증기 터빈 기술 프레젠테이션의 발전. 발표회 "증기 터빈 발명의 역사"

창조의 역사

터빈

터빈은 액체 또는 기체의 흐름에 의해 구동되는 회전 장치입니다.

터빈의 가장 간단한 예는 물레방아입니다.

가장자리에 국자나 칼날이 고정되어 있는 수직으로 배치된 바퀴를 상상해 보십시오. 위에서부터 이 블레이드에 물줄기가 쏟아집니다. 물의 영향으로 바퀴가 회전합니다. 그리고 바퀴를 돌리면 다른 메커니즘이 활성화될 수 있습니다. 그래서 물레방아에서는 바퀴가 맷돌을 돌렸습니다. 그리고 그들은 밀가루를 갈고 있었습니다.

• 에올리필루스 제로나

왜가리 시대에 그의 발명품은 장난감처럼 취급되었습니다. 실용적인 응용 프로그램을 찾지 못했습니다.

1629년 이탈리아 엔지니어이자 건축가인 Giovanni Branchi는 블레이드가 있는 바퀴가 증기 흐름에 의해 움직이는 증기 터빈을 만들었습니다.

1815년 영국의 엔지니어 Richard Treiswick은 기관차 바퀴의 가장자리에 두 개의 노즐을 설치하고 증기가 통과하도록 했습니다.

1864년과 1884년 사이에 수백 개의 터빈 발명품이 엔지니어에 의해 특허를 받았습니다.

가스터빈은 보일러에서 나오는 증기가 아니라 연료가 연소되는 동안 형성되는 가스에 의해 구동된다는 점에서 증기 터빈과 다릅니다. 그리고 증기와 가스터빈의 모든 기본 원리는 동일합니다.

가스터빈에 대한 최초의 특허는 1791년 영국인 John Barber에 의해 획득되었습니다. 이발사는 말이 없는 수레를 추진하기 위해 터빈을 설계했습니다. 그리고 Barber 터빈의 요소는 현대 가스 터빈에 존재합니다. 1913년 엔지니어이자 물리학자이자 발명가인 Nikola Tesla는 기존 터빈의 디자인과 근본적으로 다른 디자인의 터빈에 대한 특허를 받았습니다. Tesla 터빈에는 증기나 가스의 에너지로 구동되는 블레이드가 없었습니다.

그게 다야

실라예프 플라톤,
곤차로바 발레리아
8"M" 학교 №188

뭐?

터빈은 블레이드가 있는 기계입니다.
역학의 변형이 있습니다
작업자의 에너지 및/또는 내부 에너지
기계 작업으로 본체(증기, 가스, 물)
샤프트에.

증기 터빈.

증기 터빈은 다음을 나타냅니다.
드럼 또는 시리즈
회전 디스크,
단일 축에 고정된,
터빈 로터라고 하며,
그들과 일련의 교대
고정 디스크,
베이스에 고정
고정자라고 합니다.

터빈 발명의 역사

증기 터빈의 중심에서
창조의 두 가지 원칙이 있다
에서 알려진 로터에 가해지는 힘
고대, 반응성 및
활동적인. 브랑크의 차에서
1629년에 제작된 제트기
움직이는 커플
바퀴 모양의 바퀴
물 공장.

파슨스 증기 터빈

Parsons는 증기 터빈을 연결했습니다.
발전기로
에너지. 터빈으로
발전할 수 있게 되었다
전기, 그리고 그것은
열에 대한 공익
터빈. 그는 15년 동안 연구한 결과
면에서 가장 완벽한
때로는 제트 터빈.

증기 터빈 애플리케이션

증기 터빈

근대의 첫 선구자
증기 터빈은 장난감으로 간주될 수 있습니다.
2세기에 발명된 엔진. 전에. 기원 후
알렉산드리아 학자 헤론. 첫 번째
현대 증기의 선구자
터빈은 장난감 엔진으로 간주될 수 있으며,
2세기에 발명된 것입니다. 전에. 기원 후
알렉산드리아 학자 헤론.

첫 번째 터빈 프로젝트

1629년 이탈리아의 Branca는 날이 달린 바퀴를 위한 디자인을 만들었습니다. 그것은해야
증기 제트가 휠 블레이드에 힘을 가하면 회전하는 것이었습니다.
그것은 최초의 증기 터빈 프로젝트였으며 이후에
활성 터빈의 이름입니다. 1629년 이탈리아 브랑카(Branca)는 프로젝트를 만들었습니다.
패들 휠. 증기의 제트가 힘을 가하면 회전해야했습니다.
휠 블레이드를 공격합니다. 최초의 증기 터빈 프로젝트였습니다.
나중에 능동 터빈으로 알려지게 되었습니다. 증기
이 초기 증기 터빈의 흐름은 집중되지 않았고,
그 에너지의 대부분은 모든 방향으로 소산되었고,
상당한 에너지 손실을 초래했습니다. 이 초기의 증기 흐름
증기 터빈은 집중되지 않았고 대부분
에너지가 모든 방향으로 분산되어 결과적으로
상당한 에너지 손실.

터빈 생성 시도

터빈과 유사한 메커니즘을 만들려는 시도는 아주 오래전부터 있었습니다.
Heron이 만든 원시 증기 터빈에 대한 설명이 알려져 있습니다.
알렉산드리아(서기 1세기). I. V. Linde에 따르면 19세기에
'소재'보다 앞서 멈춘 '많은 프로젝트'
구현의 어려움. 19세기 말에야 비로소
열역학의 발전(터빈의 효율을
왕복 기계), 기계 공학 및 야금 (증가
필요한 재료의 강도와 제조 정밀도
고속 바퀴 생성), Gustaf Laval(스웨덴) 및 Charles
Parsons(영국) 독립적으로 적합한
산업용 증기 터빈.

최초의 증기 터빈

최초의 증기 터빈은 스웨덴 발명가 Gustaf Laval에 의해 만들어졌습니다. 에 의해
버전 중 하나인 Laval은
우리 자신의 디자인의 actionmilk 분리기. 이를 위해 필요했다
스피드 드라이브. 당시의 엔진은 충분한 양을 제공하지 못했습니다.
회전 주파수. 유일한 탈출구는 디자인
고속 터빈. 작동 유체로 라발은 널리 선택
당시 사용하던 증기. 발명가는 그의 작업을 시작했습니다.
설계하고 결국 작동 가능한 장치를 조립했습니다. 1889년
그 해에 라발은 원뿔형 익스팬더로 터빈 노즐을 보완했습니다.
미래의 시조가 된 유명한 라발 노즐 등장
로켓 노즐. Laval 터빈은 엔지니어링의 돌파구였습니다. 충분한
임펠러가 경험한 하중을 상상해보십시오.
발명가가 달성하는 것이 얼마나 어려운지 이해 안정적인 작동터빈.
터빈 휠의 엄청난 속도로 약간의 이동에도
무게 중심은 베어링의 강한 진동과 과부하를 유발했습니다.
이를 피하기 위해 Laval은 회전할 때 얇은 축을 사용했습니다.
구부릴 수 있습니다.

증기 터빈은 강력한
발전소 및 대형
배들.
증기 기관이 작동하려면
여러 보조 기계 및 장치.
이 모든 것을 합쳐서 부른다.
증기 발전소.

블레이드가 있는 로터
- 이동하는
터빈의 일부.
노즐이 있는 고정자
- 움직이지 않는
부분.

열기관의 효율성:

증기
기계 8-12%
얼음 20-40%
증기
터빈
20-40%
디젤
30-36%

작업의 단점
증기 터빈
이익
증기 터빈 작동
회전 속도가 아닙니다
변경될 수 있습니다
넓은 범위
오랫동안시작하고
정류장
높은 증기 비용
터빈
낮은 볼륨
생산
전기, 에서
~에 관계하다
열량 en.
에서 회전이 발생합니다.
한 방향으로;
잃어버린
직장에서처럼 요동친다
피스톤
증기 운전
터빈이 가능합니다
다양한 방식
연료: 기체,
액체, 고체
하이 싱글
힘

가스 터빈
가스터빈은 연속열기관이다.
기체 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 작용
가스 터빈의 샤프트에서 작업하십시오. 피스톤과 달리
엔진, 가스 터빈 엔진 프로세스에서
움직이는 가스 흐름에서 발생합니다. 가스 품질
터빈은 효율성 효율성이 특징입니다.
샤프트에서 제거된 작업 대 사용 가능한 작업의 비율
터빈 앞의 가스 에너지
이야기
창조
1500년 - 레오나르도 다빈치가 도표를 그렸습니다.
사용하는 그릴
가스 터빈 원리
1903 - 노르웨이 Aegidius Jelling이 최초의 작업을 만들었습니다.
가스
사용한 터빈
로터리 압축기 및 터빈 및
유용한 작품을 만들었습니다.

가스터빈은 터빈 디스크와 압축기로 구성되며,
하나의 샤프트에 장착됩니다. 터빈은 다음과 같이 작동합니다. 공기
압축기에 의해 터빈의 연소실로 분사되며, 여기서
액체 연료가 주입됩니다. 가연성 혼합물은
고온, 가스 팽창, 돌진
배기 포트는 터빈 블레이드에 떨어지는 방식으로
회전으로 가져옵니다.

신청
현재는 가스터빈을 주력으로 사용하고 있다.
해상 운송 엔진.
경우에 따라 저전력 가스터빈이 사용됩니다.
펌프, 비상발전기, 보조용 드라이브로
부스트 컴프레서 등
특히 관심을 끄는 것은 가스터빈을 주요 엔진으로 사용하는 것입니다.
수중익선과 호버크라프트.
가스터빈은 기관차와 탱크에도 사용됩니다.

가스터빈의 장점과 단점
엔진
가스터빈 엔진의 장점
작동 중 더 많은 증기를 얻을 가능성(
피스톤 엔진과 다름)
증기보일러와 증기터빈의 조합으로 고효율
피스톤 엔진에 비해 따라서 그들의 사용
발전소.
훨씬 적은 양으로 한 방향으로만 이동
피스톤 엔진과 달리 진동.
피스톤 엔진보다 움직이는 부품이 적습니다.
에 비해 유해물질 배출량이 현저히 감소
피스톤 엔진
윤활유의 저렴한 비용과 소비.

가스터빈 엔진의 단점
비용은 비슷한 크기의 피스톤보다 훨씬 높습니다.
터빈에 사용되는 재료는
높은 내열성 및 내열성뿐만 아니라 높은 비
힘. 기계 작업도 더 복잡합니다.
모든 작동 모드에서 피스톤보다 효율이 낮습니다.
엔진. 부스트하려면 추가 증기 터빈이 필요합니다.
능률.
낮은 기계적 및 전기적 효율성(가스 소비 이상
피스톤 대비 전기 1kWh당 1.5배
엔진)
낮은 부하에서 효율성의 급격한 감소(피스톤과 달리
엔진)
고압가스를 사용해야 하므로
부스터 압축기의 사용이 필요합니다.
추가 에너지 소비 및 전반적인 효율성 저하
시스템.

증기 터빈(위도 터보 와류의 터빈, 회전)은 압축 및 가열된 수증기의 위치 에너지가 운동 에너지로 변환되는 블레이드 장치에서 연속적인 열 기관으로 기계적 작업을 수행합니다. 샤프트.

터빈은 3개의 실린더(고압 실린더, 고압 실린더 및 저압 실린더)로 구성되며 몸체의 하반부는 각각 39, 24 및 18로 지정되며 각 실린더는 주요 요소인 고정자로 구성됩니다. 그 중 고정 몸체와 회전하는 회전자가 있습니다. 실린더의 개별 로터(고압 실린더 로터 47, TsSD 5 로터 및 LPC 로터 11)는 커플링 31 및 21에 의해 견고하게 연결됩니다. 발전기 로터의 하프 커플링은 커플링 하프(12)에 부착되고 여자기 로터는 그것에 연결. 실린더, 발전기 및 여자기의 조립된 개별 로터 체인을 샤프트 라인이라고 합니다. 많은 수의 실린더가있는 길이 (현대 터빈에서 가장 큰 수는 5)는 80m에 이릅니다.

작동 원리 증기 터빈은 다음과 같이 작동합니다. 고압 증기 보일러에서 생성된 증기는 터빈 블레이드로 들어갑니다. 터빈은 회전하고 발전기에서 사용하는 기계적 에너지를 생성합니다. 발전기는 전기를 생산합니다. 증기 터빈의 전력은 플랜트의 입구와 출구의 증기 사이의 압력 차이에 따라 달라집니다. 단일 설치의 증기 터빈의 전력은 1000MW에 이릅니다. 열 프로세스의 특성에 따라 증기 터빈은 응축, 가열 및 특수 목적 터빈의 세 그룹으로 나뉩니다. 터빈 스테이지의 유형에 따라 능동 및 반응성으로 분류됩니다.

증기 터빈 - 장점 증기 터빈 작동은 다양한 유형의 연료에서 가능: 기체, 액체, 고체 증기 터빈의 작동은 다양한 연료 유형에서 가능: 기체, 액체, 고체 증기 터빈의 인상적인 자원 증기 터빈의 인상적인 자원

증기 터빈 - 단점 증기 설비의 높은 관성(시작 및 정지 시간이 길음) 증기 설비의 높은 관성(시작 및 정지 시간이 길음) 증기 터빈의 높은 비용 증기 터빈의 높은 비용 생산량에 비해 생산되는 전기의 양이 적음 열에너지 생산되는 전력량은 열에너지 양에 비례하여 고가 증기터빈 수리비 증기터빈 수리비 중유 및 고체연료의 경우 환경성능 저하 중유의 경우 환경성능 저하 연료유 및 고체 연료

적용: Parsons 제트 증기 터빈은 한동안 주로 군함에 사용되었지만 점차적으로 고압 반응 부품이 단일 또는 이중 크라운 능동 디스크로 교체된 보다 컴팩트한 결합형 능동 반응 증기 터빈으로 바뀌었습니다. 그 결과, 블레이드 장치의 틈새를 통한 증기 누출로 인한 손실이 감소하고 터빈이 더 간단하고 경제적이 되었습니다. 열 공정의 특성에 따라 증기 터빈은 일반적으로 응축, 열병합 발전 및 특수 목적의 3가지 주요 그룹으로 나뉩니다.

PTM의 주요 장점: 넓은 전력 범위; 내부 효율성(~75%) 증가(1.2-1.3배) 설치 길이가 크게 단축되었습니다(최대 3배). 설치 및 시운전을 위한 낮은 자본 비용; 화재 안전을 보장하고 보일러 실에서 작동 할 수있는 오일 공급 시스템 부족; 터빈과 구동 메커니즘 사이에 기어 박스가 없어 작동 신뢰성이 증가하고 소음 수준이 감소합니다. 공회전에서 터빈 플랜트의 부하까지 샤프트 회전 속도를 부드럽게 조절합니다. 낮은 소음 수준(최대 70dBA); 낮은 비중(최대 6kg/kW의 설치 전력) 높은 서비스 수명. 해체 전 터빈의 작동 시간은 최소 40년입니다. 터빈을 계절에 따라 사용하는 경우 투자 회수 기간은 3년을 초과하지 않습니다.

PTM형 증기터빈 기반의 터보발전기는 내부효율 향상, 긴 수명, 작은 치수, 광범위한 부하에 대한 원활한 제어, 급유 시스템의 부재 및 설치 용이성으로 인해 다른 에너지원에 비해 유리합니다. .

• 학생 소개
• 장치와 원리로
• 증기 터빈 작동.
• 열효율 개념 소개
• 엔진.
• 문제 식별
• 환경 보호.

• 목표:

• 이것은 압축 및 가열된 수증기의 위치 에너지가 운동 에너지로 변환되어 샤프트에 기계적 작업을 수행하는 연속 열 기관입니다.

터보(위도) - 19세기 중반 회오리바람

• 터빈

• 증기

• 가스

증기 터빈 다이어그램

• 1 - 노즐
• 2 - 블레이드
• 3 - 증기
• 4 - 디스크
• 5 - 샤프트

신청:

• 화력, 원자력 및 수력 발전소의 발전기 드라이브, 해상, 육상 및 항공 운송의 엔진, 유체 역학 변속기의 필수 부품으로 사용됩니다.
• 터빈과 유사한 장치이지만 샤프트에서 블레이드를 회전시키기 위한 드라이브(압축기 또는 펌프)가 있습니다.
• 세계에서 가장 강력한 발전소가 위치한 남아메리카파라나 강에서. 18개의 터빈은 12,600백만 와트/시간의 전기를 생성합니다.

• 작업의 단점
• 증기 터빈

• 회전 속도는 광범위하게 변할 수 없습니다
• 긴 시작 및 중지 시간
• 증기 터빈의 높은 비용
• 열 에너지의 양에 비해 생산된 전기의 양이 적습니다.

• 이익
• 일하다
• 증기 터빈

• 회전은 한 방향으로 발생합니다.
• 피스톤 작동 중에 충격이 없습니다.
• 증기 터빈의 작동은 기체, 액체, 고체 등 다양한 유형의 연료에서 가능합니다.
• 높은 단위 전력

• 일하는 몸

• 히터

• 냉장고

• A n \u003d Q1-Q2

효율 공식

• Ap - 유용한 작업;
• Q1 - 열량,
• 히터에서 수신;
• Q2 - 열량
• 냉장고에 주었다.

효율 계수(COP)

• 1(또는 100%)을 초과할 수 없습니다.
• 증기 엔진 효율 ≈ 8–12%
• 증기 또는 가스 터빈 > 30%
• 얼음 ≈ 20-40%

• 효율성을 높이는 방법
• 증기 터빈

• 1) 보일러의보다 완벽한 단열재 생성;
• 2) 보일러의 온도 상승 및 증기 압력 상승

환경 문제

• 평균 대기 온도 상승
• 기후의 변화
• "온실 효과"의 형성
• 소실 특정 유형동물, 새, 식물
• 산성비

대체 에너지원

• 열 엔진:
• 255억 톤의 탄소 산화물
• 1억 9천만 톤의 황산화물
• 6500만 톤의 질소 산화물
• 1.4 Mt CFC
• 납, 카드뮴, 구리, 니켈 등

• 태양 에너지
• 전기
• 자기장 에너지
• 풍력 에너지

구스타프 드 라발이 디자인한

• 1883년 스웨덴의 Gustaf de Laval은 많은 어려움을 극복하고 최초의 작동하는 증기 터빈을 만들었습니다. 몇 년 전에 Laval은 우유 분리기에 대한 특허를 취득했습니다. 이를 실행하기 위해서는 초고속 드라이브가 필요했습니다. 당시 기존 엔진 중 어느 것도 작업을 충족하지 못했습니다. Laval은 증기 터빈만이 그에게 필요한 회전 속도를 줄 수 있다고 확신했습니다. 그는 디자인 작업을 시작했고 결국 원하는 것을 얻었습니다.

역사에서

• Laval 터빈은 예각으로 설정된 여러 노즐을 통해 증기가 유도되는 블레이드의 가벼운 휠이었습니다.
• 1889년에 Laval은 노즐에 원뿔형 팽창기를 추가하여 발명품을 크게 향상시켰습니다. 이것은 터빈의 효율성을 크게 높이고 범용 엔진으로 바꿨습니다.

찰스 파슨스가 디자인한

• 1884년 영국 엔지니어 Charles Parsons는 발전기를 구동하기 위해 특별히 발명한 다단 제트 터빈에 대한 특허를 받았습니다.
• 1885년에 그는 다단 제트 터빈을 설계했으며 나중에 화력 발전소에서 널리 사용되었습니다.

숙제:

• § 23, 24;
• 카드,
• 시험을 준비하다