गैस टर्बाइन बनाम स्टीम टर्बाइन
टरबाइन, टर्बो मशीनरी का एक वर्ग है जिसका उपयोग रोटर तंत्र के उपयोग द्वारा प्रवाहित द्रव में ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। टर्बाइन, सामान्य रूप से, द्रव की तापीय या गतिज ऊर्जा को कार्य में परिवर्तित करते हैं। गैस टर्बाइन और स्टीम टर्बाइन थर्मल टर्बो मशीनरी हैं, जहां काम करने वाले तरल पदार्थ के थैलेपी परिवर्तन से काम उत्पन्न होता है; यानी दबाव के रूप में द्रव की स्थितिज ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में बदल जाती है।
द्रव प्रवाह की दिशा के आधार पर टर्बाइनों को अक्षीय प्रवाह टर्बाइनों और रेडियल प्रवाह टर्बाइनों में वर्गीकृत किया जाता है।तकनीकी रूप से एक टरबाइन एक विस्तारक है, जो दबाव में कमी के द्वारा यांत्रिक कार्य आउटपुट प्रदान करता है, जो कि कंप्रेसर के विपरीत संचालन है। यह लेख अक्षीय प्रवाह टरबाइन प्रकार पर केंद्रित है, जो कई इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में अधिक सामान्य है।
एक अक्षीय प्रवाह टरबाइन की मूल संरचना को ऊर्जा निकालने के दौरान द्रव के निरंतर प्रवाह की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है। थर्मल टर्बाइनों में, उच्च तापमान और दबाव पर काम करने वाले तरल पदार्थ को रोटर की एक श्रृंखला के माध्यम से निर्देशित किया जाता है जिसमें शाफ्ट से जुड़ी घूर्णन डिस्क पर लगे कोण वाले ब्लेड होते हैं। प्रत्येक रोटर डिस्क के बीच में स्थिर ब्लेड लगे होते हैं, जो द्रव प्रवाह के लिए नोजल और गाइड के रूप में कार्य करते हैं।
स्टीम टर्बाइन के बारे में अधिक जानकारी
भले ही यांत्रिक कार्य करने के लिए भाप का उपयोग करने की अवधारणा का उपयोग लंबे समय तक किया गया हो, आधुनिक भाप टरबाइन को 1884 में अंग्रेजी इंजीनियर सर चार्ल्स पार्सन्स द्वारा डिजाइन किया गया था।
स्टीम टर्बाइन बॉयलर से प्रेशराइज्ड स्टीम को वर्किंग फ्लुइड के रूप में इस्तेमाल करता है।टर्बाइन में प्रवेश करने वाली सुपरहिट भाप रोटर्स के ब्लेड के माध्यम से अपना दबाव (थैलेपी) खो देती है, और रोटर्स शाफ्ट को स्थानांतरित कर देते हैं जिससे वे जुड़े होते हैं। स्टीम टर्बाइन एक सुचारू, स्थिर दर पर बिजली प्रदान करते हैं, और स्टीम टर्बाइन की तापीय क्षमता एक पारस्परिक इंजन की तुलना में अधिक होती है। उच्च आरपीएम राज्यों में भाप टरबाइन का संचालन इष्टतम है।
कड़ाई से, टरबाइन बिजली उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले चक्रीय संचालन का केवल एक घटक है, जिसे आदर्श रूप से रैंकिन चक्र द्वारा तैयार किया गया है। बॉयलर, हीट एक्सचेंजर्स, पंप और कंडेनसर भी ऑपरेशन के घटक हैं लेकिन टरबाइन के हिस्से नहीं हैं।
आधुनिक दिनों में, स्टीम टर्बाइन का प्राथमिक उपयोग विद्युत ऊर्जा उत्पादन के लिए होता है, लेकिन 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में स्टीम टर्बाइनों का उपयोग जहाजों और लोकोमोटिव इंजनों के लिए बिजली संयंत्र के रूप में किया जाता था। एक अपवाद के रूप में, कुछ समुद्री प्रणोदन प्रणालियों में जहां डीजल इंजन अव्यावहारिक हैं, जैसे विमान वाहक और पनडुब्बी, भाप इंजन अभी भी उपयोग किए जाते हैं।
गैस टर्बाइन के बारे में अधिक
गैस टर्बाइन इंजन या बस गैस टर्बाइन एक आंतरिक दहन इंजन है, जिसमें हवा जैसी गैसों को काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में उपयोग किया जाता है। गैस टरबाइन के संचालन का थर्मोडायनामिक पहलू आदर्श रूप से ब्रेटन चक्र द्वारा तैयार किया गया है।
भाप टरबाइन के विपरीत गैस टरबाइन इंजन में कई प्रमुख घटक होते हैं; वे कंप्रेसर, दहन कक्ष और टरबाइन हैं, जो एक आंतरिक दहन इंजन के विभिन्न कार्यों को करने के लिए एक घूर्णन शाफ्ट के साथ इकट्ठे होते हैं। इनलेट से गैस का सेवन पहले एक अक्षीय कंप्रेसर का उपयोग करके संपीड़ित किया जाता है; जो एक साधारण टर्बाइन के ठीक विपरीत कार्य करता है। दबाव वाली गैस को फिर एक डिफ्यूज़र (एक डाइवर्जिंग नोजल) चरण के माध्यम से निर्देशित किया जाता है, जिसमें गैस अपना वेग खो देती है, लेकिन तापमान और दबाव को और बढ़ा देती है।
अगले चरण में, गैस दहन कक्ष में प्रवेश करती है जहां एक ईंधन को गैस के साथ मिलाकर प्रज्वलित किया जाता है। दहन के परिणामस्वरूप, गैस का तापमान और दबाव अविश्वसनीय रूप से उच्च स्तर तक बढ़ जाता है।यह गैस तब टर्बाइन सेक्शन से गुजरती है, और जब गुजरती है तो शाफ्ट को घूर्णी गति पैदा करती है। एक औसत आकार की गैस टर्बाइन 10,000 आरपीएम तक शाफ्ट रोटेशन दर पैदा करती है, जबकि छोटे टर्बाइन उससे 5 गुना अधिक उत्पादन कर सकते हैं।
गैस टर्बाइन का उपयोग टॉर्क (घूर्णन शाफ्ट द्वारा), थ्रस्ट (उच्च गति गैस निकास द्वारा), या दोनों के संयोजन में किया जा सकता है। पहले मामले में, भाप टरबाइन की तरह, शाफ्ट द्वारा दिया गया यांत्रिक कार्य केवल उच्च तापमान और दबाव गैस के थैलेपी (दबाव) का परिवर्तन है। शाफ्ट के काम का हिस्सा एक आंतरिक तंत्र के माध्यम से कंप्रेसर को चलाने के लिए उपयोग किया जाता है। गैस टरबाइन का यह रूप मुख्य रूप से बिजली उत्पादन के लिए और टैंक और यहां तक कि कारों जैसे वाहनों के लिए बिजली संयंत्र के रूप में उपयोग किया जाता है। US M1 अब्राम्स टैंक बिजली संयंत्र के रूप में गैस टरबाइन इंजन का उपयोग करता है।
दूसरे मामले में, उच्च दबाव गैस को वेग बढ़ाने के लिए एक अभिसरण नोजल के माध्यम से निर्देशित किया जाता है, और निकास गैस द्वारा जोर उत्पन्न होता है।इस प्रकार के गैस टरबाइन को अक्सर जेट इंजन या टर्बोजेट इंजन कहा जाता है, जो सैन्य लड़ाकू विमानों को शक्ति प्रदान करता है। टर्बोफैन ऊपर का एक उन्नत संस्करण है, और थ्रस्ट और वर्क जेनरेशन दोनों के संयोजन का उपयोग टर्बोप्रॉप इंजन में किया जाता है, जहां शाफ्ट वर्क का उपयोग प्रोपेलर को चलाने के लिए किया जाता है।
विशिष्ट कार्यों के लिए डिज़ाइन किए गए गैस टर्बाइनों के कई प्रकार मौजूद हैं। वजन के अनुपात में उनकी उच्च शक्ति, कम कंपन, उच्च संचालन गति और विश्वसनीयता के कारण उन्हें अन्य इंजनों (मुख्य रूप से पारस्परिक इंजन) पर पसंद किया जाता है। अपशिष्ट गर्मी लगभग पूरी तरह से निकास के रूप में समाप्त हो जाती है। विद्युत ऊर्जा उत्पादन में, इस अपशिष्ट तापीय ऊर्जा का उपयोग भाप टरबाइन चलाने के लिए पानी को उबालने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया को संयुक्त चक्र बिजली उत्पादन के रूप में जाना जाता है।
स्टीम टर्बाइन और गैस टर्बाइन में क्या अंतर है?
• भाप टरबाइन काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में उच्च दबाव भाप का उपयोग करता है, जबकि गैस टरबाइन हवा या किसी अन्य गैस को काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में उपयोग करता है।
• स्टीम टर्बाइन मूल रूप से वर्क आउटपुट के रूप में टॉर्क डिलीवर करने वाला एक एक्सपैंडर है, जबकि गैस टर्बाइन कंप्रेसर, कम्बशन चैंबर और टर्बाइन का एक संयुक्त उपकरण है, जो टॉर्क या थ्रस्ट के रूप में काम देने के लिए चक्रीय ऑपरेशन को अंजाम देता है।
• स्टीम टर्बाइन केवल एक घटक है जो रैंकिन चक्र के एक चरण को क्रियान्वित करता है, जबकि गैस टरबाइन इंजन पूरे ब्रेटन चक्र को निष्पादित करता है।
• गैस टर्बाइन कार्य आउटपुट के रूप में या तो टॉर्क या थ्रस्ट प्रदान कर सकते हैं, जबकि स्टीम टर्बाइन लगभग हर समय कार्य आउटपुट के रूप में टॉर्क प्रदान करते हैं।
• गैस टर्बाइनों के उच्च परिचालन तापमान के कारण गैस टर्बाइन की दक्षता स्टीम टर्बाइन की तुलना में बहुत अधिक है। (गैस टर्बाइन ~1500 0C और स्टीम टर्बाइन ~550 0C)
• गैस टर्बाइनों के लिए आवश्यक स्थान स्टीम टर्बाइन के संचालन की तुलना में बहुत कम है, क्योंकि स्टीम टर्बाइन के लिए बॉयलर और हीट एक्सचेंजर्स की आवश्यकता होती है, जिन्हें गर्मी जोड़ने के लिए बाहरी रूप से जोड़ा जाना चाहिए।
• गैस टर्बाइन अधिक बहुमुखी हैं, क्योंकि कई ईंधन का उपयोग किया जा सकता है और काम करने वाला तरल पदार्थ, जिसे लगातार खिलाया जाना है, हर जगह (हवा) आसानी से उपलब्ध है। दूसरी ओर, स्टीम टर्बाइनों को संचालन के लिए बड़ी मात्रा में पानी की आवश्यकता होती है और आइसिंग के कारण कम तापमान में समस्याएँ पैदा होती हैं।
