العنفة الغازية ذات الدورة المغلقة

تكون العنفة اوالتربينة الغازية ذات الدورة المغلقة عبارة عن عنفة تستخدم غاز (مثل الهواء , نيتروجين , هيليوم Nitrogen or Air Versus Helium for Nuclear Closed Cycle Gas Turbines | Atomic Insights  AN ASSESSMENT OF THE BRAYTON CYCLE FOR HIGH PERFORMANCE POWER PLANTS ..إلخ) كمائع تشغيل اساسي في نظام الديناميكا الحرارية المغلق . حيث يتم إضافة الحرارة من مصدر خارجي Note: front matter (including preface and introduction; PDF link) is وصول مفتوح. مثل العنفات التي تعمل وفقًا لدورة برايتون.Thermodynamics and Propulsion: Brayton Cycle A REVIEW OF HELIUM GAS TURBINE TECHNOLOGY FOR HIGH-TEMPERATURE GAS-COOLED REACTORS 

 خلفية تاريخية
أول براءة اختراع للعنفة الغازية ذات الدورة المغلقة تم توثيقها عام 1935. وتم استخدامها تجاريًا لأول مرة عامل 1939 . هناك سبع وحدات للعنفة الغازية تم بناؤها في سويسرا وألمانيا عام 1978.

تاريخيًا, تم استخدام العنفة اوالتربينة الغازية ذات الدورة المغلقة بشكل موسع كمحركات احتراق خارجي التي تعمل بوقود مثل الفحم البني أو الفحم القاري أو غاز الفرن لكن لم تفلح العنفة اوالتربينة الغازية ذات الدورة المغلقة مع الوقود النظيف مثل زيت الوقود أو الغاز الطبيعي خصوصًا في الأنظمة ذات الكفاءة العالية والتي تعمل بالدورة المركبة.
وان أنظمة ال عنفة اوالتربينة الغازية ذات الدورة المغلقة أثبتت بشكل واسع كفائتها وقابليتها للعمل . وأكثر نظام ملحوظ يعمل بالهيليوم كمائع تشغيل كانت اوبيرهاوسن 2 في ألمانيا وكانت بطاقة 50 ميجاواط والتي كانت تعمل في الفترة من 1975 حتي 1987. ولم تكن العنفة اوالتربينة الغازية ذات الدورة المغلقة ذائعة الصيت في الولايات المتحدة الأمريكية مثل أوروبا حيث منبع التكنولوجيا آنذاك.

الطاقة النووية

تم اقتراح عمل مفاعلات يتم تبريدها بالغاز والتي تستخدم الهيليوم كمائع تشغيل في العنفات اوالتربينات الغازية ذات الدورة المغلقة في عام 1945. تم عمل مفاعل تجريبى يسمى بـ إم إل 1 في بدايات الستينات بطاقة اجمالية تصل إلي.9 ميجاواط مستخدمًا النيتروجين كمائع تشغيل في العنفة اوالتربينة الغازية ذات الدورة المغلقة.ML-1 Mobile Power System: Reactor in a Box | Atomic Insights   
كما أنه تم عمل مفاعل بيبيل النووي ليعمل بالهيليوم كمائع تشغيل.IAEA Technical Committee Meeting on "Gas Turbine Power Conversion Systems for Modular HTGRs", held from 14-16 November 2000 in Palo Alto, California. الوكالة الدولية للطاقة الذرية, Vienna (Austria). Technical Working Group on Gas-Cooled Reactors. IAEA-TECDOC--1238, pp:102-113 
ربما مستقبلًا سيتم توظيف العنفة اوالتربينة الغازية ذات الدورة المغلقة في توليد الطاقة, كما أعلنت شركة فليبل الأمريكية للطاقة نيتها لعمل مفاعل يستخدم سائل فلوريد الثورايم كمائع تشغيل ويتم تشغيله بواسطة العنفة اوالتربينة الغازية ذات الدورة المغلقة.Introduction to Flibe Energy: YouTube Video (~20 min) and PDF of slides used 

 مستقبلًا
العنفة أو التربينة الغازية ذات الدورة المغلقة لها مستقبل واعد للاستخدام لتوليد الطاقة باستخدام أشعة الشمس and  وطاقة الأندماج النووية.وأيضًا من المفترض استخدامها كتكنولجيا في اكتشاف الفضاء على المدي الطويل.Introduction to Gas Turbines for Non-Engineers (see page 5) 
كما أن العنفة أو التربينة الغازية ذات الدورة المغلقة يتم تطويرها لكي تعمل بثنائي أكسيد الكربون فوق الحرج
والميزة الرئيسية لاستخدام ثنائي أكسيد الكربون فوق الحرج هي الكفاءة المرتفعة والتي تقترب من كفاءة الدورة إذا تم استخدام الهيليوم في دورة برايتون عند درجات حرارة أقل (550 °لثنائى أكسيد الكربون فوق الحرج مقابل 850 ° للهيليوم) ولكن يعيبها الارتفاع في الضغط عند دورة برايتون باستخدام الهيليوم (20 ميجا باسكال لثنائي أكسيد الكربون فوق الحرج مقابل 8 ميجا باسكال للهيليوم).V. Dostal, M.J. Driscoll, P. Hejzlar,  MIT-ANP-Series, MIT-ANP-TR-100 (2004)

انظر أيضًا
محرك ستيرلينغ
دورة برايتون

مراجع

مصادر خارجية
 US Patent 5309492 "Control for a closed cycle gas turbine system"
 Industrial Closed-cycle Gas Turbines for Conventional and Nuclear Fuel (1967)
  (at مختبرات سانديا الوطنية, 2014)

تصنيف:عنفات غازية