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
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 geçişiyapmaktır. 2
Akım Makinaları AKIM MAKİNALARI Turbo Makinalar Pozitif Deplasmanlı Makinalar Diğer Enerji Tüketenler Enerji Üretenler Pompalar Fanlar 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
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 (D çıkış = D giriş ) durumda V çıkış =V giriş olur ancak P çıkış >P giriş 4
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. Fan Üfleç Kompresör Basınç Düşük Orta Yüksek Debi Yüksek Orta Düşük Orta 5
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. 1.BUHAR TÜRBİNİ 3. SU 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 (D çıkış = D giriş ) durumda V çıkış =V giriş olur ancak P giriş >P çıkış 6
Buhar Türbinleri, kömür ve nükleer yakıtlı termik santrallarda iş akışkanı olan buhardaki enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren makinalardır. Buhar Türbinleri Afşin Elbistan TS Çan TS Seyiyömer TS 7
Buhar türbinlerinin kömür yakıtlı termik santrallardan sonra en yaygın kullanım yeri nükleer santrallardır. Gaz Türbinleri, sıvı ve gaz yakıtlı termik santrallarda iş akışkanı olan gazdaki enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren makinalardır. Gaz Türbinleri 8
Hamitabat KÇS Gaz Türbini Seyyar Kanatları Kompresör Kanatları Gaz Türbini Seyyar Kanatları Su Türbinleri Su Türbinleri, iş akışkanının suolduğu hidroelektrik santralarında potansiyel enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren makinalardır. 9
10
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 sıkıştırılamazve sıkıştırılabilir olaraksınıflandırılırlar. 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
3. AKIŞKANIN AKIŞ YÖNÜNE GÖRE Turbo makinalar, akışın makine içindeki yönüne göre eksenel, radyal ve karışık olaraksınıflandırılırlar. Radyal akışta, akışkan makine Radyal 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
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. 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. Kanatlardabasınç düşmez. PELTON TÜRBİNİ 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
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
. 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
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
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