Előrelépések a gőzturbina technológia bemutatásában. Bemutató "a gőzturbina feltalálásának története"

A teremtés története

turbinák

A turbina egy forgó eszköz, amelyet folyadék vagy gáz áramlása hajt meg.

A turbina legegyszerűbb példája a vízikerék.

Képzeljünk el egy függőlegesen elhelyezett kereket, amelynek peremére kanalak vagy pengék vannak rögzítve. Ezekre a pengékre felülről vizet öntenek. Víz hatására a kerék forog. A kerék elfordításával pedig más mechanizmusok is aktiválhatók. Tehát egy vízimalomban a kerék forgatta a malomköveket. És lisztet őröltek.

• Eolipylus Gerona

Heron idejében találmányát játékként kezelték. Nem talált gyakorlati alkalmazást.

1629-ben az olasz mérnök és építész, Giovanni Branchi megalkotott egy gőzturbinát, amelyben egy lapátos kereket egy gőzáram állított mozgásba.

1815-ben Richard Treiswick angol mérnök két fúvókát szerelt egy mozdonykerék peremére, és áteresztette a gőzt.

1864 és 1884 között mérnökök több száz turbinatalálmányt szabadalmaztattak.

A gázturbina abban különbözik a gőzturbinától, hogy nem a kazánból származó gőz hajtja, hanem a tüzelőanyag elégetése során keletkező gáz. És a gőz- és gázturbinák minden alapelve ugyanaz.

A gázturbina első szabadalmát 1791-ben az angol John Barber szerezte meg. Borbély úgy tervezte turbináját, hogy egy ló nélküli kocsit hajtson meg. A Barber turbina elemei pedig jelen vannak a modern gázturbinákban. Nikola Tesla mérnök, fizikus és feltaláló 1913-ban szabadalmaztatott egy turbinát, amelynek kialakítása alapvetően különbözött a hagyományos turbinákétól. A Tesla turbinának nem voltak olyan lapátjai, amelyeket gőz vagy gáz energiája hajtott volna.

Ez minden

Silaev Platon,
Goncharova Valeria
8"M" Iskola №188

Mit?

A turbina egy lapátos gép, amelyben
a kinetika átalakul
a dolgozó energiája és/vagy belső energiája
testek (gőz, gáz, víz) mechanikai munkába
a tengelyen.

Gőzturbina.

A gőzturbina képviseli
dob vagy sorozat
forgó korongok,
egyetlen tengelyre rögzítve, azok
az úgynevezett turbina rotor, és
a velük váltakozó sorozat
fix lemezek,
az alapra rögzítve
állórésznek nevezik.

A turbinák feltalálásának története

A gőzturbina szívében
a teremtésnek két alapelve van
a forgórészre ható erők, amelyekről ismert
ősi idők, reaktív és
aktív. Branque autójában
1629-ben épült, sugárhajtású
pár mozgásba lendült
kerékszerű kerék
vízimalom.

Parsons gőzturbina

Parsons csatlakoztatta a gőzturbinát
elektromos generátorral
energia. Egy turbinával
lehetségessé vált a fejlesztés
áramot, és ez felpörgött
közérdekű termál
turbinák. 15 évnyi kutatás eredményeként alkotta meg
szempontjából a legtökéletesebb
néha egy sugárturbina.

Gőzturbinás alkalmazások

Gőzturbinák

A modern első előfutára
a gőzturbinák játékszernek tekinthetők
motor, amelyet a 2. században találtak fel. előtt. HIRDETÉS
Alexandriai tudós Heron. Első
a modern gőz előfutára
a turbinák játékmotornak tekinthetők,
amelyet a 2. században találtak fel. előtt. HIRDETÉS
Alexandriai tudós Heron.

Az első turbina projekt

1629-ben az olasz Branca megalkotta a pengékkel ellátott kerék terveit. Kellene
forogni kellett, ha a gőzsugár erővel ütközik a keréklapátokkal.
Ez volt az első gőzturbina-projekt, amelyet később megkaptak
az aktív turbina neve. 1629-ben az olasz Branca projektet hozott létre
lapátkerekek. Meg kellett forgatni, ha a gőzsugár erővel
nekiütközik a keréklapátoknak. Ez volt az első gőzturbina-projekt
amely később aktív turbina néven vált ismertté. Gőz
az áramlás ezekben a korai gőzturbinákban nem koncentrálódott, és
energiájának nagy része minden irányban szétszóródott, ami
jelentős energiaveszteséget okozott. Gőzáramlás ezekben a korai
gőzturbinák nem koncentrált, és a legtöbb
az energia minden irányban szétszóródik, aminek eredményeként
jelentős energiaveszteség.

Turbina létrehozására tett kísérlet

Nagyon régóta történtek kísérletek turbinákhoz hasonló mechanizmusok létrehozására.
Ismeretes a Heron által készített primitív gőzturbina leírása.
Alexandria (Kr. u. I. század). I. V. Linde szerint a XIX
„sok projekt”, amely az „anyag” előtt megállt
végrehajtásuk nehézségei. Csak a 19. század végén, amikor
a termodinamika fejlesztése (a turbinák hatásfokának hasonló szintre emelése).
dugattyús gép), gépészet és kohászat (növekedés
az anyagok szilárdsága és a gyártási precizitás szükséges
nagy sebességű kerekek létrehozása), Gustaf Laval (Svédország) és Charles
Parsons (Nagy-Britannia) önállóan alkalmas
gőzturbinák az ipar számára.

Az első gőzturbina

Az első gőzturbinát Gustaf Laval svéd feltaláló alkotta meg. Által
az egyik változatot a Laval hozta létre annak érdekében, hogy elvezethessen
akciós tejleválasztó saját tervezésű. Ehhez szükség volt
sebességű hajtás. Az akkori motorok nem biztosítottak elegendőt
forgási frekvencia. Az egyetlen kiút a tervezés volt
nagy sebességű turbina. Munkafolyadékként a Laval széles körben választott
akkoriban használt gőz. A feltaláló elkezdett dolgozni az övén
megtervezni és végül összeállítani egy működőképes eszközt. 1889-ben
évben a Laval a turbina fúvókáit kúpos expanderekkel egészítette ki, így
megjelent a híres Laval fúvóka, amely a jövő elődjévé vált
rakéta fúvókák. A Laval turbina áttörést jelentett a tervezésben. Elég
képzeljük el, milyen terheléseket tapasztalt benne a járókerék annak érdekében
megérteni, milyen nehéz volt ezt elérni a feltalálónak stabil működés turbinák.
Hatalmas turbinakerék-fordulatszámnál akár enyhe váltás is
a súlypont erős rezgést és a csapágyak túlterhelését okozta.
Ennek elkerülésére a Laval egy vékony tengelyt használt, amelyet elforgatva
hajolni tudott.

A gőzturbinák nagy teljesítményűre vannak telepítve
erőművek és nagyok
hajókat.
Ahhoz, hogy a gőzgép működjön,
számos segédgép és eszköz.
Mindezt együtt úgy hívják
gőzerőmű.

Rotor lapátokkal
- Mobil
a turbina része.
Állórész fúvókákkal
- mozdulatlanul
rész.

A hőmotorok hatásfoka:

Gőz
gép 8-12%
JÉG 20-40%
Gőz
turbina
20-40%
Dízel
30-36%

a munka hiányosságai
gőzturbina
Előnyök
gőzturbina működése
forgási sebesség nem
megváltozhat
széleskörű
hosszú ideje start és
megáll
a gőz magas költsége
turbinák
alacsony hangerő
előállított
villany, be
kapcsolatban
a térfogata termikus en.
ben történik a forgás
egy irányban;
hiányzó
rázkódás, mint a munkahelyen
dugattyú
gőzüzem
turbinák bekapcsolhatók
különféle típusok
üzemanyag: gáznemű,
folyékony, szilárd
magas szingli
erő

gázturbina
A gázturbina folyamatos hőmotor
olyan művelet, amely a gázenergiát mechanikussá alakítja
gázturbina tengelyén dolgozni. A dugattyúval ellentétben
motorban, gázturbinás motoros folyamatokban
mozgó gázáramban fordulnak elő. A gáz minősége
turbinát hatásfok hatásfok jellemzi, azaz
az aknából eltávolított munka aránya a rendelkezésre állóhoz képest
gázenergia a turbina előtt
Sztori
Teremtés
1500 – Leonardo da Vinci diagramot rajzolt
grill, amely használ
gázturbina elve
1903 – A norvég Aegidius Jelling megalkotta az első művet
gáz
használt turbina
rotációs kompresszor és turbina és
hasznos munkát végzett.

A gázturbina turbinatárcsákból és kompresszorból áll,
egy tengelyre szerelve. A turbina így működik: levegő
a kompresszor befecskendezi a turbina égésterébe, ahol aztán
folyékony üzemanyagot fecskendeznek be. Az éghető keverék nagyon erősen ég
magas hőmérséklet, a gázok kitágulnak, rohannak
kipufogónyílás, útközben a turbinalapátokra esnek és
forgásba hozza őket.

Alkalmazás
Jelenleg a gázturbinákat használják főként
tengeri szállítómotorok.
Egyes esetekben kis teljesítményű gázturbinákat használnak
szivattyúk, vészhelyzeti áramfejlesztők, segédberendezések meghajtójaként
nyomásfokozó kompresszorok stb.
Különösen érdekesek a gázturbinák, mint fő motorok
szárnyashajók és légpárnák.
A gázturbinákat mozdonyokban és tartályokban is használják.

A gázturbina előnyei és hátrányai
motorok
A gázturbinás motorok előnyei
Több gőz felvételének lehetősége működés közben (in
eltér a dugattyús motortól)
Gőzkazánnal és gőzturbinával kombinálva nagyobb hatásfok
dugattyús motorhoz képest. Ezért használatuk
erőművek.
Csak egy irányba mozog, sokkal kevesebbel
vibráció, ellentétben a dugattyús motorral.
Kevesebb mozgó alkatrész, mint egy dugattyús motornál.
Lényegesen alacsonyabb káros anyagok kibocsátása képest
dugattyús motorok
Alacsony kenőolaj költség és fogyasztás.

A gázturbinás motorok hátrányai
A költség sokkal magasabb, mint a hasonló méretű dugattyúké
motorok, mivel a turbinában használt anyagoknak rendelkezniük kell
nagy hőállóság és hőállóság, valamint magas fajlagos
erő. A gépi műveletek is összetettebbek;
Bármilyen üzemmódban alacsonyabb hatásfokkal rendelkeznek, mint a dugattyúké
motorok. Kiegészítő gőzturbinára van szükség a fokozáshoz
hatékonyság.
Alacsony mechanikai és elektromos hatásfok (gázfogyasztás több mint
1,5-szer több 1 kWh elektromos áramra, mint a dugattyús
motor)
A hatékonyság éles csökkenése alacsony terhelésnél (a dugattyúval ellentétben
motor)
A nagynyomású gáz használatának szükségessége, amely
szükségessé teszi a nyomásfokozó kompresszorok használatát
további energiafogyasztás és az általános hatékonyság csökkenése
rendszerek.

A gőzturbina (fr. turbina lat. turbóörvényből, forgás) folyamatos hőgép, amelynek lapátos berendezésében a sűrített és felmelegített vízgőz potenciális energiája mozgási energiává alakul, ami viszont mechanikai munkát végez a tengely.

A turbina három hengerből áll (nagynyomású henger, nagynyomású henger és alacsony nyomású henger), amelyek testének alsó felét 39, 24, illetve 18. A hengerek mindegyike egy állórészből, a fő elemből áll ebből egy rögzített test és egy forgó rotor. A hengerek egyes forgórészei (47 nagynyomású hengerrotor, TsSD 5 rotor és 11 LPC rotor) mereven a 31 és 21 tengelykapcsolókkal vannak összekötve. kapcsolódik hozzá. A hengerekből, generátorból és gerjesztőből összeállított különálló rotorok láncát tengelyvezetéknek nevezzük. Hosszúsága nagyszámú hengerrel (és a legnagyobb szám a modern turbinákban 5) elérheti a 80 m-t.

Működési elv A gőzturbinák a következőképpen működnek: a gőzkazánban keletkező gőz nagy nyomás alatt a turbina lapátjaiba kerül. A turbina forog, és a generátor által használt mechanikai energiát állítja elő. A generátor áramot termel. A gőzturbinák elektromos teljesítménye a gőz nyomáskülönbségétől függ az erőmű bemeneti és kimeneti nyílásánál. Egyetlen berendezés gőzturbináinak teljesítménye eléri az 1000 MW-ot. A termikus folyamat természetétől függően a gőzturbinákat három csoportra osztják: kondenzációs, fűtő- és speciális célú turbinákra. A turbina fokozatok típusa szerint aktív és reaktív fokozatokba sorolhatók.

Gőzturbinák - előnyök A gőzturbinás működés különféle típusú üzemanyagokon lehetséges: a gőzturbinák gáznemű, folyékony, szilárd halmazállapotú működése lehetséges különféle típusú üzemanyagokon: gáznemű, folyékony, szilárd gőzturbinák lenyűgöző erőforrása gőzturbinák lenyűgöző erőforrása

Gőzturbinák - hátrányok gőzerőművek nagy tehetetlensége (hosszú indítási és leállási idők) gőzerőművek nagy tehetetlensége (hosszú indítási és leállási idők) gőzturbinák magas költsége gőzturbinák magas költsége alacsony megtermelt villamos energia mennyisége hőenergia alacsony megtermelt villamos energia mennyiség, arányban a hőenergia mennyiségével Gőzturbinák költséges javítása Gőzturbinák költséges javítása Csökkent környezeti teljesítmény, nehéz fűtőolajok és szilárd tüzelőanyagok esetén Csökkent környezeti teljesítmény, nehéz fűtőanyagok esetén fűtőolajok és szilárd tüzelőanyagok

Alkalmazása: A Parsons sugárhajtású gőzturbinát egy ideig főként hadihajókon használták, de fokozatosan átadta helyét a kompaktabb kombinált aktív-reaktív gőzturbináknak, amelyekben a nagynyomású reaktív részt egy- vagy kétkoronás aktív korongra cserélték. Ennek eredményeként csökkentek a lapátberendezés hézagain keresztüli gőzszivárgásból eredő veszteségek, a turbina egyszerűbbé és gazdaságosabbá vált. A termikus folyamat természetétől függően a gőzturbinákat általában 3 fő csoportra osztják: kondenzációs, kapcsolt energiatermelésre és speciális célokra.

A PTM fő előnyei: Széles teljesítménytartomány; Növekedett (1,2-1,3-szoros) belső hatékonyság (~75%); Jelentősen csökkentett beépítési hossz (akár 3-szor); Alacsony beruházási költségek a telepítéshez és az üzembe helyezéshez; Az olajellátó rendszer hiánya, amely biztosítja a tűzbiztonságot és lehetővé teszi a kazánházban történő működést; A sebességváltó hiánya a turbina és a hajtott mechanizmus között, ami növeli a működés megbízhatóságát és csökkenti a zajszintet; A tengely forgási sebességének zökkenőmentes szabályozása alapjárattól a turbina üzem terheléséig; Alacsony zajszint (akár 70 dBA); Alacsony fajsúly ​​(legfeljebb 6 kg / kW beépített teljesítmény) Magas élettartam. A turbina üzemideje a leszerelés előtt legalább 40 év. A turbina szezonális használatával a megtérülési idő nem haladja meg a 3 évet.

A PTM típusú gőzturbinán alapuló turboelektromos generátor kedvezően hasonlít más energiaforrásokhoz a megnövekedett belső hatékonyság, a hosszú élettartam, a kis méretek, a terhelések széles tartományának zökkenőmentes szabályozása, az olajellátó rendszer hiánya és a könnyű telepítés miatt. .

• Mutasd be a tanulókat
• készülékkel és elvvel
• gőzturbina működése.
• Mutassa be a termikus hatásfok fogalmát
• motor.
• A problémák azonosítása
• környezetvédelem.

• Célok:

• ez egy folyamatos hőmotor, amelyben a sűrített és felmelegített vízgőz potenciális energiája mozgási energiává alakul, ami viszont mechanikai munkát végez a tengelyen.

Turbó (lat.) - forgószél 19. század közepe

• Turbinák

• Gőz

• Gáz

Gőzturbina diagram

• 1 - fúvóka
• 2 - pengék
• 3 - gőz
• 4 - lemez
• 5 - tengely

ALKALMAZÁS:

• Hő-, atom- és vízerőművekben elektromos generátor meghajtásaként, tengeri, szárazföldi és légi közlekedés motorjaként, a hidrodinamikus erőátvitel szerves részeként használják.
• Egy turbinához hasonló eszköz, de meghajtóval rendelkezik a lapátok tengelyről történő forgatására - kompresszor vagy szivattyú.
• A világ legerősebb erőműve itt található Dél Amerika a Parana folyón. 18 turbinája 12 600 millió watt/óra áramot termel.

• a munka hiányosságai
• gőzturbina

• a forgási sebesség nem változtatható széles körben
• hosszú indítási és leállítási idő
• a gőzturbinák magas költsége
• a hőenergia mennyiségéhez képest alacsony termelt villamosenergia-mennyiség.

• Előnyök
• munka
• gőzturbina

• a forgás egy irányban történik;
• nincsenek ütések, mint a dugattyú működése közben
• A gőzturbinák működése különféle típusú üzemanyagokon lehetséges: gáznemű, folyékony, szilárd
• nagy egységteljesítmény

• dolgozó test

• Fűtő

• Hűtőszekrény

• A n \u003d Q1-Q2

Hatékonysági képlet

• Ap - Hasznos munka;
• Q1 – hőmennyiség,
• a fűtőberendezéstől kapott;
• Q2 – Hőmennyiség
• a hűtőbe adják.

Hatékonysági tényező (COP)

• Nem lehet több 1-nél (vagy 100%-nál)
• A gőzgép hatásfoka ≈ 8-12%
• Gőz- vagy gázturbina > 30%
• JÉG ≈ 20-40%

• A hatékonyság növelésének módjai
• gőzturbina

• 1) a kazán tökéletesebb hőszigetelésének kialakítása;
• 2) a hőmérséklet emelkedése a kazánban, valamint a gőznyomás növekedése

KÖRNYEZETI PROBLÉMÁK

• Az átlagos légköri hőmérséklet emelkedése
• Az éghajlat változása
• Az "üvegházhatás" kialakulása
• eltűnés bizonyos fajtákállatok, madarak, növények
• Savas csapadék

Alternatív energia források

• Hőmotorok:
• 25,5 milliárd tonna szén-oxid
• 190 millió tonna kén-oxid
• 65 millió tonna nitrogén-oxid
• 1,4 Mt CFC
• Ólom, kadmium, réz, nikkel stb.

• napenergia
• Elektromosság
• Mágneses mező energia
• Szélenergia

Gustaf de Laval tervezte

• 1883-ban a svéd Gustaf de Laval sok nehézséget leküzdött, és megalkotta az első működő gőzturbinát. Néhány évvel korábban a Laval szabadalmat szerzett egy tejleválasztóra. Ahhoz, hogy működésbe hozzuk, nagyon nagy sebességű meghajtóra volt szükség. Az akkor létező motorok egyike sem felelt meg a feladatnak. Laval meg volt győződve arról, hogy csak egy gőzturbina képes biztosítani számára a szükséges forgási sebességet. Elkezdett dolgozni a tervezésén, és végül elérte, amit akart.

A történelemből

• A Laval turbina egy könnyű kerék volt, amelynek lapátjain több hegyesszögben elhelyezett fúvókán keresztül gőzt indukáltak.
• 1889-ben Laval jelentősen továbbfejlesztette találmányát azáltal, hogy kúpos tágítókat adott a fúvókákhoz. Ez jelentősen növelte a turbina hatásfokát, és univerzális motorrá változtatta.

Charles Parsons tervezte

• 1884-ben Charles Parsons angol mérnök szabadalmat kapott egy többlépcsős sugárturbinára, amelyet kifejezetten egy elektromos generátor meghajtására talált fel.
• 1885-ben többfokozatú sugárturbinát tervezett, amelyet később széles körben alkalmaztak hőerőművekben.

Házi feladat:

• 23., 24. §;
• kártyák,
• felkészülni a vizsgára