Gaz Türbini Çeşitleri

Günümüzde ülkelerin enerji ihtiyaçları her geçen gün durmaksızın artış göstermektedir. Artan enerji talebi, yeni enerji santrallerine yatırım yapılmasının yanı sıra mevcut santrallerin performanslarının iyileştirilmesi ile de karşılanabilmektedir. Özellikle düşük yatırımlar ile sağlanabilecek bir kapasite artışı, pik yüklerin karşılanmasında oldukça önemli bir avantaj sağlamaktadır. Son yıllarda yaygınlaşan elektrik üretme yöntemlerinden biri de doğalgaz vasıtası ile elektrik üretimidir. Bu işlem hâlihazırda gaz türbinleri aralığı ile sağlanmaktadır.

Gaz Türbini Nedir?

Gaz türbinleri içten yanmalı bir motor türü olup, gazın sıkıştırılmasını ve yakıtın yanması sonucu gaza ısı ilave ederek genişlemesini, bu genişleme sonrasında da dönme hareketine çevrilmesini sağlar. Benzin ya da dizelden farklı olarak gaz türbinlerinde bu dönme hareketi devamlı ve düzenli olarak ortaya çıkmaktadır. Benzin ya da dizel motorlarında dönme hareketini elde edebilmek için gerekli olan krank miline gaz türbinlerinde ihtiyaç duyulmaz. Gaz türbinlerinin tek dezavantajı, diğer içten yanmalı motorlara oranla daha düşük bir verime sahip olmasıdır. Bunun sebebi ise türbin kanatlarının sürekli olarak yüksek sıcaklığa maruz kalması ve bunun sonucu olarak kullanılabilecek olan malzeme gerilmelerinin düşük olmasıdır. Bunun yanı sıra her devrede alınan hava ile piston ve silindirin soğutulması işlemi gerçekleştirilir. Bu durum da verim konusunda daha mütevazı bir değer ortaya çıkmasını sağlar. Genel kullanım alanı güç motorları olmasının yanı sıra, elektrik elde etmede ve gazların boru ile iletiminde de önemli bir yer tutar. 

Gaz Türbini Kısım ve Parçaları

Gaz türbinleri birçok parçanın bir araya gelmesi ile oluşmuş komplike yapılardır. Bu parçalardan en önemli olanları kompresör, yanma odası ve türbinlerdir. Kullanım alanlarına göre bazı gaz türbinlerinde ısı değiştiriciler de bulunur. 

Kompresörler

Genel çerçevede, merkezi ve eksenli olmak üzere iki tip kompresör mevcuttur. 

Merkezi kompresörde hava, merkez kısımda alınarak yarıçap hattında, basınç ve hız değerleri artarak devam eder. Hız oldukça yüksek değerlere çıkar, sonrasında ise hız düşürülerek basınç değeri yükseltilir. Sıkıştırma sonucunda ve başlangıçtaki basınç oranları 1 / 4 ila 1 / 5 arasındadır. Merkezsel motorları oldukça dayanıklı ve düşük maliyetlidir. 

Eksenel akışlı kompresörlerde ise arka arkaya sıralanmış sabit ve hareketli kanatlar mevcuttur. Hareketli kanatlar havaya enerji verirken sabit kanatlar hızı basınca dönüştürür. Bunun yanı sıra havayı rotora uygun bir açı ile iletirler. Pek çok devreden ibaret olmasının yanı sıra bu devrelerin her birinde rotor adı verilen dönen parça ve stator adı verilen sabit parça bulunur. Çok devreli olması maliyeti arttıran bir unsur olarak karşımıza çıkar. Ayrıca havada bulunan yabancı maddelere karşı hassastır. Verim olarak daha yüksek bir değer sağlamaktadır. 

Türbinler

Kompresörlerle kıyaslandığında daha basit yapılardır. İç verim değerleri 0,87 ila 0,9 aralığındadır. Türbinde gazın genişlemesi ve kanallar arasında hızlanması sağlanır. Akış esnasında ortaya çıkacak türbülans verimde düşüşe neden olacaktır. Genellikle türbinler eksenel akışlıdır ancak nadiren de olsa merkezsel olarak kullanılabilir. 

Yanma Odaları

Bir ya da birden fazla yanma odası bulunabilir. Yanma odası sayısı ve karışımın uygun terkibi deneyler sonucunda elde edilir.

Yakıtlar

Yanma odası içerisinde gazın ısıtılması amacı ile kullanılırlar. Gaz, en düşük korozyon değerine sahip olan yakıt türü olduğundan sıklıkla tercih edilmektedir. Bunun yanı sıra hafif sıvı yakıtlar ya da düşük işletme sıcaklıkları altında ağır petrol ürünleri de kullanılabilir. Ancak bazı durumlarda yakıt öncelikle bazı işlemlerden geçirilerek yanma odasının temizliği sağlanır. 

Genel olarak bir gaz türbini yüzde 20 ila 25 arasında verim sağlamaktadır. Ancak türbinden çıkan sıcak hava vasıtası ile giren hava ısıtılarak bu değer yüzde 30 civarına yükseltilebilir. En yüksek verimi sağlamak için gerekli olan basınç oranı da bu durumda azalır. Sıkıştırma anında havanın soğutulması da sıkıştırmak için gerekli olan işi azaltacaktır. Ancak bu durum verimde çok büyük değişikliklere yol açmaz.