Präsentation der Fortschritte in der Dampfturbinentechnologie. Präsentation "Geschichte der Erfindung der Dampfturbine"

Geschichte der Schöpfung

Turbinen

Eine Turbine ist eine rotierende Vorrichtung, die durch die Strömung einer Flüssigkeit oder eines Gases angetrieben wird.

Das einfachste Beispiel einer Turbine ist ein Wasserrad.

Stellen Sie sich ein vertikal angeordnetes Rad vor, an dessen Rand Schaufeln oder Schaufeln befestigt sind. Auf diese Schaufeln wird von oben ein Wasserstrahl gegossen. Unter dem Einfluss von Wasser dreht sich das Rad. Und durch Drehen des Rädchens können weitere Mechanismen aktiviert werden. In einer Wassermühle drehte also das Rad die Mühlsteine. Und sie mahlten Mehl.

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Zur Zeit von Heron wurde seine Erfindung wie ein Spielzeug behandelt. Es hat keine praktische Anwendung gefunden.

1629 schuf der italienische Ingenieur und Architekt Giovanni Branchi eine Dampfturbine, bei der ein Rad mit Schaufeln durch einen Dampfstrom in Bewegung gesetzt wurde.

1815 installierte der englische Ingenieur Richard Treiswick zwei Düsen am Kranz eines Lokomotivrades und ließ Dampf durch sie hindurch.

Zwischen 1864 und 1884 wurden hunderte Turbinenerfindungen von Ingenieuren patentiert.

Eine Gasturbine unterscheidet sich von einer Dampfturbine dadurch, dass sie nicht durch Dampf aus einem Kessel angetrieben wird, sondern durch ein Gas, das bei der Verbrennung von Brennstoff entsteht. Und alle Grundprinzipien von Dampf- und Gasturbinen sind gleich.

Das erste Patent für eine Gasturbine erhielt 1791 der Engländer John Barber. Barber entwarf seine Turbine, um einen pferdelosen Karren anzutreiben. Und Elemente der Barber-Turbine sind in modernen Gasturbinen vorhanden. 1913 patentierte der Ingenieur, Physiker und Erfinder Nikola Tesla eine Turbine, deren Konstruktion sich grundlegend von der einer herkömmlichen Turbine unterschied. Die Tesla-Turbine hatte keine Schaufeln, die durch die Energie von Dampf oder Gas angetrieben wurden.

Das ist alles

Silaev Platon,
Gontscharowa Valeria
8"M" Schule №188

Was?

Turbine ist eine beschaufelte Maschine, in der
es findet eine Transformation der Kinetik statt
Energie und / oder innere Energie des Arbeiters
Körper (Dampf, Gas, Wasser) in mechanische Arbeit umwandeln
auf der Welle.

Dampfturbine.

Dampfturbine darstellt
eine Trommel oder Serie
sich drehende Scheiben,
auf einer einzigen Achse befestigt, ihre
genannt Turbinenrotor, und
eine Reihe von abwechselnd mit ihnen
Festplatten,
auf der Basis befestigt
Stator genannt.

Geschichte der Erfindung von Turbinen

Im Herzen der Dampfturbine
Es gibt zwei Schöpfungsprinzipien
Kräfte auf den Rotor, bekannt aus
Antike, reaktive und
aktiv. In Branques Auto
Baujahr 1629, jet
Paar in Bewegung gesetzt
radartiges Rad
Wassermühle.

Parsons-Dampfturbine

Parsons schloss die Dampfturbine an
mit Stromgenerator
Energie. Mit Turbine
es wurde möglich, sich zu entwickeln
Strom, und es verstärkt
öffentliches Interesse an Thermik
Turbinen. Als Ergebnis von 15 Jahren Forschung schuf er
die vollkommenste in Bezug auf
manchmal eine Strahlturbine.

Dampfturbinenanwendungen

Dampfturbine

Der erste Vorläufer der Moderne
Dampfturbinen können als Spielzeug betrachtet werden
Motor, der im 2. Jahrhundert erfunden wurde. Vor. ANZEIGE
Alexandrinischer Gelehrter Heron. Zuerst
Vorläufer des modernen Dampfes
Turbinen können als Spielzeugmotoren betrachtet werden,
die im 2. Jahrhundert erfunden wurde. Vor. ANZEIGE
Alexandrinischer Gelehrter Heron.

Erstes Turbinenprojekt

1629 entwarf der Italiener Branca einen Entwurf für ein Rad mit Klingen. Es sollte
sollte sich drehen, wenn der Dampfstrahl mit Wucht auf die Radschaufeln trifft.
Es war das erste Dampfturbinenprojekt, das später erhalten wurde
der Name der aktiven Turbine. 1629 erstellte der Italiener Branca ein Projekt
Schaufelräder. Es musste sich drehen, wenn der Dampfstrahl mit Gewalt auftrat
die Radschaufeln treffen. Es war das erste Dampfturbinenprojekt
die später als aktive Turbine bekannt wurde. Dampf
Die Strömung in diesen frühen Dampfturbinen war nicht konzentriert und
Der größte Teil seiner Energie wurde in alle Richtungen abgeführt, was
führte zu erheblichen Energieverlusten. Dampf strömt in diesen früh ein
Dampfturbinen war nicht konzentriert, und das meiste davon
Energie wird in alle Richtungen abgeführt, was zu
erheblicher Energieverlust.

Versuche, eine Turbine zu erstellen

Seit sehr langer Zeit gibt es Versuche, Mechanismen zu schaffen, die Turbinen ähneln.
Eine Beschreibung einer primitiven Dampfturbine von Heron ist bekannt.
Alexandria (1. Jahrhundert n. Chr.). Laut I. V. Linde wurde das 19. Jahrhundert geboren
"viele Projekte", die vor "Material" aufgehört haben
Schwierigkeiten bei ihrer Umsetzung. Erst Ende des 19. Jahrhunderts, als
Entwicklung der Thermodynamik (Steigerung des Wirkungsgrades von Turbinen auf vergleichbare mit
Kolbenmaschine), Maschinenbau und Metallurgie (Anstieg
Festigkeit der Materialien und Fertigungspräzision erforderlich
Entwicklung von Hochgeschwindigkeitsrädern), Gustaf Laval (Schweden) und Charles
Parsons (Großbritannien) unabhängig erstellt geeignet
Dampfturbinen für die Industrie.

Erste Dampfturbine

Die erste Dampfturbine wurde vom schwedischen Erfinder Gustaf Laval entwickelt. Durch
eine der Versionen, die Laval erstellt hat, um zu führen
actionmilk Separator unseres eigenen Designs. Dafür war es notwendig
Geschwindigkeit fahren. Die Motoren der damaligen Zeit reichten nicht aus
Rotationsfrequenz. Der einzige Ausweg war das Design
Hochgeschwindigkeitsturbine. Als Arbeitsflüssigkeit wählte Laval weit
damals verwendeter Dampf. Der Erfinder begann an seinem zu arbeiten
Design und baute schließlich ein funktionsfähiges Gerät zusammen. 1889
Jahr ergänzte Laval die Turbinendüsen mit konischen Expandern, so
die berühmte Laval-Düse erschien, die zum Vorläufer der Zukunft wurde
Raketendüsen. Die Laval-Turbine war ein Durchbruch in der Technik. Genügend
Stellen Sie sich die Belastungen vor, die das Laufrad darin erfahren hat, um
verstehen, wie schwierig es für den Erfinder war, dies zu erreichen stabiler Betrieb Turbinen.
Bei enormen Drehzahlen des Turbinenrades schon ein leichter Schaltvorgang
Schwerpunkt verursacht starke Vibrationen und Überlastung der Lager.
Um dies zu vermeiden, verwendete Laval eine dünne Achse, die sich drehte
verbiegen könnte.

Dampfturbinen sind auf leistungsstarke installiert
Kraftwerke und groß
Schiffe.
Damit eine Dampfmaschine funktioniert,
eine Reihe von Hilfsmaschinen und -geräten.
All dies zusammen heißt
Dampfkraftwerk.

Rotor mit Blättern
- Handy, Mobiltelefon
Teil der Turbine.
Stator mit Düsen
- bewegungslos
Teil.

Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen:

Dampf
Maschine 8-12%
EIS 20-40%
Dampf
Turbine
20-40%
Diesel
30-36%

Mängel der Arbeit
Dampfturbine
Vorteile
Dampfturbinenbetrieb
Drehzahl nicht
kann sich ändern
große Auswahl
lange Zeit starten und
stoppt
hohe Dampfkosten
Turbinen
niedrige Lautstärke
produziert
Strom, ein
Beziehung zu
das Volumen der thermischen en.
Drehung erfolgt in
eine Richtung;
fehlen
Stöße wie bei der Arbeit
Kolben
Dampfbetrieb
Turbinen ist möglich
verschiedene Arten
Brennstoff: gasförmig,
flüssig, fest
hohe Single
Energie

Gasturbine
Eine Gasturbine ist eine kontinuierliche Wärmekraftmaschine
Aktion, die Gasenergie in mechanische umwandelt
Arbeiten an der Welle einer Gasturbine. Im Gegensatz zu Kolben
Triebwerk, in einem Gasturbinentriebwerk Prozesse
treten in einem bewegten Gasstrom auf. Gasqualität
Turbine ist durch Effizienz Effizienz gekennzeichnet, das heißt
das Verhältnis der vom Schacht abgenommenen Arbeit zur verfügbaren Arbeit
Gasenergie vor der Turbine
Geschichte
Schaffung
1500 - Leonardo da Vinci zeichnete ein Diagramm
Grill, der verwendet
Gasturbinenprinzip
1903 - Der Norweger Aegidius Jelling schuf das erste Werk
Gas
Turbine, die verwendet wird
Rotationskompressor und Turbine und
nützliche Arbeit produziert.

Eine Gasturbine besteht aus Turbinenscheiben und einem Verdichter,
auf einer Welle montiert. Die Turbine funktioniert so: Luft
vom Verdichter in die Brennkammer der Turbine eingespritzt wird, wo dann
Flüssigkraftstoff wird eingespritzt. Das brennbare Gemisch brennt sehr stark
hohe Temperatur, Gase dehnen sich aus, eilen zu
Auslassöffnung, auf dem Weg fallen sie auf die Turbinenschaufeln und
bringen sie in Rotation.

Anwendung
Derzeit werden hauptsächlich Gasturbinen verwendet
Schiffstransportmotoren.
In einigen Fällen werden Gasturbinen mit geringer Leistung verwendet
als Antrieb für Pumpen, Notstromaggregate, Nebenaggregate
Boost-Kompressoren usw.
Von besonderem Interesse sind Gasturbinen als Haupttriebwerke z
Tragflügelboote und Hovercraft.
Gasturbinen werden auch in Lokomotiven und Panzern eingesetzt.

Vor- und Nachteile der Gasturbine
Motoren
Vorteile von Gasturbinentriebwerken
Die Möglichkeit, während des Betriebs mehr Dampf zu erhalten (in
anders als Kolbenmotor)
In Kombination mit einem Dampfkessel und einer Dampfturbine höherer Wirkungsgrad
im Vergleich zu einem Kolbenmotor. Daher ihre Verwendung in
Kraftwerke.
Bewegen Sie sich nur in eine Richtung, mit viel weniger
Vibration, im Gegensatz zu einem Kolbenmotor.
Weniger bewegliche Teile als bei einem Kolbenmotor.
Deutlich geringere Schadstoffemissionen im Vergleich zu
Kolbenmotoren
Niedrige Kosten und Verbrauch von Schmieröl.

Nachteile von Gasturbinentriebwerken
Die Kosten sind viel höher als die eines Kolbens ähnlicher Größe
Motoren, da die in der Turbine verwendeten Materialien haben müssen
hohe Hitzebeständigkeit und Hitzebeständigkeit sowie hohe Spezifität
Stärke. Maschinenoperationen sind auch komplexer;
In jeder Betriebsart haben sie einen geringeren Wirkungsgrad als Kolben
Motoren. Erfordert eine zusätzliche Dampfturbine zum Aufladen
Effizienz.
Geringer mechanischer und elektrischer Wirkungsgrad (Gasverbrauch mehr als
1,5-mal mehr pro 1 kWh Strom im Vergleich zu Kolben
Motor)
Ein starker Wirkungsgradabfall bei niedrigen Lasten (im Gegensatz zu Kolben
Motor)
Die Notwendigkeit, Hochdruckgas zu verwenden, das
erfordert den Einsatz von Booster-Kompressoren mit
zusätzlicher Energieverbrauch und ein Rückgang des Gesamtwirkungsgrades
Systeme.

Eine Dampfturbine (fr. Turbine von lat. Turbowirbel, Rotation) ist eine kontinuierliche Wärmekraftmaschine, in deren Schaufelapparat die potentielle Energie von komprimiertem und erhitztem Wasserdampf in kinetische Energie umgewandelt wird, die wiederum mechanische Arbeit an der Dampfturbine verrichtet Welle.

Die Turbine besteht aus drei Zylindern (Hochdruckzylinder, Hochdruckzylinder und Niederdruckzylinder), deren untere Gehäusehälften mit 39, 24 bzw. 18 bezeichnet sind. Jeder der Zylinder besteht aus einem Stator, dem Hauptelement davon ein feststehender Körper und ein rotierender Rotor. Einzelne Rotoren der Zylinder (Hochdruckzylinderrotor 47, TsSD 5-Rotor und LPC-Rotor 11) sind starr durch Kupplungen 31 und 21 verbunden. Die Halbkupplung des elektrischen Generatorrotors ist an der Kupplungshälfte 12 befestigt, und der Erregerrotor ist damit verbunden. Eine Kette aus zusammengebauten separaten Rotoren von Zylindern, einem Generator und einem Erreger wird als Wellenlinie bezeichnet. Seine Länge mit einer großen Anzahl von Zylindern (und die größte Anzahl in modernen Turbinen ist 5) kann 80 m erreichen.

Funktionsprinzip Dampfturbinen arbeiten wie folgt: Der im Dampfkessel erzeugte Dampf tritt unter hohem Druck in die Turbinenschaufeln ein. Die Turbine dreht sich und erzeugt mechanische Energie, die vom Generator verwendet wird. Der Generator erzeugt Strom. Die elektrische Leistung von Dampfturbinen hängt von der Druckdifferenz zwischen dem Dampf am Ein- und Ausgang der Anlage ab. Die Leistung von Dampfturbinen einer einzelnen Anlage erreicht 1000 MW. Abhängig von der Art des thermischen Prozesses werden Dampfturbinen in drei Gruppen eingeteilt: Kondensations-, Heiz- und Sonderturbinen. Je nach Art der Turbinenstufen werden sie in aktive und reaktive Stufen eingeteilt.

Dampfturbinen - Vorteile Der Betrieb von Dampfturbinen ist mit verschiedenen Brennstoffarten möglich: gasförmig, flüssig, fest Der Betrieb von Dampfturbinen ist mit verschiedenen Brennstoffarten möglich: gasförmig, flüssig, fest

Dampfturbinen - Nachteile hohe Trägheit von Dampfanlagen (lange Start- und Stoppzeiten) hohe Trägheit von Dampfanlagen (lange Start- und Stoppzeiten) hohe Kosten von Dampfturbinen hohe Kosten von Dampfturbinen geringe erzeugte Strommenge im Verhältnis zur Menge thermische Energie geringe erzeugte Strommenge im Verhältnis zur Menge an thermischer Energie Teure Reparatur von Dampfturbinen Teure Reparatur von Dampfturbinen Reduzierte Umweltleistung bei Schwerölen und Festbrennstoffen Reduzierte Umweltleistung bei Schwerölen und Festbrennstoffen Heizöle und Festbrennstoffe

Anwendung: Die Parsons Jet-Dampfturbine wurde einige Zeit hauptsächlich auf Kriegsschiffen eingesetzt, wich aber nach und nach kompakteren kombinierten Aktiv-Reaktiv-Dampfturbinen, bei denen der Hochdruck-Reaktivteil durch eine einfach- oder doppelballige Wirkscheibe ersetzt wurde. Dadurch sind Verluste durch Dampfleckagen durch die Spalte im Schaufelapparat gesunken, die Turbine ist einfacher und wirtschaftlicher geworden. Abhängig von der Art des thermischen Prozesses werden Dampfturbinen normalerweise in 3 Hauptgruppen unterteilt: Kondensation, Kraft-Wärme-Kopplung und Sonderzwecke.

Hauptvorteile von PTM: Großer Leistungsbereich; Erhöhte (um das 1,2- bis 1,3-fache) interne Effizienz (~75%); Deutlich reduzierte Einbaulänge (bis zu 3-fach); Niedrige Kapitalkosten für Installation und Inbetriebnahme; Fehlen einer Ölversorgungsanlage, die den Brandschutz gewährleistet und den Betrieb im Heizraum ermöglicht; Das Fehlen eines Getriebes zwischen der Turbine und dem angetriebenen Mechanismus, was die Betriebssicherheit erhöht und den Geräuschpegel senkt; Stufenlose Regelung der Wellendrehzahl vom Leerlauf bis zur Last der Turbinenanlage; Niedriger Geräuschpegel (bis zu 70 dBA); Geringes spezifisches Gewicht (bis zu 6 kg / kW installierter Leistung) Hohe Lebensdauer. Die Betriebszeit der Turbine vor der Stilllegung beträgt mindestens 40 Jahre. Bei saisonaler Nutzung der Turbine beträgt die Amortisationszeit maximal 3 Jahre.

Ein auf einer Dampfturbine des PTM-Typs basierender turboelektrischer Generator schneidet im Vergleich zu anderen Energiequellen aufgrund des erhöhten internen Wirkungsgrads, der langen Lebensdauer, der geringen Abmessungen, der reibungslosen Steuerung eines breiten Lastbereichs, des Fehlens eines Ölversorgungssystems und der einfachen Installation günstig ab .

Schüler vorstellen
mit Gerät und Prinzip
Dampfturbinenbetrieb.
Führen Sie das Konzept der thermischen Effizienz ein
Motor.
Identifizieren Sie Probleme
Umweltschutz.

Ziele:

Dies ist eine kontinuierliche Wärmekraftmaschine, in der die potentielle Energie von komprimiertem und erhitztem Wasserdampf in kinetische Energie umgewandelt wird, die wiederum mechanische Arbeit an der Welle verrichtet.

Turbo (lat.) - Wirbelwind Mitte des 19. Jahrhunderts

Turbinen

Dampf

Gas

Dampfturbinendiagramm

1 - Düse
2 - Klingen
3 - Dampf
4 - Scheibe
5 - Welle

ANWENDUNG:

Es wird als Antrieb für einen elektrischen Generator in Wärme-, Kern- und Wasserkraftwerken, als Motoren im See-, Land- und Luftverkehr, als integraler Bestandteil eines hydrodynamischen Getriebes eingesetzt.
Ein Gerät ähnlich einer Turbine, aber mit einem Antrieb zum Drehen der Schaufeln von einer Welle - einem Kompressor oder einer Pumpe.
Das leistungsstärkste Kraftwerk der Welt steht in Südamerika am Parana-Fluss. Seine 18 Turbinen erzeugen 12.600 Millionen Watt/Stunde Strom.

Mängel der Arbeit
Dampfturbine

Die Drehzahl kann nicht weit variiert werden
lange Start- und Stoppzeiten
hohe Kosten für Dampfturbinen
geringe produzierte Strommenge im Verhältnis zur thermischen Energiemenge.

Vorteile
Arbeit
Dampfturbine

Drehung erfolgt in eine Richtung;
es gibt keine Stöße wie beim Betrieb des Kolbens
Der Betrieb von Dampfturbinen ist mit verschiedenen Brennstoffarten möglich: gasförmig, flüssig, fest
hohe Einheitsleistung

Arbeitskörper

Heizung

Kühlschrank

Ein \u003d Q1-Q2

Effizienz-Formel

Ap - Nützliche Arbeit;
Q1 - Wärmemenge,
von der Heizung empfangen;
Q2 - Wärmemenge
in den Kühlschrank gegeben.

Effizienzfaktor (COP)

Darf nicht größer als 1 (oder 100 %) sein
Dampfmaschinenwirkungsgrad ≈ 8–12 %
Dampf- oder Gasturbine > 30 %
EIS ≈ 20-40%

Wege zur Effizienzsteigerung
Dampfturbine

1) Schaffung einer perfekteren Wärmedämmung des Kessels;
2) eine Erhöhung der Temperatur im Kessel sowie eine Erhöhung des Dampfdrucks

ÖKOLOGISCHE PROBLEME

Anstieg der mittleren atmosphärischen Temperatur
Veränderung des Klimas
Entstehung des „Treibhauseffekts“
Verschwinden bestimmte Typen Tiere, Vögel, Pflanzen
Saurer Niederschlag

Alternative Energiequellen

Wärmekraftmaschinen:
25,5 Milliarden Tonnen Kohlenoxide
190 Millionen Tonnen Schwefeloxide
65 Millionen Tonnen Stickoxide
1,4 Mt FCKW
Blei, Cadmium, Kupfer, Nickel usw.

Solarenergie
Elektrizität
Magnetfeldenergie
Windenergie

Entworfen von Gustaf de Laval

1883 gelang es dem Schweden Gustaf de Laval, viele Schwierigkeiten zu überwinden und die erste funktionierende Dampfturbine zu bauen. Einige Jahre zuvor hatte Laval ein Patent für einen Milchseparator erhalten. Um es in die Tat umzusetzen, war ein sehr schneller Antrieb erforderlich. Keiner der damals vorhandenen Motoren erfüllte die Aufgabe nicht. Laval war überzeugt, dass ihm nur eine Dampfturbine die nötige Drehzahl geben könne. Er begann an seinem Design zu arbeiten und erreichte schließlich, was er wollte.

Aus der Geschichte

Die Laval-Turbine war ein leichtes Rad, auf dessen Schaufeln Dampf durch mehrere spitzwinklig angeordnete Düsen eingeleitet wurde.
1889 verbesserte Laval seine Erfindung erheblich, indem er den Düsen konische Expander hinzufügte. Dies steigerte den Wirkungsgrad der Turbine deutlich und machte sie zu einem Universalmotor.

Entworfen von Charles Parsons

1884 erhielt der englische Ingenieur Charles Parsons ein Patent für eine mehrstufige Strahlturbine, die er speziell zum Antrieb eines elektrischen Generators erfand.
1885 entwarf er eine mehrstufige Strahlturbine, die später in Wärmekraftwerken weit verbreitet war.

Hausaufgaben: