গ্যাস টারবাইন ইঞ্জিন কিভাবে কাজ করে।

ভূমিকাঃ

প্রথমেই বলা দরকার গ্যাস টারবাইন কি? এটি একটি আবর্তনশীল ইঞ্জিন যা দাহ্য গ্যাসের(combustion gas) প্রবাহ থেকে শক্তি গ্রহণ(extract) করে।আমরা যখন এয়ারপোর্টে যাই তখন জেটবিমান দেখা যায়। এই জেটবিমানগুলো অনেক বড় আকারের ইঞ্জিন দ্বারা চালিত। এই ইঞ্জিনগুলো সাধারণত টার্বোফ্যান দ্বারা চালিত। এই টার্বোফ্যানই গ্যাস টারবাইনের উদাহরণ।

{চিত্রঃ www.howstuffworks.com থেকে সংগৃহীত}

ফিরে দেখাঃ

এই গ্যাস টারবাইনের ধারণা কোত্থেকে এল তা নিয়ে একটু আলোচনা করা যাক।আমরা সাধারণত স্টীম টারবাইন,ওয়াটার টারবাইন, উইন্ড টারবাইনের নাম শুনে থাকি।এই সবগুলোই বিভিন্ন পাওয়ার প্লান্ট/ পাওয়ার স্টেশনে শক্তি উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। এসবের ফলিত প্রয়োগই (applied application )হচ্ছে গ্যাস টারবাইন। গ্যাস টারবাইন ইঞ্জিনে টারবাইন ব্লেডকে ঘোরাবার জন্য উচ্চ-চাপ যুক্ত গ্যাস ব্যবহৃত হয়।

গঠন ও কাজঃ 

তাত্ত্বিকভাবে গ্যাস টারবাইন ইঞ্জিনের গঠন খুবই সাধারণ ।

১.কম্প্রেসর(compressor): এটি অন্তর্গ্রহণ মুখ(intake) দিয়ে আসা বায়ুকে উচ্চ চাপে সংকোচিত করে।

২.দহন কক্ষ (combustion area): ফুয়েল কে জ্বালায় এবং  উচচ-চাপ এবং উচ্চ-গতি সম্পন্ন গ্যাস উৎপন্ন করে।

৩.টারবাইন(turbine):দহন কক্ষ থেকে প্রবাহিত উচচ-চাপ এবং উচ্চ-গতি সম্পন্ন গ্যাস থেকে শক্তি গ্রহণ(extract) করে।

{চিত্রঃ www.howstuffworks.com থেকে সংগৃহীত}

উপরের চিত্রে আমরা অক্ষীয়-প্রবাহ(axial-flow) গ্যাস টারবাইন দেখতে পাচ্ছি। এই ধরনের গ্যাস টারবাইন সাধারণত হেলিকপ্টারের রোটরে(rotor) ব্যবহৃত হয়। এবার এরা কিভাবে কাজ করে তা নিয়ে  বিস্তারিতভাবে আলোচনা করা যাক।

কম্প্রেসরঃ 

এই ইঞ্জিনে কম্প্রেসর বায়ু গ্রহন করে। কম্প্রেসর হচ্ছে একটি কোণাকৃতির একটি সিলিন্ডার এবং এর উপরে সারিবদ্ধ ভাবে ছোট ছোট ফ্যান-ব্লেড লাগানো থাকে। বায়ু যখন কম্প্রেসরে প্রবেশ করে তখন এর চাপ অনেক কম থাকে(সাধারণ বায়ু-চাপ) আর পরবর্তীতে কম্প্রেসরের মাধ্যমে বায়ুকে সঙ্কোচিত করার পর এর চাপ প্রায় ৩০ গুণ বেড়ে যায়।

দহন কক্ষঃ

উচ্চ চাপ-যুক্ত বায়ু দহন কক্ষে প্রবেশ করে। এরপর ফুয়েল ইঞ্জেক্টরের বলয় থেকে সুষমভাবে(steadily) ফুয়েল ইঞ্জেক্ট করানো হয়। ফুয়েল হিসেবে সাধারণত কেরোসিন, জেট-ফুয়েল, প্রোপেন অথবা অন্য কোন প্রাকৃতিক গ্যাস ব্যবহৃত হয়। দহন কক্ষের ভেতর দিয়ে উচ্চ চাপ-যুক্ত বায়ু প্রায় ১০০ মাইল/ঘন্টা বেগে প্রবাহিত হয় এবং এই পরিবেশে দহনও সম্পন্ন করতে হয়, যা সাধারণভাবে করা প্রায় অসম্ভব। এই সমস্যা সমাধানের জন্য দহন কক্ষে শিখা ধারক(flame holder) অথবা ক্যান (can)ব্যবহৃত হয়। ক্যান হচ্ছে ফাঁপা, ছিদ্রযুক্ত ভারী ধাতব অংশ। নিচের চিত্রে একটি ক্যানের ব্যবচ্ছেদ দেখানো হল-

{চিত্রঃ www.howstuffworks.com থেকে সংগৃহীত}

ইঞ্জেক্টর ক্যানের ডানপাশে থাকে এবং সঙ্কোচিত বায়ু ছিদ্র দিয়ে প্রবেশ করে। আর পরিত্যাক্ত গ্যাসকে ক্যানের বামপাশ দিয়ে বাইরে নির্গত করা হয়।

টারবাইনঃ

ইঞ্জিনের বাকি অংশ হচ্ছে টারবাইন।

{চিত্রঃ www.howstuffwork.com থেকে সগৃহীত}

উপরের চিত্রে দুই সেট টারবাইন দেখা যাচ্ছে, প্রথম অংশ সরাসরি কম্প্রেসর কে চালায়। টারবাইন এবং কম্প্রেসর শ্যাফটের মাধ্যমে যুক্ত, কাজেই তিনটি একই সাথে ঘোরে। টারবাইনের শেষাংষ আউটপুট শ্যাফটের সাথে যুক্তে, এরা ইঞ্জিনের বাকি অংশ থেকে আলাদা এবং এরা সম্পূর্ণ মুক্তভাবে ঘুরতে পারে (এমনকি বাকি অংশের সাহায্য ছাড়াই!)। এই অংশকে মুক্ত-ঘূর্ণন অংশ (free-wheeling unit) ও বলে। দহন কক্ষে দহন সম্পন্ন হবার পর যে তপ্ত গ্যাস উৎপন্ন হয় তা মুক্ত-ঘূর্ণন অংশকে ঘোরায় এবং তা প্রায় ১৫০০ হর্স পাওয়ার পর্যন্ত শক্তি উৎপন্ন করতে পারে ।

সুবিধা-অসুবিধাঃ

ট্যাংক, জেট বিমান,বিভিন্ন পাওয়ার-প্ল্যান্ট ইত্যাদিতে গ্যাস টারবাইন ইঞ্জিন ব্যবহার করার প্রধান কারন হল এর ওজনের তুলনায় অনেক বেশি শক্তি উৎপন্ন করে। অর্থাৎ গ্যাস টারবাইন ইঞ্জিনের শক্তি ও ওজনের অনুপাত(power to weight ratio) অন্যান্য ইঞ্জিন থেকে অনেক বেশি।

আর এই ইঞ্জিনের প্রধান অসুবিধা হচ্ছে এটি অনেক ব্যয়বহুল।

তথ্যসূত্রঃ howstuffworks.com