توربین انبساطی چیست؟
به طور کلی توربین انبساطی دستگاهی جهت تبدیل انرژی گاز به برق می باشد، این دستگاه فوق العاده ارزشمند در ایستگاه های تقلیل فشار گاز مورد استفاده قرار می گیرد، در واقع این دستگاه جهت جلوگیری از اتلاف انرژی در ایستگاه های تقلیل فشار گاز کاربرد دارد چرا که در گذشته در ایستگاه ها مقدار انرژی که از گاز گرفته می شد تا فشار گاز به فشار دلخواه برسد توسط رگولاتور صورت می پذیرفت که این خود سبب هدر رفتن انرژی بود، این دستگاه همین مقدار انرژی لازمه را از گاز گرفته با این تفاوت که توسط یک سیستم دوار آن را به سمت یک ژنراتور برق هدایت می کند و در نهایت این انرژی را به انرژی برق زیادی تبدیل می کند.
تاریخچه:
توربین گاز، (به انگلیسی: Gas Turbine)، یک موتور درونسوز از نوع ماشینهای دوار است که بر اساس انرژی گازهای ناشی از احتراق کار میکند. هر توربین گاز شامل یک کمپرسور برای فشرده کردن هوا، یک محفظه احتراق برای مخلوط کردن هوا با سوخت و محترقکردن آن و یک توربین برای تبدیل انرژی درونی گازهای داغ و فشرده به انرژی مکانیکی است. بخشی از انرژی مکانیکی تولیدشده در توربین، صرف چرخاندن کمپرسور خود توربین شده و باقی انرژی، بسته به کاربرد توربین گاز، ممکن است مولد الکتریکی را بچرخاند (توربوژنراتور)، به هوا سرعت دهد (توربوجت و توربوفن) و یا مستقیماً (یا بعد از تغییر سرعت چرخش توسط جعبه دنده) به همان صورت مصرف شود (توربوشفت، توربوپراپ و توربوفن).
تاریخچه
در سال ۱۷۹۱، یک مخترع انگلیسی به نام جان باربر، یک ماشین طراحی کرد که از نظر ماهیت کارکرد شبیه به توربینهای گاز امروزی بود و ثبت اختراع این طرح را به نام خود کرد.[۱] او این توربین را برای به حرکت درآوردن یک کالسکه بدون اسب طراحی کرده بود. در سال ۱۹۰۴، یک پروژه ساخت توربین گاز توسط فرانتس استولز در برلین انجام شد که اولین کمپرسور محوری جهان در ساخت آن مورد استفاده قرار گرفته بود، ولی این پروژه ناموفق بود.[۱] در طی سالهای بعد، افراد مختلف بر روی ایده توربین گاز فعالیت کردند، به طوری که شرکت جنرال الکتریک آمریکا که امروزه بزرگترین تولیدکنندهٔ توربین گاز در جهان است، در سال ۱۹۱۸ بخش توربین گاز خود را راهاندازی کرد. با این وجود، نخستین توربین گازی برای تولید انرژی برق، در سال ۱۹۳۹ (میلادی) و در شرکت براون، باوری و سی در سوئیس ساخته شد که ظرفیت آن ۴ مگاوات بود.
مبنای کارکرد[ویرایش]
چرخهٔ برایتون، اساس کارکرد توربینهای گاز
مبنای کار توربینهای گاز از نظر ترمودینامیکی، بر اساس چرخه برایتون است که در آن، هوا به صورت بیدررو فشرده شده، احتراق در فشار ثابت رخ داده و انبساط هوای فشرده و داغ در توربین، به صورت بیدررو رخ میدهد و هوا به فشار اولیه میرسد. در عمل، اصطکاک وتوربولانس باعث میشوند که:
با افزایش دمای هوای ورودی به توربین، بازده توربینهای گاز افزایش مییابد؛ بنابراین، بهتر است که این دما هر چه بیشتر انتخاب شود. اما در این مورد از نظر تحمل مواد تشکیلدهندهٔ محفظهٔ احتراق و پرههای توربین، محدودیت وجود دارد؛ بنابراین، در این قسمتها که به آنها بخشهای داغ، (به انگلیسی: Hot Sections)، گفته میشود، از مواد مقاوم به دماهای زیاد مانند ابرآلیاژها استفاده میشود. همچنین این قسمتها با استفاده از تکنولوژیهای پیچیدهای، خنککاری میشوند.
انواع توربین گاز[ویرایش]
توربینهای گاز صنعتی برای تولید توان الکتریکی[ویرایش]
توربین گاز سری H شرکت جنرال الکتریک، این توربین ۴۸۰ مگاواتی در چیدمان سیکل ترکیبی، بازده حرارتی ۶۰۰٪ دارد.
توربینهای گاز صنعتی برای تولید توان الکتریکی، که توربوژنراتور گاز هم نامیده میشوند، توربینهای گازی هستند که توان تولیدشده به وسیلهٔ آنها، مستقیماً و یا پس از تغییر سرعت دوران در جعبهدنده به ژنراتور منتقل شده و در آنجا به انرژی پتانسیل الکتریکی تبدیل میشود. این نوع توربین گاز، میتواند به صورت سیکل ساده (به انگلیسی: Single Cycle) و یا نیروگاه سیکل ترکیبی (به انگلیسی: Combined Cycle) باشد. در حالت سیکل ساده، گازهای خروجی از اگزوز توربین که میتوانند تا ۶۰۰ درجه سلسیوس دما داشته باشند، مستقیماً وارد هوا شده و انرژی باقیمانده در آن هدر میرود؛ ولی در حالت سیکل ترکیبی، یک یا دو توربین گاز با یک توربین بخار کوپل میشوند و گازهای خروجی از توربین گاز در بخشی به نام بویلر بازیاب، آب بازگشتی از کندانسور توربین بخار را که توسط پمپ فشرده شده، به بخار تبدیل میکنند. در نتیجه در حالت سیکل ترکیبی، از انرژی موجود در گازهای خروجی از اگزوز توربین گاز استفاده شده و بویلر توربین بخار بدون نیاز به سوخت، بخار آب تولید میکند؛ بنابراین، با استفاده از این روش، راندمان سیکل افزایش مییابد. توربوژنراتورها همچنین میتوانند به صورتتولید همزمان برق و گرما (به انگلیسی: Cogeneration) استفاده شوند که در این ترکیب، گاز خروجی از آنها برای تولید آب گرم و یا هوای گرم ساختمانها و کارخانجات استفاده میشود.
توربینهای گاز برای تولید انرژی مکانیکی
این نوع از توربینهای گاز که شامل توربوکمپرسورها و توربوپمپها میشوند، توربینهای گازی هستند که در آنها انرژی تولید شده توسط توربین، صرف به گردش درآوردن یک کمپرسور (جهت فشردهکردن یک مادهٔ گازی) یا پمپ (جهت بالابردن فشار یک مایع) میشود.
موتورهای جت
اصول کار توربوجت
موتورهای جت، نوعی موتور هستند که از شتاب دادن و تخلیه سیال برای ایجاد پیشرانش بر پایه قانون سوم نیوتن استفاده میکنند. دو نوع از موتورهای جت یعنی توربوجتها و توربوفنها شامل توربین گاز بوده و در واقع یک نوع توربین گاز هستند.
توربوجتها، نوعی توربین گاز هستند که در آنها همهٔ انرژی تولید شده در توربین صرف چرخاندن کمپرسور میشود و هوای داغ خروجی از توربین پس از عبور از یک نازل، سرعت گرفته و به صورت یک جت سیال با سرعت زیاد از انتهای آن خارج میشود.
در معماری ایرانی، با وجود خصایلی چون تناسب و زیبایی سر درها وگنبدها و ایوانها خصلتی که بیشتر شایستهٔ بررسی است گوهر معماری ایرانی و منطق ریاضی و عرفانی آن است. درونگرایی و گرایش معماران ایرانی به سوی حیاطها، پادیاوها، گودال باغچهها، هشتیها و کلاه فرنگیها که شبستانها را گرداگرد خود گرفته است، از دیرباز جزء منطق ایرانی بوده است.
پیش از این که تخت جمشید ساخته شود، صدها ایوان و شبستان با ستونهای چوبی و سنگی در سراسر جهان متمدن آن روز ساخته شده بود، ولی نخستین بار در تخت جمشید میبینیم که ستونها تا آخرین حد ممکن از هم فاصله گرفتهاند با این که در بعضی از معابد کهن خارج از ایران (مثلاً مصر) فاصلهٔ دو ستون چیزی نظیر قطر آنها بلکه اندکی کمتر است.
معمار ایرانی توانست وسیعترین دهانهها را با کست افزود پیمونها به وجود بیاورد و آرایشهای گوناگون و سرگرمکننده خلق کند؛ به گونهای که ساختمان دو اشکوب به اندازهای از هم دور شده که گویی اشکوب زیری بعدها بر آن افزوده شده است.
از امتیازات معماری ایرانی این است که هرگز از مکان هندسی همگن برای پوشش استفاده نشده و از اصطلاحات و نام چفدها(قوس) و طاقها و گنبدها در زبان فارسی پیداست که بیشتر به شکل بیضی و تخم مرغ و بات (بیز) توجه داشتهاند.[۱]
ضرورت پیمون در معماری ایرانی[ویرایش]
پیمون نه تنها در نقشه و اندازهٔ پایهها و ستونها در عرض و طول اتاقها و راهروها اثر دارد، بلکه حالت در و پنجره و نسبت بین آنها را نیز معین میکند و پس از همه در پوشش درگاهها، ایوانها، طاقها و گنبد خانهها تأثیر دارد. این تأثیر آن جا آشکار میگردد که معمار ایرانی میتواند با تضمین کافی با کاربرد پیمون کست افزود، طرح و محاسبه و اجرای آن را در آن واحد انجام دهد؛ بدون این که نا استواری به وجود بیاید.[۱]
سبکشناسی معماری ایران
پیش از اسلام
پس از اسلام[ویرایش]
از شش شیوه معماری ایران دو شیوه پارسی و پارتی مربوط به پیش از اسلام و چهار شیوهٔ دیگر مربوط به دوره اسلامی میباشد. غربیها برای شیوههای اسلامی نامهایی را به کار میبرند مانند شیوههای اموی و عباسی.
پرهیز از بیهودگی
اگر در کشورهای دیگر، هنرهای وابسته به معماری مانند نگارگری (نقاشی) و سنگتراشی، پیرایه (آذین) بشمار میآمده، در کشور ایران هرگز اینگونه نبودهاست. گره سازی با گچ و کاشی و خشت و آجر و به گفته خود معماران، آمود و اندود، بیشتر بخشی از کار بنیادی ساختمان است. اگر نیاز باشد در زیر پوشش آسمانه (سقف) پنام (عایق) ی در برابر گرما و سرما ساخته شود یا افراز بنا که ناگزیر پرپیمانه است و نمیتواند به دلخواه معمار کوتاهتر شود، تنها با افزودن کاربندی میتوان آنرا کوتاهتر و باندام و مردموار کرد. اگر ارسی و روزن با چوب یا گچ و شیشههای خرد و رنگین گره سازی میشود برای این است که در پیش آفتاب تند و گاهی سوزان، پناهی باشد تا چشم را نیازارد و اگر گنبدی از تیزه (معماری ایرانی) تا پاکار با کاشی پوشیده میشود تنها برای زیبایی نیست. وانگهی باید واژه زیبا را به معنای زیبنده بودن و تناسب داشتن که ریشه در معنای هستیانه هنر دارد گرفت و نه قشنگی و جمال کور و برخاسته از احساسات شرطی شده.[۲]
اصول پویا در معماری گذشته ایران
معماری ایران'معماری در ایران بیش از ۶۰۰۰ سال تاریخ پیوسته دارد، دست کم از ۵۰۰۰ق. م معماری هر چه باشد سازنده و سامان دهندهٔ فضای زیست انسان است. مقصود ادراک گذشته و آموختن آن گوهر اساسی معماری گذشته، یعنی فضاست، چیزی که دیگر زمان نمیشناسد و فضای شهری واجد همین گوهر اساسی است.
گرایش اجتماعی و معماری
عامل اصلی وحدت و هماهنگی معماری گذشته ایران در گرایش و اعتقادهای مذهبی نهفتهاست. گرایشهای مذهبی که محور اصلی آن احدیت و وحدانیت است.
فرهنگ اصول حاکم و پویا
فرهنگ در برهان قاطع به معنی علم و دانش و عقل، ادب و بزرگی و سنجیدگی آمدهاست. هیچ هنرمند مسلمانی از میراث پیشینیان بی بهره نماندهاست. سخن از سنت، سخن از اصول تبدیل ناپذیری است با منشأ آسمانی و سخن از کاربردشان در مقاطع مختلفی از زمان و مکان.[۳]
اصل نظم و وحدت
نظم جهان هستی الهام بخش معماران ایران زمین بوده و معماری اصیل سعی داشته به فضای زیست انسان نظم دهد.[۴] معماری ایران تجلی وحدت در کثرت و تلاش برای رسیدن به یک وحدت در عالم کثرت است و با اتخاذ اجزاء بر اساس نظم صورت میگیرد.[۵]
اصول ورودیها
فضای ورودی به عنوان یک عنصر کل نسبت به سایر فضاهای معماری گذشته ایران از اصول و ویژگیهای خاصی برخوردار است. کارکرد و نقش اصلی در ورودی هر فضای محصور، تأمین یک ارتباط قابل کنترل میان درون و بیرون آن فضاست و لذا متناسب با خصوصیات کارکردی و کالبدی آن طراحی ساخته شود. گاهی سر در و فضای ورودی برخی از بناهای بزرگ عمومی نقش نشانه و نماد شهری را پیدا میکرد. (سر در ورودی مسجد جامع یزد)[۶]
حیاط (فضای باز)
حیاط، فضایی مرکزی با انتظام هندسی، درون نگر مرتبط با فضاهای اطراف، محور سازماندهی، سرگشوده، بر گرفته از باغ که تعاملی تنگاتنگ با اقلیم دارد.[۷]جایگاه حیاط مرکزی همواره تجسم بخش اصول نظم فضایی و وحدت آفرین است.[۸]
نیارش و هندسه
در این معماری پیمون با عنایت به جانگداز و فضاهای مقصود، وسیله تنظیم ابعاد و اندازه هاست و هندسه راهنمای معماری در تأمین تناسب و هماهنگی اصولی.[۹] در تمام مراحل مربوط به تکوین یک اثر معماری، رابطه. همیاری تنگاتنگ نیارش، هندسه، پیمون وگز نقش اساسی دارد. هندسه و نیارش با استفاده از پیمون و عنایت به نیاز، عامل تعیین و کنترل ابعاد و اندازهها و راهنمای دستیابی به نتیجهای مطلوب است.[۹]
اصل گنبد سازی
گنبد نه تنها رسالت پوشاندن ابعاد بزرگی از فض را از نظر ایستایی دارد بلکه یکی از مهمترین نمادهای معماری ایرانی به شمار میرود. از مهمترین خصوصیات گنبد در ایران اینکه «گنبدهای ایرانی بی هیچ چوب بست و قالب ساخته میشد.»[۱۰]
اصل طبیعت
هماهنگی با طبیعت و استفاده از انرژی پایدار آن همانند نور و باد... و عناصر اصلی آن مثل آب و خاک و گیاه... به نحو شایسته در معماری گذشته به خدمت فضای زیست گرفته شدهاست. معماری ایران پاسخ معمارانه به طبیعت و اقلیم دادهاست. در همه دورهها آسایش فضا مطرح بودهاست.[۱۱]
واژگان
خوانچه پوش: نوعی تاق آمودی است که در میان تویزه های باربر ایجاد میشود که در سبک کردن ساز