatlarda basınç düşmez.
…
Reaksiyon (tepki) türbinlerinde, akışkanının yararlı mekanik enerjisi öncelikle lülede kinetik enerjiye dönüştürülür. Daha sonra yüksek hızlı akışkan kanatlardan geçirilerek kinetik enerji mekanik enerjiye dönüştürülür. Aksiyon türbinlerinden farkı
basınç düşüşünün kanatlarda
da devam etmesidir.
13
09.11.2013
…
5. BASAMAK SAYISINA GÖRE
Turbo makinalar, basamak (kademe) sayısına göre tek ve çok
basamaklı olarak sınıflandırılırlar.
Turbo makinalarda bir basamak pompalarda bir çarkı ifade ederken
türbinlerde bir sabit ve seyyar kanat grubunu belirtir.
14
09.11.2013
….
SINIFLANDIRMA
Turbo makinaları farklı tipler
olmasına
rağmen
enerji
dönüşümleri aynı fiziksel temellere
dayanır ve temeller;
• Newton’un ikinci hareket yasası
•Euler Enerji Eşitliği
ile ifade edilir. Bu açıdan
bakıldığında
turbo
makinalar
arasında bir fark yoktur.
Euler turbomakina eşitliği:
15
09.11.2013
KULLANIM YERLERİ
POMPALAR
• Kazan besleme suyu pompaları
• Tüm kimya sanayi
• Tatlı su, deniz suyu, içme suyu hidroforlarında
• Otomobil soğutma sistemi
• Kalorifer sistemleri
• Yakıt pompası
• Yangın sistemleri
• Kuyulardan su çekmek
KULLANIM YERLERİ
KOMPRESÖRLER
• Elektrik üretimi
• Doğalgaz hatları
• Pnömatik sistemleri
• Kimya tesisleri
• Lastik havası basmak
• Buzdolabı
• Klimalar
16
09.11.2013
KULLANIM YERLERİ
FAN, ÜFLEÇ
• Havalandırma sistemleri
• Kazan yakma havası
• Araba radyatörü
TÜRBİNLER
• Elektrik üretim santralları
• Kojenerasyon sistemleri
DİZAYN FELSEFESİ
• PERFORMANS (VERİM)
• AĞIRLIK
• MALİYET
• ÖMÜR
• GÜVENİRLİK
• DAYANIKLILIK
• BAKIM
17