Gaasiturbiinien

Gaasiturbiinit ovat lämpövoimakoneita, jotka muuntavat polttoaineen kemiallisen energian mekaaniseksi työksi Braytonin kiertoa noudattaen. Niitä käytetään sekä sähköntuotannossa että mekaanisessa voimansiirrossa, ja ne ovat yleisiä teollisissa voimantuotantojärjestelmissä sekä lentoliikenteessä ja muissa ajoneuvoissa.

Perusosina ovat kompressori, polttokammio ja turbiini sekä niitä yhdistävä akseli. Kompressori puristaa ilman korkeaan paineeseen, polttoaine ruiskutetaan polttokammiossa ja polttoaineen palaessa syntyy kuuma korkean paineen kaasu, joka laajenee turbinin läpi ja siirtää energiaa akselille. Kaasu poistuu turbinin jälkeen pakoputkessa. Järjestelmä voi olla yksipoolinen tai monispoolinen, mikä vaikuttaa tehonhallintaan ja sovelluksiin.

Toimintaperiaate ja hyötysuhde: Ilma imetään, puristetaan, polttoaine poltetaan ja syntyvä kaasu laajenee turbinissa. Yksinkertaisen kierron hyötysuhde on tyypillisesti noin 30–40 prosenttia, ja yhdistetyn kiertojärjestelmän (kaasumoottorin kanssa höyrykierrolla) kokonaishyötysuhde nousee usein 50–60 prosenttiin.

Polttoaineet ja sovellukset: Pääpolttoaineina käytetään yleisesti maakaasua sekä nestemäisiä polttoaineita, kuten kerosiinia tai kevyttä polttoöljyä. Joissakin sovelluksissa tutkitaan synteettisiä kaasuja, biopolttoaineita tai luonnonkäyttöjä LNG:stä. Gaasiturbiineita käytetään sähköntuotantolaitoksissa, teollisuusprosesseissa sekä aeroderivatiivisissa sovelluksissa kuten lentokoneiden voimanlähteinä ja suurissa merisovelluksissa.

Historia ja kehitys: Gaasiturbiinien kehitys alkoi 1930-luvulla useissa maissa; varhaiset lentokoneet kehittyivät brittiläisen Frank Whittlein ja saksalaisen Hans von Ohainin toimesta. Nykyään tekniikka on kehittynyt korkean lämpötilan kestävyyden, materiaalien ja jäähdytyksen sekä ympäristövaikutusten hallinnan aloilla, ja käytössä ovat sekä teolliset että aeroderivatiiviset gaasiturbiinit sekä yhdistetyt voimalat.