Turbină cu abur.Încercările de a proiecta o turbină cu abur care ar putea concura cu un motor cu abur până la mijlocul secolului al XIX-lea. nu au avut succes, deoarece a fost posibil să se transforme doar o mică parte din energia cinetică a jetului de abur în energia mecanică a rotației turbinei. Ideea este că inventatorii

nu am luat în considerare dependența randamentului turbinei de raportul dintre viteza aburului și viteza liniară a palelor turbinei.

Să aflăm la ce raport dintre viteza jetului de gaz și viteza liniară a paletei turbinei va avea loc cel mai complet transfer al energiei cinetice a jetului de gaz către paleta turbinei (Fig. 36). Când energia cinetică a aburului este transferată complet către paleta turbinei, viteza jetului în raport cu Pământul ar trebui să fie egală cu zero, adică.

În cadrul de referință care se mișcă cu viteza, viteza jetului este: .

Deoarece în acest cadru de referință lama este staționară în momentul interacțiunii cu jetul, viteza jetului după reflexia elastică rămâne neschimbată în valoare absolută, dar își schimbă direcția inversă:

Trecând din nou la cadrul de referință asociat Pământului, obținem viteza jetului după reflexie:

De atunci

Am obținut că transferul complet al energiei cinetice a jetului către turbină va avea loc cu condiția ca viteza liniară a palelor turbinei să fie jumătate din viteza jetului.Prima turbină cu abur care și-a găsit aplicație practică a fost fabricată de către Inginerul suedez Gustav Laval în 1889. rpm

Orez. 36. Transferul energiei cinetice a unui jet de abur către paleta unei turbine

O viteză mare de ieșire a gazului, chiar și la căderi medii de presiune, de aproximativ 1200 m/s, necesită munca eficienta turbina care conferă palelor sale o viteză liniară de aproximativ 600 m/s. Prin urmare, pentru a atinge valori ridicate Eficiența turbinei ar trebui să fie rapid. Este ușor de calculat forța de inerție care acționează asupra unei pale de turbină cu masa de 1 kg, situată pe janta rotorului cu raza de 1 m, la o viteză a palelor de 600 m/s:

Apare o contradicție fundamentală: pentru funcționarea economică a turbinei, sunt necesare viteze supersonice ale rotorului, dar la astfel de viteze turbina va fi distrusă de forțele de inerție. Pentru a rezolva această contradicție, este necesar să se proiecteze turbine care se rotesc cu o viteză mai mică decât cea optimă, dar pentru a folosi pe deplin energia cinetică a jetului de abur, faceți-le în mai multe etape prin montarea mai multor rotoare cu diametru crescător pe un arbore comun. Datorită vitezei de rotație insuficient de mare a turbinei, aburul oferă doar o parte din energia sa cinetică rotorului cu diametru mai mic. Apoi, aburul evacuat în prima etapă este trimis către al doilea rotor cu un diametru mai mare, oferind palelor sale o parte din energia cinetică rămasă etc. Aburul evacuat este condensat în răcitor-condensator, iar apa caldă este trimisă la cazan.

Ciclul unei instalații cu turbine cu abur în coordonate este prezentat în figura 37. În cazan, fluidul de lucru primește o cantitate de căldură, se încălzește și se dilată la o presiune constantă (izobar AB). În turbină, aburul se extinde adiabatic (BC adiabat), făcând lucru pentru a roti rotorul. În condensatorul-răcitor, spălat, de exemplu, de apa râului, aburul degajă cantitatea de căldură apei și se condensează la o presiune constantă. Acest proces corespunde unei izobare. Apa caldă din condensator este pompată în cazan. Acest proces corespunde unui izocor.Așa cum se poate observa, ciclul unei instalații cu turbine cu abur este închis. Munca efectuată de abur într-un ciclu este numeric egală cu aria figurii ABCD.

Turbinele moderne cu abur au o eficiență mare de conversie a cineticii

Orez. 37. Schema ciclului de lucru al unei centrale cu turbine cu abur

energia jetului de abur în energie mecanică, depășind ușor 90%. Prin urmare, generatoare electrice de aproape toate termice și centrale nucleare din lume, care furnizează mai mult de 80% din toată energia electrică generată, sunt conduse de turbine cu abur.

Deoarece temperatura aburului utilizat în instalațiile moderne cu turbine cu abur nu depășește 580 C (temperatura încălzitorului), iar temperatura aburului la ieșirea turbinei nu este de obicei mai mică de 30 °C (temperatura mai rece), eficiența maximă a unui instalația de turbină cu abur ca motor termic este egală cu:

iar valorile reale ale randamentului centralelor electrice de condensare cu turbine cu abur ajung la doar aproximativ 40%.

Puterea unităților de putere moderne cazan - turbină - generator ajunge la kW. Următorul pe linie în al 10-lea plan cincinal este construcția de unități de putere cu o capacitate de până la kW.

Motoarele cu turbine cu abur sunt utilizate pe scară largă în transportul pe apă. Cu toate acestea, utilizarea lor în transportul terestru, și cu atât mai mult în aviație, este îngreunată de necesitatea de a avea un cuptor și un cazan pentru generarea aburului, precum și un numar mare de apa care va fi folosita ca fluid de lucru.

turbine cu gaz. Ideea de a elimina cuptorul și cazanul într-un motor termic cu o turbină prin transferul locului de ardere a combustibilului în fluidul de lucru în sine i-a ocupat de mult pe proiectanți. Dar dezvoltarea unor astfel de turbine cu ardere internă, în care fluidul de lucru nu este abur, ci aer care se extinde de la încălzire, a fost constrânsă de lipsa materialelor capabile să funcționeze mult timp la temperaturi ridicate și sarcini mecanice ridicate.

Instalația cu turbine cu gaz este formată dintr-un compresor de aer 1, camere de ardere 2 și o turbină cu gaz 3 (Fig. 38). Compresorul este format dintr-un rotor montat pe aceeași axă cu turbina și o paletă de ghidare fixă.

Când turbina este în funcțiune, rotorul compresorului se rotește. Paletele rotorului sunt modelate astfel încât atunci când se rotesc, presiunea în fața compresorului scade, iar după aceasta crește. Aerul este aspirat în compresor, iar presiunea acestuia în spatele primului rând de pale ale rotorului crește. În spatele primului rând de pale ale rotorului se află un rând de palete ale unei palete de ghidare a compresorului staționar, cu ajutorul căreia se schimbă direcția de mișcare a aerului și este posibil să-l comprimați în continuare folosind paletele celei de-a doua trepte a rotorului. , etc. Mai multe trepte ale palelor compresorului asigură o creștere de 5-7 ori a presiunii aerului.

Procesul de compresie se desfășoară adiabatic, astfel încât temperatura aerului crește semnificativ, atingând 200 ° C sau mai mult.

Orez. 38. Dispozitivul unei centrale cu turbine cu gaz

Aerul comprimat intră în camera de ardere (Fig. 39). În același timp, combustibil lichid - kerosen, păcură - este injectat în el sub presiune ridicată prin duză.

Când combustibilul este ars, aerul care servește ca fluid de lucru primește o anumită cantitate de căldură și se încălzește până la o temperatură de 1500-2200 ° C. Încălzirea aerului are loc la o presiune constantă, astfel că aerul se extinde și viteza acestuia crește.

Aerul și produsele de ardere care se deplasează cu viteză mare sunt trimise la turbină. Trecând din treaptă în treaptă, ele își dau energia cinetică palelor turbinei. O parte din energia primită de turbină este folosită pentru rotirea compresorului, în timp ce restul este folosită, de exemplu, pentru rotirea elicei unei aeronave sau a rotorului unui generator electric.

Pentru a proteja paletele turbinei de acțiunea distructivă a unui jet de gaz fierbinte și de mare viteză în camera de ardere

Orez. 39. Camera de ardere

compresorul pompează mult mai mult aer decât este necesar pentru arderea completă a combustibilului. Aerul care intră în camera de ardere din spatele zonei de ardere a combustibilului (Fig. 38) reduce temperatura jetului de gaz direcționat către paletele turbinei. Scăderea temperaturii gazului în turbină duce la o scădere a eficienței, așa că oamenii de știință și proiectanții caută modalități de a crește limita superioară a temperaturii de funcționare într-o turbină cu gaz. La unele motoare moderne cu turbină cu gaz pentru avioane, temperatura gazului în fața turbinei ajunge la 1330 °C.

Aerul evacuat, împreună cu produsele de ardere la o presiune apropiată de cea atmosferică și o temperatură mai mare de 500 ° C la o viteză mai mare de 500 m / s, este de obicei eliberat în atmosferă sau, pentru a crește eficiența, este trimis la o căldură. schimbător, unde degajă o parte din căldură pentru a încălzi aerul care intră în camera de ardere.

Ciclul de funcționare al unei instalații cu turbine cu gaz din diagramă este prezentat în Figura 40. Procesul de comprimare a aerului în compresor corespunde adiabat AB, procesul de încălzire și expansiune în camera de ardere corespunde izobarei BC. Procesul adiabatic de expansiune a gazului fierbinte în turbină este reprezentat de secțiunea CD, procesul de răcire și reducere a volumului fluidului de lucru este reprezentat de izobara DA.

eficienţă centrale cu turbine cu gaz atinge valori de 25-30%. Motoarele cu turbine cu gaz nu au cazane de abur voluminoase, cum ar fi motoarele cu abur și turbinele cu abur, nu există pistoane și mecanisme care transformă mișcarea alternativă în mișcare de rotație, cum ar fi motoarele cu abur și motoarele cu ardere internă. Prin urmare, un motor cu turbină cu gaz ocupă de trei ori mai puțin spațiu decât un motor diesel de aceeași putere, iar greutatea sa specifică (raportul greutate-putere) este de 6-9 ori mai mică decât cea a unui motor cu ardere internă cu piston de avion. Compactitatea și viteza, combinate cu puterea mare pe unitatea de masă, au determinat primul domeniu practic important de aplicare al motoarelor cu turbină cu gaz - aviația.

Aeronavele cu o elice montată pe arborele unui motor cu turbină cu gaz au apărut în 1944. Avioane binecunoscute precum AN-24, TU-114, IL-18, AN-22 - „Antey” au motoare turbopropulsoare.

Masa maximă a Antey la decolare este de 250 de tone, capacitatea de transport este de 80 de tone sau 720 de pasageri,

Orez. 40. Schema ciclului de lucru al unei centrale cu turbine cu gaz

viteza 740 km/h, puterea fiecăruia dintre cele patru motoare kW.

Motoarele cu turbine cu gaz încep să înlocuiască motoarele cu turbine cu abur în transportul pe apă, în special pe navele marinei. Trecerea de la motoarele diesel la turbinele cu gaz a făcut posibilă creșterea capacității de transport a hidrofoilelor de patru ori, de la 50 la 200 de tone.

Pe vehiculele grele sunt instalate motoare cu turbină cu gaz cu o capacitate de 220-440 kW. Un BelAZ-549V de 120 de tone cu un motor cu turbină cu gaz este testat în industria minieră.

Unități de putere - acționările generatoarelor electrice pentru centrale termice mici autonome pot fi motoare diesel, cu piston pe gaz, microturbină și turbină cu gaz.

S-au scris un număr mare de discuții și articole polemice despre avantajele anumitor centrale și tehnologii de generare. De regulă, în disputele din condei, fie unul, fie celălalt rămâne adesea în dizgrație. Să încercăm să ne dăm seama de ce.

Criteriile determinante pentru alegerea unităților de putere pentru construcția centralelor autonome sunt problemele consumului de combustibil, nivelul costurilor de exploatare, precum și perioada de rambursare a echipamentelor centralelor electrice.

Factorii importanți în alegerea unităților de putere sunt ușurința în exploatare, nivelul întreținereși reparații, precum și locul de reparare a unităților de putere. Aceste probleme sunt legate în primul rând de costurile și problemele pe care le poate avea ulterior proprietarul unei centrale autonome.

În acest articol, autorul nu are un obiectiv egoist de a acorda prioritate tehnologiilor cu piston sau turbine. Tipurile de centrale electrice ale centralelor electrice sunt mai corecte, cel mai bine este să selectați direct pentru proiect, pe baza condițiilor individuale și termeni de referinta client.

Atunci când alegeți echipamente electrice pentru construcția unei centrale CHP autonome pe gaz, este recomandabil să vă consultați cu specialiști independenți de la companii de inginerie care construiesc deja centrale electrice la cheie. O companie de inginerie trebuie să aibă proiecte finalizate care pot fi vizualizate și vizitate cu un tur. De asemenea, ar trebui să se ia în considerare un astfel de factor precum slăbiciunea și subdezvoltarea pieței de echipamente de generare din Rusia, unde volumele reale de vânzări, în comparație cu țările dezvoltate, sunt mici și lasă mult de dorit - aceasta, în primul rând, este reflectată în volumul și calitatea ofertelor.

Instalații alternative cu gaz vs. motoare cu turbină cu gaz - costuri de exploatare

Este adevărat că costurile de exploatare ale unei mini-CHP cu mașini cu piston sunt mai mici decât costurile de exploatare ale unei centrale cu turbine cu gaz?

Preț revizuire al unui motor cu piston pe gaz poate fi de 30–350% din costul inițial al unității de putere în sine, și nu al întregii centrale electrice - în timpul reviziei, grupul de piston este înlocuit. Unitățile cu piston cu gaz pot fi reparate la fața locului fără echipamente complexe de diagnosticare o dată la 7-8 ani.

Costul reparației unei centrale cu turbine cu gaz este de 30–50% din investiția inițială. După cum puteți vedea, costurile sunt aproximativ aceleași. Prețurile reale și oneste pentru turbine cu gaz și unități cu piston de putere și calitate comparabile sunt, de asemenea, similare.

Reparațiile capitale ale centralei cu turbine cu gaz din cauza complexității acesteia nu sunt efectuate la fața locului. Furnizorul trebuie să ia unitatea uzată și să aducă o unitate de schimb cu turbină cu gaz. Vechea unitate poate fi restaurată numai la condițiile din fabrică.

Ar trebui să țineți întotdeauna cont de respectarea programului de întreținere, de natura sarcinilor și de modurile de funcționare ale centralei electrice, indiferent de tipul de unități de putere instalate.

Întrebarea, care este adesea exagerată, despre caracterul chic al turbinei la condițiile de funcționare, este asociată cu informații învechite de acum patruzeci de ani. Apoi „la sol”, în acționarea centralelor electrice, s-au folosit turbine de avioane „scoate din aripa” aeronavei. Astfel de turbine cu modificări minime adaptate să funcționeze ca unități de putere principale pentru centralele electrice.

Astăzi, centralele autonome moderne folosesc turbine de design industrial, industrial, concepute pentru funcționare continuă cu sarcini variate.

Limita inferioară a sarcinii electrice minime, declarată oficial de producători pentru turbinele industriale, este de 3–5%, dar în acest mod, consumul de combustibil crește cu 40%. Sarcina maximă a unei centrale cu turbine cu gaz, în intervale de timp limitate, poate ajunge la 110-120%.

Instalațiile moderne cu pistoane pe gaz au o eficiență fenomenală, bazată pe un nivel ridicat de eficiență electrică. „Problemele” asociate cu funcționarea unităților cu piston cu gaz la sarcini mici sunt rezolvate pozitiv chiar și în faza de proiectare. Designul trebuie să fie de înaltă calitate.

Respectarea modului de funcționare recomandat de producător va prelungi durata de viață a pieselor motorului, economisind astfel bani proprietarului unei centrale autonome. Uneori, pentru a aduce mașinile cu piston cu gaz la modul nominal la sarcini parțiale, în proiectul schemei termice a stației sunt incluse una sau două cazane electrice, care fac posibilă asigurarea sarcinii dorite de 50%.

Pentru centralele electrice bazate pe unități cu piston cu gaz și turbine cu gaz, este important să se respecte regula N + 1 - numărul de unități de funcționare plus încă una pentru rezervă. „N + 1” este un număr convenabil, rațional de instalații pentru personalul operator. Acest lucru se datorează faptului că pentru centralele electrice de orice tip și tip este necesar să se efectueze rutina și lucrări de reparații.

O firmă conectată la rețea poate instala o singură unitate și poate folosi propria energie electrică contra cost, iar în timpul întreținerii, poate fi alimentată de rețeaua publică de energie electrică, plătind conform contorului. Acest lucru este mai ieftin decât „+1”, dar, din păcate, nu este întotdeauna fezabil. Acest lucru se datorează, de regulă, lipsei unei rețele electrice în general, sau costului incredibil de mare. specificații pentru conexiunea în sine.

Comercianții fără scrupule de unități cu piston cu gaz și turbine cu gaz, înainte de a vinde echipamentul cumpărătorului, de regulă, furnizează numai prospecte - literatura comercială plan generalși extrem de rar - informații precise despre costurile totale de exploatare și reglementările tehnice produse.

La unitățile puternice cu piston cu gaz, uleiul nu trebuie schimbat. La loc de munca permanent este pur și simplu produs, neavând timp să îmbătrânească. Uleiul de pe astfel de instalații este în mod constant completat. Astfel de moduri de funcționare sunt asigurate de un design special de motoare puternice cu piston pe gaz și sunt recomandate de producător.

Deșeurile de ulei de motor sunt de 0,25-0,45 grame per kilowatt produs pe oră. Pierderea este întotdeauna mai mare atunci când sarcina este redusă. De regulă, un kit de motor cu piston pe gaz include un rezervor special pentru completarea continuă a uleiului și un mini-laborator pentru verificarea calității acestuia și determinarea perioadei de înlocuire.

În consecință, filtrele de ulei sau cartușele din ele trebuie de asemenea înlocuite.

pentru că ulei de motorîncă se ard, unitățile cu piston au puțin mai mult nivel inalt emisii nocive în atmosferă decât turbinele cu gaz. Dar, din moment ce gazul arde complet și este unul dintre cele mai curate tipuri de combustibil, atunci vorbirea despre poluarea atmosferică gravă este doar „verificatoare stupide”. Câteva autobuze vechi maghiare Ikarus provoacă daune mult mai grave mediului. Pentru a îndeplini cerințele de mediu, atunci când se folosesc mașini cu piston, este necesar să se construiască coșuri de fum mai înalte, ținând cont de nivelul MPC deja existent în mediu.

Uleiul uzat de la unitățile cu piston cu gaz nu poate fi pur și simplu aruncat pe pământ - necesită eliminare - aceasta este o „cheltuială” pentru proprietarii centralei electrice. Dar puteți câștiga bani din asta - organizațiile specializate cumpără ulei de motor uzat.

Mulți dintre noi folosim ulei de motor în motoarele noastre cu piston. Dacă motorul este funcțional, funcționat corespunzător și alimentat cu combustibil normal, atunci nu apar cataclisme financiare asociate cu consumul său.

Același lucru este valabil și la centralele electrice cu piston: - nu trebuie să vă temeți de consumul de ulei de motor, nu vă va distruge, în timpul funcționării normale a instalațiilor moderne de piston cu gaz de înaltă calitate, costurile pentru acest articol sunt doar 2- 3 (!) copeici la 1 kW de energie electrică generată.

În instalațiile moderne de turbine cu gaz, uleiul este folosit doar în cutia de viteze. Volumul său poate fi considerat nesemnificativ. Înlocuirea uleiului de transmisie în turbinele cu gaz se efectuează în medie o dată la 3-5 ani, iar completarea acestuia nu este necesară.

Pentru a desfășura serviciul în întregime, o macara cu grindă trebuie inclusă în setul unei instalații puternice cu piston cu gaz. Cu ajutorul unei macarale cu grindă, părțile grele ale motoarelor cu piston sunt îndepărtate. Utilizarea unei macarale cu grinzi necesită tavane înalte în sălile de mașini ale centralei electrice cu piston. Pentru repararea instalatiilor de gaz-piston de putere mica si medie se poate renunta la mecanismele de ridicare mai simple.

Centralele cu piston pe gaz la livrare pot fi echipate cu diverse instrumente și dispozitive de reparații. Prezența acestuia implică faptul că chiar și toate operațiunile critice pot fi efectuate de personal calificat la fața locului. Practic, toate lucrările de reparații ale turbinelor cu gaz pot fi efectuate fie la uzina de producție, fie cu asistența directă a specialiștilor din fabrică.

O dată la 3-4 luni, bujiile trebuie înlocuite. Înlocuirea lumânărilor este de doar 1-2 (!) copeici cu un cost de 1 kW / h de energie electrică proprie.

Unitățile cu piston, spre deosebire de turbinele cu gaz, sunt răcite cu lichid, astfel încât personalul unei centrale electrice autonome trebuie să monitorizeze în mod constant nivelul lichidului de răcire și să efectueze înlocuiri periodice, iar dacă este vorba de apă, atunci este necesar să efectueze substanța chimică. pregătire.

Caracteristicile de mai sus ale funcționării unităților cu piston sunt absente în instalațiile cu turbine cu gaz. Instalațiile cu turbine cu gaz nu utilizează astfel de consumabile și componente precum:

  • ulei de motor,
  • bujie,
  • filtre de ulei,
  • lichid de răcire,
  • seturi de fire de înaltă tensiune.

Dar turbinele cu gaz nu pot fi reparate pe loc și multe altele cheltuieli mai mari gazul nu poate fi comparat cu costurile de exploatare și consumabile pentru unitățile cu piston.

Ce sa aleg? Instalatii cu pistoane cu gaz sau turbine cu gaz?

Cum se corelează puterea unităților de putere ale centralelor electrice și temperatura mediului ambiant?

Cu o creștere semnificativă a temperaturii mediu inconjurator puterea turbinei cu gaz este redusă. Dar cu o scădere a temperaturii, puterea electrică a unei turbine cu gaz, dimpotrivă, crește. Parametrii de putere electrică, conform standardelor ISO existente, sunt măsurați la t +15 °C.

Uneori punct important este, de asemenea, faptul că o instalație de turbină cu gaz este capabilă să furnizeze de 1,5 ori mai multă energie termică liberă decât o unitate cu piston de putere similară. Când utilizați o cogenerare autonomă puternică (de la 50 MW). utilitati publice, de exemplu, acest lucru poate avea o importanță decisivă la alegerea tipului de unități de putere, mai ales cu un consum mare și uniform de energie termică.

Dimpotrivă, acolo unde căldura nu este necesară în cantități mari, dar este nevoie de un accent pe producția de energie electrică, va fi mai fezabilă din punct de vedere economic să se utilizeze instalații cu piston cu gaz.

Temperatura ridicată la ieșirea instalațiilor cu turbine cu gaz face posibilă utilizarea unei turbine cu abur ca parte a unei centrale electrice. Acest echipament este solicitat dacă consumatorul trebuie să obțină cantitatea maximă de energie electrică cu același volum de combustibil gazos consumat și, astfel, să obțină o eficiență electrică ridicată - până la 59%. Un complex energetic de această configurație este mai dificil de operat și costă cu 30-40% mai mult decât de obicei.

Centralele electrice cu turbine cu abur în structura lor, de regulă, sunt proiectate pentru o putere destul de mare - de la 50 MW și peste.

Să vorbim despre cel mai important lucru: unități cu piston cu gaz versus unități de putere cu turbine cu gaz - eficiență

Eficiența centralei este mai mult decât relevantă - deoarece afectează consumul de combustibil. In medie consum specific combustibilul gazos la 1 kW/h generat este mult mai mic pentru o instalație cu piston cu gaz și în orice mod de încărcare (deși sarcinile continue mai mici de 25% sunt contraindicate pentru motoarele cu piston).

Eficiența electrică a mașinilor cu piston este de 40–44%, iar cea a turbinelor cu gaz este de 23–33% (într-un ciclu abur-gaz, o turbină este capabilă să furnizeze un randament de până la 59%).

Ciclul abur-gaz este utilizat la centralele de mare putere - de la 50-70 MW.

Dacă trebuie să fabricați o locomotivă, o aeronavă sau o navă maritimă, atunci unul dintre indicatorii determinanți este factorul de eficiență (COP) al centralei electrice. Căldura care se obține în timpul funcționării motorului unei locomotive, aeronave (sau nave) nu este folosită și este eliberată în atmosferă.

Dar nu construim o locomotivă, ci o centrală electrică, iar atunci când alegem tipul de unități de putere pentru o centrală electrică autonomă, abordarea este oarecum diferită - aici este necesar să vorbim despre caracterul complet al utilizării combustibilului combustibil - factor de utilizare a combustibilului (FU).

Arzând, combustibilul face munca principală - rotește generatorul centralei electrice. Restul energiei de ardere a combustibilului este căldură care poate și ar trebui utilizată. În acest caz, așa-numita „eficiență generală”, sau mai degrabă, factorul de utilizare a combustibilului (FUE) al centralei va fi de aproximativ 80-90%.

Dacă consumatorul dorește să folosească energie termală centrală autonomă în totalitate, ceea ce este de obicei puțin probabil, atunci coeficientul de performanță (COP) al unei centrale autonome nu are importanță practică.

Când sarcina este redusă la 50%, eficiența electrică a turbinei cu gaz scade.

În plus, turbinele necesită presiune mare de admisie a gazului, iar pentru aceasta sunt instalate în mod necesar compresoare (piston) și, de asemenea, cresc consumul de combustibil.
O comparație a instalațiilor cu turbine cu gaz și a motoarelor cu piston cu gaz ca parte a unui mini-CHP arată că instalarea turbinelor cu gaz este oportună la instalații care au nevoi electrice și termice uniforme cu o putere mai mare de 30-40 MW.

Din cele de mai sus, rezultă că eficiența electrică a unităților de putere de diferite tipuri are o proiecție directă asupra consumului de combustibil.

Unitățile cu piston cu gaz consumă un sfert sau chiar o treime mai puțin combustibil decât unitățile cu turbine cu gaz - acesta este principalul element de cost!

În consecință, cu un cost similar sau egal al echipamentului în sine, este mai ieftin Energie electrica produs în turbine cu gaz. Gazul este principalul element de cheltuială în exploatarea unei centrale autonome!

Unități cu piston cu gaz vs. motoare cu turbină cu gaz - presiunea gazului de admisie

Este întotdeauna necesar să aveți o conductă de gaz de înaltă presiune atunci când utilizați turbine cu gaz?

Pentru toate tipurile de unități de putere moderne ale centralelor electrice, presiunea gazului furnizat nu are importanță practică, deoarece unitatea cu turbină cu gaz include întotdeauna un compresor de gaz, care este inclus în costul complexului energetic.

Compresorul asigură performanța de presiune necesară a combustibilului gazos. Compresoarele moderne sunt unități extrem de fiabile și de întreținere redusă. In lume tehnologii moderne Atât pentru motoarele cu piston cu gaz, cât și pentru turbinele cu gaz, este important doar să existe cantitatea adecvată de combustibil gazos pentru a asigura funcționarea normală a unei centrale electrice autonome.

Cu toate acestea, nu trebuie uitat asta compresorul booster necesită, de asemenea, energie considerabilă, Proviziiși serviciul. În mod paradoxal, compresoarele cu piston sunt adesea folosite pentru turbine puternice.

Motoare cu piston pe gaz vs. unități cu turbine cu gaz - instalații cu dublu combustibil

Deseori se scrie și se spune că instalațiile cu dublă combustibil pot fi doar cu piston. Este adevarat?

Nu este adevarat. Toți producătorii cunoscuți de turbine cu gaz au unități cu combustibil dublu în gama lor. Principala caracteristică a instalației cu dublu combustibil este capacitatea sa de a funcționa atât cu gaz natural, cât și cu motorină. Datorită utilizării a două tipuri de combustibil într-o instalație cu combustibil dublu, o serie de avantaje pot fi remarcate în comparație cu centralele monocombustibil:

  • în lipsa gazelor naturale, unitatea trece automat la motorină;
  • în timpul tranzitorii, unitatea trece automat la funcționarea diesel.

La intrarea în modul de funcționare, se efectuează procesul invers de trecere la funcționarea pe gaz natural și motorină;
Nu uitați de faptul că primele turbine au fost proiectate inițial să funcționeze cu combustibil lichid - kerosen.

Instalațiile cu combustibil dublu sunt încă de utilizare limitată și nu sunt necesare pentru majoritatea centralelor de cogenerare autonome - există soluții de inginerie mai simple pentru aceasta.

Unități cu piston cu gaz vs. unități cu turbină cu gaz - numărul de porniri

Care poate fi numărul de porniri ale unităților cu piston cu gaz?

Număr de porniri: un motor cu piston pe gaz poate porni și opri un număr nelimitat de ori, iar acest lucru nu îi afectează durata de viață a motorului. Dar pornirile-opririle frecvente ale unităților cu piston cu gaz, cu pierderea puterii auxiliare, pot duce la uzura celor mai încărcate unități (lagăre de turbocompresor, supape etc.).

Datorită modificărilor bruște ale tensiunilor termice care apar în cele mai critice componente și părți ale conductei calde ale turbinei cu gaz în timpul pornirilor rapide ale unității de la o stare rece, este de preferat să se utilizeze o instalație cu turbină cu gaz pentru funcționare continuă, continuă.

Motoarele cu piston pe gaz ale centralelor electrice împotriva turbinelor cu gaz - o resursă înainte de revizie

Care poate fi resursa instalației înainte de revizie?

Resursa înainte de revizie este de 40.000–60.000 de ore de lucru pentru o turbină cu gaz. Cu funcționarea corectă și întreținerea la timp a unui motor cu piston pe gaz, această cifră este, de asemenea, egală cu 40.000-60.000 de ore de funcționare. Cu toate acestea, există și alte situații în care revizia are loc mult mai devreme.

Unități cu piston pe gaz vs. motoare cu turbină cu gaz - investiții de capital și prețuri

Ce investiții de capital (investiții) vor fi necesare în construcția centralei electrice? Care este costul construirii unui complex de energie autonomă la cheie?

Calculele arată că investițiile (dolar/kW) în construcția unei centrale termice cu motoare cu piston pe gaz sunt aproximativ egale cu instalațiile cu turbine cu gaz. Centrala termică finlandeză WARTSILA cu o capacitate de 9 MW va costa clientul aproximativ 14 milioane de euro. O centrală termică similară cu turbină cu gaz bazată pe unități de primă clasă va costa 15,3 milioane de dolari.

Motoare cu piston pe gaz împotriva instalațiilor cu turbine cu gaz - ecologie

Cum sunt îndeplinite cerințele de mediu?

Trebuie remarcat faptul că unitățile cu piston cu gaz sunt inferioare unităților cu turbine cu gaz în ceea ce privește emisiile de NO x. Deoarece uleiul de motor se arde, unitățile cu piston au un nivel puțin mai mare de emisii nocive în atmosferă decât unitățile cu turbine cu gaz.

Dar acest lucru nu este critic: SES solicită nivelul de fond conform MPC la locația mini-CHP. După aceea, dispersia este calculată astfel încât „aditivul” de substanțe nocive din mini-CHP adăugat la fundalul nu duce la depășirea MPC. Prin mai multe iterații, se selectează înălțimea minimă a coșului de fum, la care se respectă cerințele SanPiN. Adăugarea de la centrală de 16 MW în ceea ce privește emisiile de NO x nu este atât de semnificativă: la o înălțime de coș de 30 m - 0,2 MPC, la 50 m - 0,1 MPC.

Nivelul emisiilor nocive de la majoritatea centralelor moderne cu turbine cu gaz nu depășește 20-30 ppm, iar în unele proiecte aceasta poate avea o anumită valoare.

Instalațiile cu pistoane în timpul funcționării au vibrații și zgomot de joasă frecvență. Aducerea zgomotului la valorile standard este posibilă, pur și simplu sunt necesare soluții de inginerie adecvate. Pe lângă calculul de dispersie, la elaborarea secțiunii „Protecția mediului” din documentația de proiect, se face un calcul acustic și se verifică dacă soluțiile de proiectare selectate și materialele utilizate îndeplinesc cerințele SanPiN în materie de zgomot.

Orice echipament emite zgomot într-un anumit spectru de frecvență. Centralele cu turbine cu gaz nu au trecut de această cupă.

Unități cu piston pe gaz vs. motoare cu turbină cu gaz - concluzii

Cu sarcini liniare și respectarea regulii N + 1, este posibilă utilizarea motoarelor cu piston cu gaz ca sursă principală de alimentare cu energie. Ca parte a unei astfel de centrale electrice, sunt necesare unități și rezervoare de rezervă pentru a stoca al doilea tip de combustibil - motorina.

În domeniul de putere de până la 40-50 MW, utilizarea motoarelor cu piston la mini-CHP este considerată absolut justificată.

În cazul utilizării unităților cu piston cu gaz, consumatorul poate scăpa complet de sursa de alimentare externă, dar numai cu o abordare deliberată și echilibrată.

Instalațiile cu pistoane pot fi folosite și ca surse de rezervă sau de urgență de energie electrică.

O anumită alternativă la instalațiile cu piston sunt microturbinele cu gaz. Adevărat, prețurile pentru microturbine „mușcă” mult și se ridică la ~ 2500-4000 USD per 1 kW de putere instalată!

O comparație a instalațiilor cu turbine cu gaz și a motoarelor cu piston cu gaz ca parte a unui mini-CHP arată că instalarea de turbine cu gaz este posibilă la orice instalații care au sarcini electrice mai mari de 14-15 MW, dar datorită consumului mare de gaz, turbinele sunt recomandate pentru centralele de capacitate mult mai mare - 50-70 MW.

Pentru multe centrale moderne, 200.000 de ore de funcționare nu reprezintă o valoare critică și sunt supuse programului de întreținere programat și înlocuirii treptate a pieselor turbinei supuse uzurii: rulmenți, injectoare, diverse echipamente auxiliare (pompe, ventilatoare), funcționarea ulterioară a centrala cu turbine cu gaz rămâne fezabilă din punct de vedere economic. Unitățile cu piston cu gaz de înaltă calitate depășesc astăzi cu succes 200.000 de ore de funcționare.

Acest lucru este confirmat de practica modernă de exploatare a instalațiilor cu turbine cu gaz/piston cu gaz din întreaga lume.

Atunci când alegeți unitățile de alimentare ale unei centrale autonome, este nevoie de sfaturi de specialitate!

Sfatul și supravegherea experților sunt, de asemenea, necesare în construcția de centrale electrice autonome. Pentru a rezolva problema, avem nevoie de o firmă de inginerie cu experiență și proiecte finalizate.

Ingineria vă permite să determinați în mod competent, imparțial și obiectiv alegerea echipamentului principal și auxiliar pentru selectarea configurației optime - configurația viitoarei centrale electrice.

Inginerie calificată economisește semnificativ bani lichizi client, iar acesta este 10-40% din costul total. Ingineria de la profesioniști din industria energetică evită greșelile costisitoare în proiectarea și selectarea furnizorilor de echipamente.

O turbină cu gaz este un motor în care, în procesul de funcționare continuă, organul principal al dispozitivului (rotorul) transformă (în alte cazuri, abur sau apă) în lucru mecanic. În acest caz, jetul de substanță de lucru acționează asupra palelor fixate în jurul circumferinței rotorului, punându-le în mișcare. Pe direcția fluxului de gaz, turbinele sunt împărțite în axiale (gazul se mișcă paralel cu axa turbinei) sau radiale (mișcare perpendiculară față de aceeași axă). Există atât mecanisme cu o singură etapă, cât și cu mai multe etape.

O turbină cu gaz poate acționa asupra palelor în două moduri. În primul rând, este un proces activ, atunci când este furnizat gaz zonă de muncă la viteze mari. În acest caz, fluxul de gaz tinde să se miște în linie dreaptă, iar partea curbată a lamei care îi stă în cale îl deviază, rotindu-se singură. În al doilea rând, este un proces de tip reactiv, când debitul de alimentare cu gaz este scăzut, dar se folosesc presiuni mari. tipul în forma sa pură nu se găsește aproape niciodată, deoarece în turbinele lor este prezent care acționează asupra palelor împreună cu forța de reacție.

Unde este folosită turbina cu gaz astăzi? Principiul de funcționare al dispozitivului permite să fie utilizat pentru acționarea generatoarelor de curent electric, compresoarelor etc. Turbinele de acest tip sunt utilizate pe scară largă în transport (instalații de turbine cu gaz de nave). În comparație cu omologii cu abur, au o greutate și dimensiuni relativ mici, nu necesită amenajarea unei cazane, a unei unități de condensare.

Turbina cu gaz este gata de funcționare destul de repede după pornire, dezvoltă puterea maximă în aproximativ 10 minute, este ușor de întreținut, necesită puțină apă pentru răcire. Spre deosebire de motoarele cu ardere internă, acesta nu are efecte inerțiale de la mecanismul manivelei. de o ori și jumătate mai scurt decât motoarele diesel și de peste două ori mai ușor. Dispozitivele au capacitatea de a funcționa cu combustibil de calitate scăzută. Calitățile de mai sus fac posibilă luarea în considerare a motoarelor de acest tip de interes special pentru nave și hidroplanuri.

Turbina cu gaz ca componentă principală a motorului are o serie de dezavantaje semnificative. Printre acestea, remarcă zgomot ridicat, mai puțin decât motoarele diesel, eficiență, durată scurtă de viață la temperaturi ridicate (dacă mediul de gaz utilizat are o temperatură de aproximativ 1100 ° C, atunci turbina poate fi utilizată în medie până la 750 de ore).

Eficiența unei turbine cu gaz depinde de sistemul în care este utilizată. De exemplu, dispozitivele utilizate în industria energetică cu o temperatură inițială a gazelor peste 1300 de grade Celsius, din aerul din compresor nu mai mult de 23 și nu mai puțin de 17, au un coeficient de aproximativ 38,5% în timpul operațiunilor autonome. Astfel de turbine nu sunt foarte răspândite și sunt folosite în principal pentru acoperirea vârfurilor de sarcină în sistemele electrice. Astăzi, la o serie de centrale termice din Rusia funcționează aproximativ 15 turbine cu gaz cu o capacitate de până la 30 MW. La instalațiile cu mai multe etape, se obține un indice de eficiență mult mai mare (aproximativ 0,93) datorită eficienței ridicate a elementelor structurale.

O turbină cu gaz, ca motor termic, combină trăsăturile caracteristice ale unei turbine cu abur și ale unui motor cu ardere internă, în care energia combustibilului în timpul arderii acestuia este transformată direct în munca mecanica. Fluidul de lucru al turbinelor cu gaz care funcționează pe ciclu deschis este produsul arderii combustibilului, iar fluidul de lucru al turbinelor cu gaz care funcționează pe ciclu închis este aer curat sau gaz care circulă continuu în sistem. Pe nave se folosesc unități cu turbine cu gaz (GTU) care funcționează în ciclu deschis, cu arderea combustibilului la o presiune constantă (p = const) și GTU care funcționează în ciclu închis.

În prezent, turbinele marine cu gaz sunt de două tipuri: 1) turbocompresoare și 2) cu generatoare de gaz cu piston liber (SPGG).

În fig. 101. Compresorul 9 aspiră aer curat din atmosferă, îl comprimă la presiune ridicată și îl livrează prin conducta de aer3 în camera de ardere 2, unde simultan prin duza1 este furnizat combustibil. Combustibilul, amestecat cu aer, formează un amestec de lucru, care arde atunci cândR = const. Produșii de ardere rezultați sunt răciți cu aer și trimiși pe calea de curgere a turbinei. În paletele fixe 4, produsele de ardere se extind și intră în paletele rotorului 5 cu viteză mare, unde energia cinetică a fluxului de gaz este transformată în lucrul mecanic al rotației arborelui. Prin conducta 6, gazele de evacuare părăsesc turbina. Turbina cu gaz antrenează compresorul 9 și prin cutia de viteze7 elicea 8. Pentru pornirea unității se folosește un motor de pornire 10, care învârte compresorul la turația minimă.

Aceeași figură arată ciclul teoretic al GTP-ului considerat în coordonatele p - ? șiS - T: AB - procesul de comprimare a aerului în compresor; VS-arderea combustibilului la presiune constantă în camera de ardere; SD - dilatarea gazului în turbină, DA - îndepărtarea căldurii din gazele de eșapament.

Pentru a crește eficiența funcționării turbinei cu gaz, se utilizează încălzirea regenerativă a aerului care intră în camera de ardere sau arderea în etape a combustibilului în mai multe camere de ardere secvenţiale care deservesc turbine individuale. Datorită complexității designului, arderea în etape este rar utilizată. Pentru a crește eficiența efectivă a instalației, alături de regenerare, se utilizează comprimarea aerului în două trepte, în timp ce între compresoare este inclus un intercooler de aer, ceea ce reduce puterea necesară a compresorului de înaltă presiune.

Pe fig. 102 este o diagramă a celei mai simple instalații de turbină cu gaz cu ardere a combustibilului laR = const și recuperare de căldură. Aer comprimat în compresor1 , trece prin regeneratorul 2 în camera de ardere3 , unde este încălzit de căldura gazelor de eșapament care părăsesc turbina 4 cu o temperatură relativ ridicată. Ciclul real al acestei instalații este prezentat în diagrama S-T (Fig. 103): procesul de comprimare a aerului în compresor1 - 2 ; încălzirea aerului în regenerator, însoțită de o cădere de presiune dinR 2 inainte deR 4 2 - 3; furnizarea de căldură în procesul de ardere a combustibilului 3 - 4; procesul real de expansiune a gazului în turbine4-5 ; răcire cu gaz în regenerator, însoțită de pierderea de presiune p 5 -R 1 5-6; evacuare gaz - eliminarea căldurii6-1 . Cantitatea de căldură primită de aer în regenerator este reprezentată de o suprafață de 2"-2-3-3", iar cantitatea de căldură degajată de gazele de evacuare din regenerator, de o zonă de 6"-6-5-5". Aceste zone sunt egale.

Într-o turbină cu gaz cu ciclu închis, fluidul de lucru uzat nu intră în atmosferă, iar după pre-răcire este trimis din nou la compresor. În consecință, fluidul de lucru circulă în ciclu, necontaminat cu produse de ardere. Acest lucru îmbunătățește condițiile de lucru ale părților de curgere ale turbinelor, rezultând o fiabilitate crescută a instalației și crește resursa motorului acesteia. Produsele de ardere nu se amestecă cu fluidul de lucru și, prin urmare, orice tip de combustibil este potrivit pentru ardere.

Pe fig. 104 prezintă o diagramă schematică a unei turbine cu gaz de navă cu toate modurile cu ciclu închis. Aerul după prerăcire în răcitorul de aer 4 intră în compresor5 , care este antrenat de o turbină de înaltă presiune7 . Aerul este trimis de la compresor la regenerator.3 , și apoi în încălzitorul de aer 6, care îndeplinește același rol ca și camera de ardere în instalațiile de tip deschis. Din încălzitorul de aer, aerul de lucru la o temperatură de 700 ° C intră în turbina de înaltă presiune7 , care rotește compresorul și apoi în turbina de joasă presiune2 , care prin reductor1 acţionează elicea cu pas reglabil. Motorul de pornire 8 este proiectat pentru a porni instalația. Dezavantajele turbinelor cu gaz cu ciclu închis includ volumul schimbătorilor de căldură.

De interes deosebit sunt turbinele cu gaz cu ciclu închis cu reactor nuclear. În aceste instalații, heliu, azot, dioxid de carbon. Aceste gaze nu sunt activate în reactor nuclear. Gazul încălzit în reactor la o temperatură ridicată este trimis direct să lucreze în turbina cu gaz.

Principalele avantaje ale turbinelor cu gaz în comparație cu turbinele cu abur sunt: ​​greutatea și dimensiunile reduse, deoarece nu există boiler și unitate de condensare cu mecanisme și dispozitive auxiliare; pornire rapidă și dezvoltare a puterii maxime în 10-15 minute; consum foarte scăzut de apă de răcire; ușurința întreținerii.

Principalele avantaje ale turbinelor cu gaz în comparație cu motoarele cu ardere internă sunt: ​​absența unui mecanism de manivelă și a forțelor de inerție asociate; greutate redusă și dimensiuni la putere mare (GTU-urile sunt de 2-2,5 ori mai ușoare și lungime de 1,5-2 ori mai scurte decât motoarele diesel); capacitatea de a lucra cu combustibil de calitate scăzută; costuri de operare mai mici. Dezavantajele turbinelor cu gaz sunt următoarele: o durată de viață scurtă la temperaturi ridicate ale gazului (de exemplu, la o temperatură a gazului de 1173 ° K, durata de viață este de 500-1000 de ore); mai puțin decât motoarele diesel, eficiență; zgomot semnificativ în timpul funcționării.

În prezent, turbinele cu gaz sunt utilizate ca principalele motoare ale navelor de transport maritim. În unele cazuri, turbinele cu gaz de putere redusă sunt folosite ca motor de antrenare pentru pompe, generatoare de energie de urgență, compresoare auxiliare de propulsie etc. Turbinele cu gaz sunt de interes deosebit ca motoare principale pentru hidrofoile și hovercraft.

Principiul de funcționare a instalațiilor cu turbine cu gaz

Fig.1. Schema unei unități de turbină cu gaz cu un motor cu turbină cu gaz cu un singur arbore de ciclu simplu

Aerul curat este furnizat compresorului (1) al unității de alimentare a turbinei cu gaz. La presiune ridicată, aerul din compresor este trimis în camera de ardere (2), unde este alimentat și combustibilul principal, gazul. Amestecul se aprinde. Atunci când un amestec gaz-aer este ars, energia este generată sub forma unui flux de gaze fierbinți. Acest flux de la de mare viteză se repezi spre rotorul turbinei (3) și îl rotește. Energia cinetică de rotație prin arborele turbinei antrenează compresorul și generatorul electric (4). De la bornele generatorului de energie electrica generata, de obicei printr-un transformator, este trimisa catre reteaua electrica, catre consumatorii de energie.

Turbinele cu gaz sunt descrise de ciclul termodinamic Brayton Ciclul Brayton/Joule este un ciclu termodinamic care descrie procesele de lucru ale motoarelor cu combustie internă cu turbine cu gaz, turboreactor și ramjet, precum și motoare cu ardere externă cu turbine cu gaz cu o buclă închisă a unui gaz. fluid de lucru (monofazat).

Ciclul este numit după inginerul american George Brighton, care a inventat motorul cu combustie internă alternativă care funcționa pe acest ciclu.

Uneori, acest ciclu este numit și ciclu Joule - în onoarea fizicianului englez James Joule, care a stabilit echivalentul mecanic al căldurii.

Fig.2. Diagrama P,V Ciclul Brighton

Ciclul ideal Brayton constă din procesele:

  • 1-2 Compresie izoentropică.
  • 2-3 Aport de căldură izobară.
  • 3-4 Expansiune izoentropică.
  • 4-1 Eliminarea căldurii izobară.

Luând în considerare diferențele dintre procesele adiabatice reale de expansiune și contracție față de cele isentropice, se construiește un ciclu Brayton real (1-2p-3-4p-1 pe diagrama T-S) (Fig. 3)

Fig.3. Diagrama T-S Ciclul Brighton
Ideal (1-2-3-4-1)
Real (1-2p-3-4p-1)

Eficiența termică a unui ciclu Brayton ideal este de obicei exprimată prin formula:

  • unde P = p2 / p1 - gradul de creștere a presiunii în procesul de compresie izoentropică (1-2);
  • k - indice adiabatic (pentru aer egal cu 1,4)

Trebuie remarcat în special că acest mod general acceptat de calculare a eficienței ciclului ascunde esența procesului în desfășurare. Eficiența limitativă a ciclului termodinamic este calculată prin raportul de temperatură folosind formula Carnot:

  • unde T1 este temperatura frigiderului;
  • T2 - temperatura încălzitorului.

Exact același raport de temperatură poate fi exprimat în termeni de raporturi de presiune utilizate în ciclu și indicele adiabatic:

Astfel, eficiența ciclului Brayton depinde de temperaturile inițiale și finale ale ciclului exact în același mod ca eficiența ciclului Carnot. Cu o încălzire infinitezimală a fluidului de lucru de-a lungul liniei (2-3), procesul poate fi considerat izoterm și complet echivalent cu ciclul Carnot. Cantitatea de încălzire a fluidului de lucru T3 în procesul izobaric determină cantitatea de lucru legată de cantitatea de fluid de lucru utilizată în ciclu, dar nu afectează în niciun fel eficiența termică a ciclului. Cu toate acestea, în implementarea practică a ciclului, încălzirea se realizează de obicei la cele mai mari valori posibile limitate de rezistența la căldură a materialelor utilizate pentru a minimiza dimensiunea mecanismelor care comprimă și extind fluidul de lucru.

În practică, frecarea și turbulența provoacă:

  • Compresie non-adiabatică: pentru un raport de presiune total dat, temperatura de descărcare a compresorului este mai mare decât cea ideală.
  • Expansiune non-adiabatică: deși temperatura turbinei scade la nivelul necesar funcționării, compresorul nu este afectat, raportul de presiune este mai mare, ca urmare, dilatarea nu este suficientă pentru a oferi o muncă utilă.
  • Pierderi de presiune în admisia aerului, camera de ardere și evacuarea: ca urmare, dilatarea nu este suficientă pentru a asigura o muncă utilă.

Ca și în cazul tuturor motoarelor termice ciclice, cu cât temperatura de ardere este mai mare, cu atât eficiența este mai mare. Factorul limitativ este capacitatea oțelului, nichelului, ceramicii sau a altor materiale care alcătuiesc motorul de a rezista la căldură și presiune. O mare parte a lucrărilor de inginerie se concentrează pe îndepărtarea căldurii din părți ale turbinei. Majoritatea turbinelor încearcă, de asemenea, să recupereze căldura din gazele de eșapament care altfel ar fi risipite.

Recuperatoarele sunt schimbătoare de căldură care transferă căldura de la gazele de evacuare la aer comprimat înainte de ardere. Într-un ciclu combinat, căldura este transferată către sistemele turbinelor cu abur. Iar în combinarea căldurii și energiei (CHP), căldura reziduală este folosită pentru a produce apă caldă.

Din punct de vedere mecanic, turbinele cu gaz pot fi considerabil mai simple decât motoarele cu combustie internă alternativă. Turbinele simple pot avea o singură parte mobilă: ansamblu arbore/compresor/turbină/rotor alternativ (vezi imaginea de mai jos), fără a include sistemul de alimentare.

Fig.4. Această mașină are un compresor radial cu o singură treaptă,
turbină, recuperator și rulmenți de aer.

Turbinele mai complexe (cele utilizate în motoarele cu reacție moderne) pot avea mai mulți arbori (bobine), sute de pale de turbină, pale de stator în mișcare și un sistem extins de conducte complexe, camere de ardere și schimbătoare de căldură.

Ca regulă generală, cu cât motorul este mai mic, cu atât este mai mare viteza arborelui (arborilor) necesară pentru a menține viteza liniară maximă a palelor.

Viteza maximă a palelor turbinei determină presiunea maximă care poate fi atinsă, rezultând putere maxima indiferent de dimensiunea motorului. Motorul cu reacție se rotește la aproximativ 10.000 rpm și micro-turbina la aproximativ 100.000 rpm.