TÜRBİNLER Yrd. Doç. Dr. Nesrin ADIGÜZEL

 Türbinler; su, buhar veya gaz gibi akışkanların enerjisini mekanik enerjiye çeviren makinelerdir. Türbinler; hidrolik, buhar ve gaz olarak 3’e ayrılır.

Hidrolik Türbinler  Giriş: Kolayca şekil değiştirebilen ve dış etkilerin etkisi altında kalıp akan maddelere akışkan denir. Akışkanlar sıvı ve gaz diye 2’ye ayrılır. Sıvılar sıkıştırılamayan, gazlar sıkıştırılabilir akışkanlardır. Herhangi bir akışkanın akması için üzerine bir basınç, daha doğrusu basınç farkı oluşturulması gerekir. Basınç birim alana etkiyen kuvvettir. Birimi Pascal (Pa)’dır.

 Hidrolik türbinler, akan suların hidrolik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makinelerdir. Türbinlerin çalışması eski su değirmenlerinde kullanılan su çarklarına benzer. Bu çarklarda suyun üst seviyesi çarkın üstünde ( suyun ağırlığından dolayı oluşan basınçla döner) veya çark merkezinin altında ( suyun hızıyla döner) bulunur.

 Benzer şekilde türbinler de suyun potansiyel veya kinetik enerjisini kullanarak çalışır. Suyun potansiyel enerjisini elde etmek için akarsular barajların yardımıyla yükseklerde toplanır ve buradan borular yardımı ile türbine gönderilir. Bu şekilde barajdaki suyun potansiyel enerjisi borularda aşağıya akarak kinetik enerjiye dönüştürülür. Türbin üzerinde bu enerji basınca dönüştürülür. Türbin mili döner ve bu sayede jeneratör milini döndürerek elektrik enerjisi elde edilmiş olur.

Buhar türbinleri  Buhar, bir dağıtıcı yardımıyla çark kanatlarına gönderilir ve çarkı dönmeye zorlar. Burada buharın ısı enerjisi ( iç enerjisi) dağıtıcıda kinetik enerjiye ve çark üzerinde mekanik enerjiye dönüştürülür. Dağıtıcıdan geçen ve girişte yüksek basınç ve düşük hıza sahip olan buhar, çıkışta alçak basınç ve yüksek hıza sahip olabilir ve kanatlara bu hızla girer. Buharın basınç enerjisi kinetik enerjiye çevrilmiş olur.

Gaz Türbinleri  Bu türbinlerde akışkan olarak yanmış gazlar kullanılır. Ayrı bir odada elde edilen yanmış gazlar, buhar türbinine benzer bir şekilde bir dağıtıcının kanallarından geçerek çark üzerinde bulunan kanatları etkiler ve dönmeye zorlar. Bu şekilde yanmış gazların kinetik enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür. Katı, sıvı ve gaz yakıtlar kullanılır.

 Gaz türbinlerinin kullanıldığı santrallerin verimini arttırmak için gaz türbinleri buhar türbinleri ile birlikte kullanılırlar. İki yöntemi vardır. Birincisinde türbinden çıkan yanmış gazlar buharın elde edilmesini sağlayan kazanlarda yakıt olarak kullanılır. İkincisinde ise kazandan çıkan yanmış gazlar gaz türbininde kullanılır yanma odası yoktur.

Tepkili Motorlar  Hareket kabiliyetine sahip olan kapalı bir kabın içinde bulunan basınçlı akışkan hiçbir etki yapmaz. Kabın bir tarafına bir delik açılırsa bu delikten hızla çıkan akışkan karşı tarafa yönelik bir itme kuvveti oluşturur. Mekanikte momentum ilkesi diye bilinen bu kuvvet F=m.V ile gösterilir. Akışkanın hızı ne kadar büyük olursa itme kuvveti o kadar büyük olur.  3 tip tepkili motor vardır:

1- Reaktör Motorları  Bu tip motorlarda içten yanmalı motordan veya gaz türbininden elde edilen egzoz gazları itme kuvvetini büyük tutmak için kullanılır. Bu amaçla motorun çıkışına bir takım lüleler yerleştirilir. Egzoz gazları bu lülelerden büyük hızla çıkarlar ve büyük itme kuvveti oluştururlar.

2- Jet Motorları  İtme kuvveti yanmış gazların enerjisi kinetik enerjiye dönüştürülerek sağlanır. Yanma odasına gerekli hava kompresör ile sağlanır. Yakıtın yanma odasında yanması ile elde edilen yanmış gazlar büyük hızla dışarıya çıkarlar ve aksi yönde büyük bir itme kuvveti oluştururlar. Roket ve jet motorları uçaklarda kullanılır.

3- Roket Motorları  İtme kuvveti yanmış gazların hızla dışarıya çıkması ile oluşur. Yakıtın yanması için hava kullanılmaz. Roket içinde depolanan bir yakıcı genellikle sıvı oksijen kullanılır. Yakıtın yanması ve gazların hızla dışarıya çıkması ile itme kuvveti oluşur ve roketin ağırlığı gittikçe azalır. Uyduları uzaya fırlatmak için kullanılır.