2 - Überblick

2.2 - Sonderfälle

2.2.2 - Mechanische Konfiguration der Verbrennungsmotoren

2.2.2.3 - Die Gasturbine

Die Gasturbine ist ein Motor für heterogene Luft-Brennstoff-Gemische mit kontinuierlicher Flamme.

Es ist ein Motor für mehrere Brennstoffarten, der flüssige, gasförmige oder emulgierte Brennstoffe annimmt.

Die Mischung erfolgt in einer separaten Brennkammer, in der eine Einspritzdüse den Brennstoff fein in der Verbrennungsluft verteilt, damit durch die Mischung ein hoher Ausbrand erreicht wird.

Verdichtung und Arbeit erfolgen mit Hilfe von Schaufelturbinen, die reibungslos in ihrem jeweiligen Gehäuse drehen.

Die so erhaltene Konfiguration ermöglicht erhöhte Drehzahlen, wobei der Gasfluss Schallgeschwindigkeit erreicht und an manchen Stellen des Systems überschreitet, obwohl die Berechnungen auf einer Höchstgeschwindigkeit des Gases in der Größenordnung von 0,8 bis 0,9 Mach basieren.

Die angesaugte Luft wird zuerst verdichtet bis auf einen Wert von etwa 4 bis 6 bar, läuft dann eventuell durch einen Wärmetauscher, in dem ihre Temperatur steigt, erreicht die Brennkammer, wo sie sich mit dem Brennstoff vermischt und ein Gas bildet, dessen Temperatur bei der Verbrennung ansteigt und das sich so ausdehnt. Die Gase geben einen Teil ihrer Energie an eine Arbeitsturbine ab, gegebenenfalls einen weiteren Teil in den Wärmetauscher und verteilen den Rest in der Atmosphäre

Da die Arbeitsdrücke nicht sehr hoch sind, kann die Leistung nur durch hohe Drehzahlen erreicht werden, die logischerweise von der Größe der Turbine abhängen. Somit würde eine Gasturbine, die für ein Auto bestimmt ist, in einem Drehzahlbereich von zwischen 8000 und 70 000 Drehungen pro Minute laufen.

Vorteile der Gasturbine

- funktioniert mit mehreren Brennstoffen;

- gleichmäßiger Lauf;

- gutes Verhältnis Spitzendruck zu Mindestdruck;

- günstige Emissionswerte ohne Ausrüstung.

Nachteile der Gasturbine:

- schlechter Ertrag: weniger als 30% der im Brennstoff enthaltenen Wärmeenergie wird in mechanische Energie umgewandelt;

- geringe Arbeitsdrücke;

- häufig viel zu hohe Drehzahlen;

- hohe Fertigungskosten;

- bedeutender Brennstoffverbrauch;

- schlechte Anpassung an geringe Leistungen;

- laut durch die Geschwindigkeit des Gases;

- teure Untersetzungsgetriebe erforderlich.

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