Türbin Nedir

Türbin Nedir
türbin, akmakta olan akışkanın enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmede kullanılan aygıtların ortak adı. Türbinler, akışkanın sabit ya da hareketli kanatçık benzeri palalardan ya da bir fandakine benzer kanatlardan oluşan bir sistemin içinden geçirilmesi ve böylece de sistemin dönmesinin sağlanması ilkesine dayalı olarak çalışır.

Su türbini (hidrolik türbin), buhar türbini, rüzgâr türbini ve gaz türbini olmak üzere başlıca dört tip türbin vardır. İlk üç türbin tipi en çok elektrik enerjisi üretiminde kullanılır, gaz türbininin asıl kullanım amacı ise uçaklar için gerekli jet tepkisinin elde edilmesidir.

Türbinin temel çalışma ilkesinden eski çağlarda da yararlanılmıştır. Su türbininin atası olan su çarkı(*), İÖ y. 70’te Romalılar tarafından tahılların öğütülmesinde kullanıldı. Bu tür ilk aygıtlar su akıntısının
yeterli olduğu yerlerde ırmaklara yerleştirilen basit gemi çarklarına benziyordu. Buhar türbinlerinin ilk örneğinin ise 1. yüzyılda İskenderiyeli Heron tarafından yapıldığı sanılmaktadır. Tepki ilkesiyle çalışan bu aygıtta dönme hareketi, kıvrık tüplerden (çim sulama fıskiyesine benzer biçimde) dışarı püskürtülen buhar aracılığıyla gerçekleştiriliyordu. Rüzgâr türbininin geliştirilmesine esin kaynağı olan yel değirmeni İS

7. yüzyılın ortalarında İran’da kullanılmaktaydı. Yatay bir mil üzerine yerleştirilmiş dikey yelkenden oluşan yel değirmeni Avrupa’ya yüzyıllar sonra Araplar aracılığıyla taşındı.

Su türbinleri. Su türbinlerinin, tepkili türbin ve çarpmalı türbin olmak üzere iki türü vardır. Kullanılacak türbinin türü baraj gölleri ile çavlanlardaki su koşullarına göre belirlenir. Çarpmalı türbinler genellikle büyük düşme yüksekliği ve düşük debilerde kullanılır, tepkili türbinler ise çoğunlukla 450 m’den az düşme yüksekliği olan ve orta ya da yüksek debili sularda kullanılır.

Çarpmalı türbinlerde enerji ilk olarak suyun düşüş hareketinin kinetik enerjiye dönüştürülmesiyle elde edilir. Bu işlem suyun havaya su jeti fırlatacak biçimde özel olarak tasarımlanmış bir lüleden geçirilmesiyle gerçekleştirilir. Bu jet doğrudan doğruya, türbin çarkının (rotor) çevresine sudan olabildiğince çok hız alabilecek biçimde yerleştirilmiş kepçelere gönderilir. En yaygın olarak kullanılan çarpmalı türbin türü olan Pelton türbininde (ya da Pelton çarkı) her kepçe, kendisine çarpan su kütlesi iki kola ayrılacak biçimde tam ortasından çift büklümlü bir duvarla ikiye bölünmüştür; böylece türbine maksimum miktarda enerji iletilmesi sağlanır.

Tepkili türbinlerde ise dönme işlemi, suyun çark içinde hızlandırılmasıyla oluşan tepki kuvveti aracılığıyla gerçekleştirilir. Tepkili türbinler bu hızlandırmanın gerçekleştirilme biçimine göre Francis, Kaplan ve Deriaz türbini olmak üzere başlıca üç türe ayrılır. Bunların tümünde hidrolik basıncın bir bölümü, su türbin çarkına açılan bir kapı düzeneğinden ve sarmal biçimli bir mahfazadan oluşan giriş bölümünden geçerken hıza dönüştürülür. Sudan alman enerji suyun tüm enerjisini soğuran tek kademeli bir türbin çarkı (yalnızca tek bir sıra kepçe ya da kanattan oluşan rotor) içinde mekanik enerjiye dönüştürülür.

Buhar türbinleri
Buharın sahip olduğu ısıl enerjiyi işe dönüştüren bu makineler büyük miktarlarda elektrik üretiminde kullanılan öbür birincil devindiricilerin yerini almıştır. Bu tür türbinlerin tahrik edilmesi için gerekli olan buhar, kömür ya da petrol yakan kazanlardan ya da nükleer reaktörlerden sağlanır.

Buhar türbini yataklanmış ve silindir biçimli mahfazayla çevrelenmiş bir milden (rotor) oluşur. Türbin silindirinin çevresine yerleştirilmiş lülelerden çıkan ve mile bağlı pala ya da kepçelere çarpan buhar jeti milin dönmesini sağlar. Buhar türbinleri devindirici gücü yel değirmenlerine benzer biçimde üretir; aradaki fark, hava akımı yerine yüksek basınçlı buhar kullanılmasıdır.

Buhar türbinleri, egzoz buhannın yoğunlaştırıcıdan (kondansör) geçirilip geçirilmemesine göre yoğunlaştıncılı ya da yoğunlaştırıcısız buhar türbini biçiminde sınıflandırılabilir. Yoğunlaştıncılı tipte egzoz buhan, borularında çok miktarda soğuk su dolaştın-lan bir yoğunlaştırıcıdan geçirilerek yoğunlaştırılır. Soğuk su buharın sahip olduğu ısıyı soğurarak uzağa taşır.

Sürekli yoğunlaştırma işlemi yoğunlaştırıcı içinde düşük basıncın korunmasını sağladığından buharın genleşme oranı (genleşen buharın hacminin buharın ilk hacmine oranı) ve bunun sonucu olarak da türbinin verimi ve iş çıktısı artar. Olanaklı en yüksek verimliliğin gerekli olduğu tüm elektrik santrallarında doğrudan büyük bir elektrik üretecine bağlı yoğunlaştıncılı türbinler kullanılır.

Yoğunlaştıncısız türbinlerde ise buhar türbinde genleştirildikten sonra doğrudan atmosfere, bir ısıtma sistemine ya da başka bir aygıta gönderilir. Bu tür makineler düşük ya da orta basınçlı buharın gerekli olduğu sistemlerde ve buhar üreteci ile buharla çalışan aygıt arasına yoğunlaştırıcı-sız bir türbin yerleştirilerek ucuz bir biçimde yan ürün enerjisinin üretilebildiği sanayi tesislerinde kullanılır.

Rüzgâr türbinleri
Rüzgâr enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bu aygıtlar, düşey eksenli makineler ve yatay eksenli makineler biçiminde sınıflandırılır.

Düşey eksenli tipin en iyi örneği Darrieus türbinidir. Bu türbin, uçlarından, düşey biçimde durmakta olan bir milin alt ve üst uçlanna bağlanmış ve orta bölümünden dışa doğru eğilerek bir mutfak karıştırıcısına benzetilmiş iki kanattan oluşur. Kanatlar genellikle bükülmüş aluminyum şeritlerden yapıhr.

Yatay eksenli rüzgâr türbini ise uçak pervanesine benzer bir biçimde bükülmüş metal palaları bulunan bir rotordan oluşur. Palalar eksenleri çevresinde bir otomatik hız ayarlayıcı düzenek aracılığıyla döndürülür. Sürekli rüzgârın bulunduğu yüksek yerlerde bu tür yüzlerce rüzgâr türbini bir araya getirilerek “rüzgâr çiftlikleri” kurulmuştur. ABD’de Califomia’da Barstow yakınlarındaki (Califorina) Tehachapi Dağlan ile New Hampshire ve Hawaii’deki bazı bölgelerde rüzgâr çiftlikleri bulunmaktadır. Rüzgâr çiftliklerinde milyonlarca kilovat saat elektrik üretilebilmektedir.

Gaz türbinleri
Gaz türbinleri, akışkan olarak gaz kullanılan türbinlerdir. Ama günümüzde gaz türbini deyimi daha çok, sıkıştıncı, yanma odası ve türbinden oluşan bir içten yanmalı motorun tümünü tanımlamakta kullanılır. Bir elektrik üretecinin, pompanın ya da pervanenin tahrik edilmesinde bu makineden yararlanılabilir. Jet uçaklarında türbinden çıkan egzoz gazının bir lülede hızlandırılarak dışarı atılmasıyla uçağın hareketi için gerekli tepki elde edilir (bak. jet motoru).

Advertisement

Yorum yazın