Buhar türbini termal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürmek için kullanılan bir sistemdir. Enerji sistemleri arasında yer alan bu yöntem 1884 yılınca Charles Parsons tarafından keşfedilmiştir. O dönemden günümüze kadar gelişen bu sistem endüstriyel alanlar başta olmak üzere farklı aşamalarda kullanılır.
Enerji tasarrufu sağlamak ve enerji türleri arasında dönüşüm sağlamak amacıyla buhar türbininin kullanıldığı görülecektir. Böylece kısmi enerji tasarrufu sağlanırken yüksek maliyetlerden kurtulmak mümkün olmaktadır. Meksis buhar türbini çözüm önerilerimiz ile enerji ihtiyaçlarını karşılamaya devam etmekteyiz.
Bu yazımızda buhar türbininin çalışma prensibi ve uygulama alanlarından bahsedeceğiz.
Buhar Türbininin Çalışma Prensibi Nasıldır?
Her enerji sisteminin kendi içerisinde belirli bir çalışma prensibi vardır. Söz konusu çalışma prensibi işlevsellik sağladığı gibi enerjinin ortaya çıkmasını sağlamaktadır. Çalışmasına dair detayları elde etmek buhar türbini temin etme ve kullanım aşamasında karar vermeye neden olur.
Buhar türbininin çalışma prensibi birkaç aşamada ele alınabilir. Bu enerjinin açığa çıkması, dönüştürülmesi ve farklı alanlarda kullanılması olarak detaylandırılabilir. Her bir aşamada harcanan süre teknolojinin ilerlemesiyle giderek azalır ve elde edilen verimlilik de en üst noktaya çıkarılır.
- Enerji Dönüşüm Süreci:
Enerji üretimi elde edebilmek için öncelikle suyu ısıtacak bir ısı kaynağına ihtiyaç duyulur. Fosil yakıt, gaz, nükleer ya da güneş enerjisi seçenekler arasındadır. Bir ısı türü sayesinde su ısıtılır ve sıcak su, buhar elde edilir. Buhar türbininden elde edilen basınçlı buhar gemi, endüstriyel sanayi gibi alanlarda kullanılır.
Suyun ısınmasına bağlı olarak aynı zamanda sıcaklık, sıcak su da elde edilmektedir. Buhar haline gelen enerji ise özel üretim parçalarına bağlı olarak daha sonra termal enerjisine dönüştürülür. Elde edilen mekanik enerji termal enerjiye dönüştürülerek buhar türbinin kanatlarına aktarılarak dönüş hızı sağlayabilir. Elektrik akımı yaratabilir ya da farklı sistemler de kullanılmak üzere değerlendirilir.
- Isıl Verimlilik
Buhar türbini çalışma prensibi temelinde buhar yatsa da buharın ortaya çıkması için ciddi bir sıcaklık gerekir. Isınan su ve sıcak ortam ısıl verimlilik sağlar. Söz konusu yüksek basınç ve buhar haline gelmesini sağlayan ısıl enerji termal enerjinin temelini oluşturur. Belirli alanlarda sıcaklık sağlaması adına kullanılabilmektedir.
- Akışkan Dinamiği:
Genellikle buhar türbini ısı kaynağından çıkan enerjisine buhar denilir ve bu mekanik enerji termal enerjiye dönüştürülür. Termal enerji çoğunlukla türbinlere aktarılır. Elektrik enerjisine dönüşmesiyle de kullanılan bu yapı türbin kanatların dönüşüne yol açar. Akışkan dinamiği sayesinde temelde aynı zamanda su/sıvıdan dönüş, elektrik, buhar ve ısı verimliliği elde edilir.
Buhar Türbininin Ana Parçaları Nelerdir?
Sistemin istendik yönde çalışması için enerji üretimi sağlayan, dönüştüren ve aktaran temel parçalara ihtiyaç duyulmaktadır. Meksis buhar türbini ana parçaları arasında şunlar yer alır:
- Buhar Sandığı ve Kaplama: Buhar sandığı ve kaplama, yüksek basınçlı buhar besleme alanına bağlantı sağlamasıyla entegre edilmektedir. Korumalı buhar sandıkları rügalatör valfleri ve hız tetikleme valfi gibi yapıları da içermektedir. Aynı zamanda buhar genleşmesi ve aktarımını sağlayan rotor ve nozulları da barındırır.
- Rotor: Büyük disk yapıları ve mil parçalarından oluşmaktadır. Milin bir kısmı tahrikli pompaya bağlanırken diğer ucu ise hız regülatörüne geçirilmektedir. Aşırı hız tetikleme sisteminde yardımcı olan unsurlardır.
- Rulmanlar: Rotor buhar sandığı ve diğer aksam parçalarını desteklemektedir. Yağ sızıntılarını önlemek; su, hava, gaz ve toz gibi unsurların iç sisteme girmesini engelleyen yapılardır.
- Contalar: Gövde sızdırmazlık contaları şaftı ve genel gövdeyi kapatmaktadır. Yay destekli olan bu halkalar yüksek egzoz buharı için kullanılmaktadır. Dışarıdan gelecek etkilerden korurken içerideki buhar ve sıvının da dışarıya çıkmasına engel olur.
- Kontrol Sistemleri: Governor sistemler olarak da adlandırılmaktadır. Türbinlerin hızı regülatör valfini de yerleştirerek buhar akışını değiştirmeyi sağlamaktadır. Türbin hızları bu kontrol/ayar aşamalarından geçer ve çıkış için bir sinyal oluşturur.
- Hız Tetikleme Sistemi: Tetikleme mekanizması, regülatörden tamamen bağımsız olarak çalışmaktadır. Aşırı hızlanma durumunda buhar akışını kesmek ve tetikleme vanasını kapatma gibi işlevleri vardır.
- Vanalar: Sistemdeki vanalar daha yüksek verim elde etmek için kullanılmaktadır. Buharın geçiş yapılması, dönüştürülmesi için aktarılması gibi görevleri bulunmaktadır.
Buhar Türbininde Verimlilik Nasıl Sağlanır?
Enerji üretimi her ne kadar buhar türbini içerisinde ortaya çıksa da verimliliği arttırmanın yöntemleri bulunmaktadır. Verimliliğin arttırılması enerji tasarrufu sağlarken termal enerjinin kullanıldığı alanda da iyi sonuçlar almayı sağlayacaktır. Farklı sektörlerde değişik amaçlarla kullanılan bu enerji türü her koşulda gerekli olduğundan ne kadar yüksek seviyede elde edilirse o kadar iyidir. Özel üretilen bu türbinler normal çalışma esnasında dahi verimliliği üst seviyede tutmaktadır. Ancak genel anlamda enerji üretimi verimliliğini arttırmak için şu aşamalar izlenebilir:
- Egzoz Basınç Ayarı: Kondenser basıncını ve sıcaklığını düşürmek, kullanılmayan enerjinin bir kısmını daha ortama alarak güç çevrim verimliliğini arttırır. Ortama daha düşük egzoz basıncı daha yüksek buhar girişi eklenir.
- Yeniden Isıtma Sıcaklığı: Ortama gelecek olan yeni sıcaklığı yükseltmek güç döngüsünde artışa neden olacaktır. Buhar türbini belirli aşamada genişledikten sonra eklenen ısı ortam sıcaklığını arttırır bu sayede daha kuru buharın ortama girmesini sağlar.
- Türbin Egzoz Basıncı: Türbinlere giden egzozun basıncını düşürmek verimliliğe doğrudan etki eder. Sadece tıkanma durumlarını hariç tutmak gerekir.
- Giriş Buhar Hızını Arttırmak: Buharın var olan sıcaklığı ve basıncını yüksek seviyede tutmak sağlanacak olan enerjinin de artış göstermesine neden olur. Doğrudan verimliliğe etki eden temel unsurdur.
- Kılavuz Kanatlarının Açısı: Doğru ayarlanan kanat açıları var olan termal enerjinin istendik yönde elde edilmesi ve kullanılmasını sağlar. Dönmeye uygun açılarla yerleştirilen kanatların dönüş hızları yükseliş gösterir.
Buhar Türbininin Uygulama Alanları Nelerdir?
Enerji yaşamın her alanında var olan bir ihtiyacı temsil etmektedir. Kullanılması gereken enerji türleri değişiklik gösterse de genel anlamda oluşan buhar türbini enerjisi sayısız alanda kullanılabilir vaziyettedir. Günümüzde bundan dolayı farklı noktalarda buhar türbinlerini görmek ve kullanıldığına şahit olmak mümkündür.
Sektörel olarak kullanım şekilleri farklılık gösterse de genel itibarıyla Meksis buhar türbinleri şu alanlarda kullanılır:
- Kimya endüstrisi,
- Demir ve çelik endüstrisi,
- Gıda endüstrisi,
- Petro-kimya rafineleri,
- Kağıt endüstrisi
- Tekstil
- Şeker fabrikaları,
- Gemi sanayi.
Buhar türbinlerinden elektrik enerjisi elde edilmesiyle ekstra sektörler de devreye girmektedir:
- Enerji santralleri,
- Biyokütle santralleri,
- Gaz genleştirme
- Jeotermal tesisleri,
- Atık ve geri dönüşüm tesisleri,
- Isıl güneş enerjisi santralleri,
- Atık yakma tesisleri.
Buhar Türbininin Geleceği ve Teknolojik Gelişmeler
Gelecek yıllarda buhar türbini kullanım alanlarının yaygınlaşması beklenmektedir. Tükenebilir enerji sistemlerinin gelecek yıllarda son bulması, doğaya olan zararları göz önünde bulundurulduğunda uygun yöntemlere yönelim sağlanır. Buhar türbini doğal sudan çıkan buhar ve dönüştürülmesiyle elde edilen enerji türleriyle bu yüzden ayrışır.
Doğaya uyumlu, zararı minimuma indiren buhar türbinleri günümüzde birçok sektörde kullanılsa da yaygınlaşması için süre gerekir. Giderek yaygınlaşan ve tercih sebebi olan bu enerji sistemleri istendik yönde kullanılabilmektedir. Buhar, sıcak su, elektrik ve diğer termal enerjinin ihtiyaç olduğu her alanda vardır. Üstelik sadece ısıtma değil soğutma sistemlerinde de etkili olarak kullanılır.
Dikkatinizi Çekebilecek Diğer İçeriklerimiz:
