Kas yra garo turbina?

Garo turbina yra įtaisas, galintis paversti suslėgto garo šiluminę energiją sukamuoju judesiu. Šis sukamasis judesys dažnai naudojamas elektrinėse elektrai gaminti, nors jis gali būti pritaikytas ir kitoms reikmėms. Apie pagrindinį garo turbinų principą pirmą kartą buvo parašyta dar pirmame mūsų eros amžiuje, o moderni garo turbina buvo sukurta tik 1884 m.

Pirmąją modernią garo turbiną suprojektavo seras Charlesas Parsonsas. Jis buvo naudojamas kartu su dinamo varikliu 7.5 kW galiai generuoti. Netrukus po jo išradimo prietaisas buvo pradėtas naudoti elektrinėse visame pasaulyje ir karinių jūrų pajėgų laivuose. Ankstesni stūmokliniai garo varikliai buvo mažiau efektyvūs ir sunkiau pritaikomi naudoti laivuose, todėl jiems reikėjo sudėtingų sistemų, o ne paprasto tiesioginio pavaros mechanizmo.

Garo turbinos naudoja principą, leidžiantį suslėgtam garui plėstis kontroliuojamais etapais. Kiekviena turbina gali būti sudaryta iš daugybės impulsų ir reakcijos turbinų, kurių kiekviena leidžia garui plėstis ir sukti įrenginyje esančias mentes arba kaušus. Daugumoje garo turbinų abu šie variantai naudojami kartu, o impulsinės turbinos veikia esant aukštam slėgiui, o reakcijos turbinoms naudojamas žemas slėgis. Skirtumas tarp šių dviejų yra tas, kad impulsų įvairovė naudoja purkštuką didelio greičio garui tiekti į rotorius, o reakcijos turbinų rotoriai patys yra purkštukų tipas.

Impulsinių ir reakcijos turbinų išdėstymas garo turbinoje gali efektyviai padaryti sistemą labai efektyvią. Naudojant tiek aukštą, tiek žemą slėgį, o garai veikia kiekviename jo išsiplėtimo etape, procesas gali išlikti labai izentropinis. Tai tiesiog reiškia, kad entropija, kuri patenka į sistemą, yra panaši į tą, kuri išeina. Kitas konstrukcijos privalumas yra tas, kad turbinų sukimasis sukuria sukamąjį judesį, kuris gali būti idealus tiek energijos generavimui, tiek sukimo mentėms ar kitiems laivų pavaros mechanizmams.

Didelė dalis visos pasaulyje pagaminamos galios naudojama garo turbinų generatoriais. Jų yra ir iškastinio kuro, ir atominėse elektrinėse, kur pirmosios degina anglį arba naftą, kad vanduo pašildytų iki garų, o antrosios – garams generuoti, naudojant branduolio dalijimosi reakciją. Be to, dalis energijos generuojama naudojant procesą, žinomą kaip sutelkta saulės energija. Šio tipo elektrinės gali panaudoti saulę garui gaminti, kuris vėliau gali pasukti garo turbinas.