Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Gemilerde Buhar Türbinleri ve Alternatifleri

No description
by

Mustafa Gürbüz

on 26 December 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Gemilerde Buhar Türbinleri ve Alternatifleri

Genelde rankine çevrimiyle güç üretiminde kullanılırlar. Dizel makinalara göre verimleri düşük olmasına rağmen güç/kütle indeksi oldukça yüksektir. Buhar türbinleri buharda bulunan termik enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürür.
Buhar Türbinleri
Buhar Türbinlerinin Sınıflandırılması
Buhar Türbinleri ve Gemilerdeki Uygulamaları
Gemilerde Buhar Türbin Uygulamaları
Bir gemide buhar türbini kullanılması ilk kez 1894'te gerçekleştirildi. İngiltere'de Spithead'deki donanma denetlendiği sırada, Sir Charles Parsons'ın türbinli gemisi Turbinia demirli savaş gemilerinin arasından saatte yaklaşık 65 km hızla geçerek büyük heyecan yaratmıştır.
Aynı zamanda bu hız dönemin en yüksek gemi hızıdır.
Çalışma Prensibi
Buhar türbinin çalışması, bir yel değirmeninin çalışmasına çok benzer. Türbinde buhar, türbin mili üzerindeki bir tamburun çevresine dizili olan kanatçıklar arasından büyük bir hızla geçer. Kanatçıklar tambur üzerinde birkaç sıra halinde dizilmiştir; buhar bir sıradaki kanatçıkların arasından geçtikten sonra bir sonraki kanatçık sırasına gelir. Buharın bu kanatçıkları itmesiyle tambur ve tamburu taşıyan mil döner.

Buhar türbini, ısıl enerjisi yüksek yani yüksek basınç ve sıcaklığa haiz bir akışkanın ısıl enerjisini mekanik enerjiye çeviren termik turbomakinalardır. Buhar türbinlerinde akışkan olarak su buharı kullanılmaktadır.

Buhar türbininden elde edilen mekanik enerji genellikle, türbine bir dişli kutusu aracılığıyla bağlanan jeneratör yardımıyla elektrik enerjisine çevrilirken bazen de bir pompanın tahrikinde de kullanılabilmektedir.


Tarihçesi
Bilinen ilk buhar makinesi diyebileceğimiz örnek Mısırlı mühendis Heron'nun birinci yüzyılda 50 yıllarına doğru Mısır İskenderiye'de uçları birbirlerine göre zıt yönleri gösteren iki eğik tüpün yerleştirildiği oyuk bir küreden yaptığı türbin’dir. Kürede su kaynatıldığında buhar borulardan dışarı çıkmakta günümüzde etki tepki kanunu dediğimiz şeyin sonucunda kürenin dönmesine yol açmakta idi. Hero buharlı bir türbin ya da motor icat etmesine rağmen toplumda bir etki yaratmadığından bunu motor aygıtının icadı olarak görülmemektedir
1884 yılında İngiliz mühendis Sir Charles Algernon Parsons (1854-1931) ilk başarılı buhar türbinini yapmıştır.İngiliz mühendis ve mucit Charles Parsons’ın geliştirmiş olduğu bu türbin çeşidi bütün dünyada elektrik santrallerindeki üreteçlerin çalıştırılmasında ve buharlı gemilerin pervanelerinin döndürülmesinde kullanılmaktadır.


Çalışma Prensibine Göre
Basamak Sayısına Göre
Buhar Akış Doğrultusuna Göre
Kullanım Yerlerine Göre
Çalışma Koşullarına Göre

Basamak Sayısına Göre

Çok Basamaklı Türbinler

Düşük buhar basıncı ve sıcaklığında çalışan küçük güçlü türbinler tek basamaklı olabilir. Ve bunlar sadece Aksiyon tipte yapılır. Tipik örneği Laval Türbini’dir. Büyük güçlü türbinler çok basamaklı yapılır ve hem Aksiyon hem de Reaksiyon tipte olabilir.


Buhar Akış Doğrultusuna Göre

Eksenel Türbinler
Radyal ve Çapsal Türbinler

Eksenel akışlı türbinlerde, buharın türbin içinde akış doğrultusu türbin mili eksenine paralel iken, Radyal tiplerde diktir. Türbinler daha çok Eksenel, nadiren de Radyal tip olarak yapılır
Türbin yüksek bir hızla (dakikada yaklaşık 4.000 devir) çalıştığı zaman verimi en yüksek düzeye ulaşır; pervaneler ise düşük hızla (dakikada yaklaşık 80100 devir) döndüklerinde iyi sonuç verirler. Türbinle pervanelerin hızları arasındaki fark iki biçimde giderilebilir. Bazı gemilerde türbin mili pervane miline, dönüş hızını düşürecek biçimde düzenlenmiş bir dişli çarkla bağlanarak pervanenin türbin miline oranla çok daha düşük bir hızla dönmesi sağlanır.

Bazı gemilerdeyse "türbinli üreteç" grubundan yararlanılır. Bu yöntemde buhar türbinleri elektrik üreteçlerini; üreteçten elde edilen elektrikle çalışan
düşük devirli elektrik motorları da pervane millerini döndürür
Yeni Nesil Gemiler ISHIN-3
Yeni inşa edilecek olan gemi geleneksel karayük gemilere kıyasla yüzde 20 daha az karbon emisyonu ortaya çıkarırken yakıt tasarrufu da yüzde 20 oranında olacak. Gemide kullanılacak yeni teknolojilerin içinde, motordan gelen egzoz ısısını elektirk gücüne çeviren bir buhar türbini, turbo kompresörde oluşan döngesel gücü elektrik gücüne çeviren hibrit enerji geliştirme sistemi, bunlara ek olarak ise turbo kompresörde elde edilecek olan elektrik gücü ve hibrit sistemler geminin itiş gücüne yardım edecek.
Nükleer Gemiler
Nükleer gücün gemilere montaj düşüncesi 1940'lı yıllarda başladı. Sivil amaçlı ilk test reaktörü ise ABD'de 1953 yılında işletmeye alınmıştır.

Denizaltılardaki gelişmeler ilerleyen teknolojiyle birlikte artmasına rağmen gerekli gücü su altında sağlamanın olanaksızlığını bir türlü aşamadı. Su üzerinde dizel motoru ile yeterli bir hızla gitmekte iken, dalınca aküler tarafında beslenen elektrik motorlarını devreye alma mecburiyeti, ortalama 10/15.000 tonluk gemiye aynı hızı sağlamakta ciddi bir engeldi. Bir başka sorunda bu akülerin kısıtlı depolama kâbiliyetleridir. Bu durumun başlıca sebebi de dizel motor için gerekli hava ihtiyacının su altında karşılanma zorluğu hatta imkânsızlığı olarak görülebilir.Şayet denizaltılar da nükleer güç kullanılabilir ise, su altında da hem istenilen hıza ulaşılabilir, hem de aylarca su yüzüne çıkması gerekmez. Atom enerjisi bu büyük güç problemini çözerken yakıt maliyetlerini de en az seviyede tutar. Böyle bir gücü oldukça dar bir alanda elde edebiliyor olmakta devrim gibi bir kazanım olarak görebliriz. Çünkü denizatlılarda alan çok dardır.
ABD'li mühendisler bu konu üzerine yoğunlaşıp projelerini geliştirdiler.

Teknolojik çalışmalarını hızla tamamlayan ABD, dünyanın ilk nükleer denizatlısı olan Natilus'u (Nautilus) 1955 yılında denize indirdi.
Askeri Gemiler
Denizaltındaki gelişmelere paralel olarak, aynı teknoloji Uçak Gemileri için de ciddi faydalar sağladı. Çünkü 100.000 ton ağırlık seviyesindeki bu gemiler hızlı hareket kabiliyetine ihtiyaçları olan gemilerdir.1960 yılında ABD'nin denize indirdiği ilk USS Enterprise Kruvazörü 8 nükleer reaktör ünitesi ile desteklenmektedir. Ertesi yıl denize indirilen USS Long Beach uçak gemisini ise, sadece 2 üniteli nükleer reaktör ile çalışmaktadır.
Çalışma Prensibine Göre

Aksiyon Türbinleri
Reaksiyon Türbinleri

Aksiyon Türbinlerinde basınç ve sıcaklık düşüşü, başka bir deyişle ısı düşüşü sadece sabit kanatlarda yapılırken,

Reaksiyon Türbinlerinde hem sabit, hem de seyyar yani hareketli kanatlar yapılır.
Çalışma Koşullarına Göre

Kondensasyonlu Türbinler
Bu türbinlerde türbinde buharın çıkış basıncı atmosfer basıncının altındadır. Bu, türbin çıkışına kondenser adını verdiğimiz ısı eşanjörü yardımıyla buharın yoğuşturulmasıyla sağlanır. Bütün güç türbinleri (Santral ve Gemi) bu şekilde yapılır.

Karşı Basınçlı Türbinler
Bu tipte çıkış basıncı atmosfer basıncının üzerindedir. Özellikle elektrik ve ısının beraber kullanıldığı (kojenerasyon) endüstri türbinleri bu tipte yapılır. Burada elektrik üretmenin yanında tesisin ihtiyacı olan ısıda türbinden çıkan nispeten yüksek basınç ve sıcaklıktaki buharla sağlanır.

Ara Buhar Türbinleri
Endüstri tipi türbinlerdir. Bu türbinlerde, belirli basamaklardan çekilen buhar ile proses ısısı üretilir.

Çift Basınç Türbinleri
Bu türbinlerde türbinin iki noktasından buhar girişi yapılır. Ana girişten taze buhar, diğer girişten ise herhangi bir kaynaktan sağlanan daha düşük basınç ve sıcaklıktaki buhar türbine girer.
Yaklaşık 7.5 kilowatt (10 beygir gücü) gücündeki bu türbin bir elektrik üreticinin çalıştırılmasında kullanıldı. Bu tür türbinler ekonomiktir, sarsıntısız ve sessiz olarak çalışır, çok büyük boyutlarda yapılabilir. 500 ve 660 megawatt gücünde olanları daha yaygındı. Hatta gücü 1.000 megawattın (1340.400 beygir gücünün üzerinde olan buhar türbinleri yapılmıştır. Bugün 2 bin megawattlık (2.680.700 beygir güçlük) Parsons türbinleri tasarımlanmaktadır.
Bu tür türbinler ekonomiktir, sarsıntısız ve sessiz olarak çalışır, çok büyük boyutlarda yapılabilir. 500 ve 660 megawatt gücünde olanları daha yaygındı. Hatta gücü 1.000 megawattın (1340.400 beygir güc) üzerinde olan buhar türbinleri yapılmıştır. Bugün 2 bin megawattlık (2.680.700 beygir güçlük) Parsons türbinleri tasarımlanmaktadır.
Tarihçe
1910'a gelindiğinde okyanus hatlarında çalışan gemilerin çoğu türbinli gemilerdi.Bu dönemki gemilerde yakıt olarak kömür kullanılırken ilerleyen dönemde kömürün yerini fuel-oil almaya başladı.

20.yüzyılın 2. yarısında ise akaryakıt fiyatlarındaki artış ile buhar türbininin yerini Rudolf Diesel'in bulduğu dizel motorlu gemiler almaya başladı.

Günümüzde ise gemi motorlarının çok büyük bir bölümü buhar türbinleri ve dizel motorları olmakla birlikte yeni yapılan büyük tonajlı gemilerde eskiden farklı olarak nükleer enerji destekli buhar türbinleri ile çalışanlar imal edilmeye başlandı.

NS Savannah

ilk nükleer enerji destekli kargo-yolcu gemisi
1912'de İmalatı Tamamlanan Titanic'e ait olan güç santrali planı
Tamburun kapalı bir bölme içinde olması buhar kaybını önler. Bir türbinden geçirilen buhar daha sonra ikinci ve üçüncü bir türbinden de geçirilebilir; türbinlerin hepsi aynı pervane milini döndürebileceği gibi, ayrı ayrı milleri döndürecek biçimde de düzenlenebilir. Türbinden ters yönde buhar geçirilerek türbinin dönüş yönü tersine çevrilemez. Bu nedenle pervaneyi ters yönde çevirmek (tornistan etmek) için gemiye ayrı türbinler konulabilir. Gemiyi geriye doğru hareket ettirmek istendiğinde o türbinlere buhar gönderilir.


Sistemin çalışması ise şöyledir. Gemi içinde 10-15 m2'lik bir alana PWR tipi reaktör monte edilir. Bundan elde edilen yoğun buhar gücü hemen tribüne verilip çevrilir. Bu tribünde ana pervane şaftını ve gerekli elektrik jeneratörlerini çevirir. Tribünü çevirip boşa çıkan buhar ise, bazı ek ısıtma işlerinde de kullanıldıktan sonra soğutularak reaktör kalbine geri yollanır. Kısaca kapalı bir çevrim kullanılmış olunur.
Mustafa GÜRBÜZ
Onur KARAASLAN
Yangibay BAKAYEV
Full transcript