Prezentacja postępów w technologii turbin parowych. Prezentacja „historia wynalezienia turbiny parowej”

Historia stworzenia

turbiny

Turbina to obracające się urządzenie napędzane przepływem cieczy lub gazu.

Najprostszym przykładem turbiny jest koło wodne.

Wyobraź sobie ustawione pionowo koło, na obręczy którego zamocowane są łopatki lub łopatki. Strumień wody wylewa się na te ostrza z góry. Pod wpływem wody koło się obraca. A obracając kołem, można aktywować inne mechanizmy. Tak więc w młynie wodnym koło obracało kamienie młyńskie. I mieli mąkę.

• Eolipylos Gerona

W czasach Herona jego wynalazek traktowano jak zabawkę. Nie znalazła praktycznego zastosowania.

W 1629 roku włoski inżynier i architekt Giovanni Branchi stworzył turbinę parową, w której strumień pary wprawiał w ruch koło z łopatami.

W 1815 r. angielski inżynier Richard Treiswick zainstalował dwie dysze na obręczy koła lokomotywy i przepuścił przez nie parę.

W latach 1864-1884 setki wynalazków turbin zostały opatentowane przez inżynierów.

Turbina gazowa różni się od turbiny parowej tym, że jest napędzana nie parą z kotła, ale gazem, który powstaje podczas spalania paliwa. A wszystkie podstawowe zasady turbin parowych i gazowych są takie same.

Pierwszy patent na turbinę gazową uzyskał w 1791 roku Anglik John Barber. Fryzjer zaprojektował swoją turbinę do napędzania bezkonnego wozu. A elementy turbiny Barber są obecne w nowoczesnych turbinach gazowych. W 1913 r. inżynier, fizyk i wynalazca Nikola Tesla opatentował turbinę, której konstrukcja zasadniczo różniła się od tradycyjnej turbiny. Turbina Tesli nie miała łopatek napędzanych energią pary lub gazu.

To wszystko

Sylajew Platon,
Gonczarowa Waleria
Szkoła 8"M" 188

Co?

Turbina to maszyna z ostrzami, w której
zachodzi przemiana kinetyczna
energia i/lub energia wewnętrzna pracownika
ciała (para, gaz, woda) do pracy mechanicznej
na wale.

Turbina parowa.

Turbina parowa reprezentuje
bęben lub seria
wirujące dyski,
zamocowane na jednej osi, ich
zwany wirnikiem turbiny, i
seria na przemian z nimi
dyski stałe,
zamocowany na podstawie
zwany stojanem.

Historia wynalezienia turbin

W sercu turbiny parowej
istnieją dwie zasady tworzenia
siły działające na wirnik, znane z
czasy starożytne, reaktywne i
aktywny. W samochodzie Branque
zbudowany w 1629 roku, odrzutowiec
para wprawiona w ruch
koło podobne do koła
Młyn wodny.

Parsons turbina parowa

Parsonowie podłączyli turbinę parową
z generatorem elektrycznym
energia. Z turbiną
stało się możliwe do rozwoju
elektryczność i to wzmocniło
publiczne zainteresowanie energią termiczną
turbiny. W wyniku 15 lat badań stworzył
najdoskonalszy pod względem
czasami turbina odrzutowa.

Zastosowania turbin parowych

Turbiny parowe

Pierwszy zwiastun nowoczesności
Turbiny parowe można uznać za zabawkę
silnik, który został wynaleziony w II wieku. zanim. OGŁOSZENIE
Aleksandryjski uczony Czapla. Pierwszy
prekursor nowoczesnej pary
turbiny można uznać za zabawkowy silnik,
który został wynaleziony w II wieku. zanim. OGŁOSZENIE
Aleksandryjski uczony Czapla.

Pierwszy projekt turbiny

W 1629 roku włoski Branca stworzył projekt koła z ostrzami. Powinno
miał się obracać, gdy strumień pary uderza z siłą w łopatki koła.
Był to pierwszy projekt turbiny parowej, który następnie otrzymał
nazwa aktywnej turbiny. W 1629 r. włoska Branca stworzyła projekt
koła łopatkowe. Musiał się obracać, jeśli strumień pary z siłą
uderza w łopatki kół. Był to pierwszy projekt turbiny parowej
który później stał się znany jako aktywna turbina. Parowy
przepływ w tych wczesnych turbinach parowych nie był skoncentrowany i
większość jego energii została rozproszona we wszystkich kierunkach, co
spowodowało znaczne straty energii. Przepływ pary w tych wczesnych
turbiny parowe nie były skoncentrowane, a większość z nich
energia jest rozpraszana we wszystkich kierunkach, w wyniku czego
znaczna utrata energii.

Próby stworzenia turbiny

Próby stworzenia mechanizmów podobnych do turbin czynione były od bardzo dawna.
Znany jest opis prymitywnej turbiny parowej firmy Heron.
Aleksandria (I wiek naszej ery). Według I. V. Lindego w XIX wieku narodziła się
„wiele projektów”, które zatrzymały się przed „materiałem
trudności w ich realizacji. Dopiero pod koniec XIX wieku, kiedy
rozwój termodynamiki (zwiększenie sprawności turbin do porównywalnej z
maszynie tłokowej), inżynierii mechanicznej i metalurgii (wzrost
wymagana wytrzymałość materiałów i precyzja wykonania
tworzenie szybkich kół), Gustaf Laval (Szwecja) i Charles
Parsons (Wielka Brytania) niezależnie stworzony odpowiedni
turbiny parowe dla przemysłu.

Pierwsza turbina parowa

Pierwszą turbinę parową stworzył szwedzki wynalazca Gustaf Laval. Za pomocą
jedną z wersji, Laval stworzył ją, aby doprowadzić do
Separator actionmilk własnego projektu. Do tego było to konieczne
napęd prędkości. Silniki tamtych czasów nie zapewniały wystarczającej ilości
częstotliwość obrotów. Jedynym wyjściem było zaprojektowanie
turbina o dużej prędkości. Jako płyn roboczy Laval wybierał szeroko
para używana w tym czasie. Wynalazca zaczął pracować nad swoim
zaprojektować i ostatecznie zmontować działające urządzenie. W 1889 r
roku Laval uzupełnił dysze turbiny o stożkowe ekspandery, więc
pojawiła się słynna dysza Laval, która stała się protoplastą przyszłości
dysze rakietowe. Turbina Laval była przełomem w inżynierii. Wystarczająco
wyobraź sobie obciążenia, jakich doświadczał w nim wirnik, aby:
zrozumieć, jak trudno było osiągnąć wynalazcy stabilna praca turbiny.
Przy ogromnych obrotach wirnika turbiny nawet niewielkie przesunięcie w
środek ciężkości powodował silne drgania i przeciążenia łożysk.
Aby tego uniknąć, Laval użył cienkiej osi, która po obróceniu
może się zgiąć.

Turbiny parowe są zainstalowane na potężnych
elektrownie i duże
statki.
Aby silnik parowy działał,
szereg maszyn i urządzeń pomocniczych.
Wszystko to razem nazywa się
elektrownia parowa.

Wirnik z łopatkami
- mobilny
część turbiny.
Stojan z dyszami
- nieruchomy
część.

Sprawność silników cieplnych:

Parowy
maszyna 8-12%
LÓD 20-40%
Parowy
turbina
20-40%
Diesel
30-36%

niedociągnięcia w pracy
turbina parowa
Korzyści
praca turbiny parowej
prędkość obrotowa nie jest
może się zmienić w
szeroki zasięg
przez długi czas zacznij i
przystanki
wysoki koszt pary
turbiny
niska głośność
wytworzony
elektryczność, w
relacja do
objętość pl.
rotacja odbywa się w
jeden kierunek;
zaginiony
wstrząsy jak w pracy
tłok
operacja parowa
turbina jest możliwa na
różne rodzaje
paliwo: gazowe,
płynne, stałe
wysoki singiel
moc

turbina gazowa
Turbina gazowa to ciągły silnik cieplny
działanie przekształcające energię gazu w mechaniczną
praca na wale turbiny gazowej. W przeciwieństwie do tłoka
silnik, w procesach silnika turbogazowego
występują w poruszającym się strumieniu gazu. Jakość gazu
turbina charakteryzuje się sprawnością sprawności, czyli
stosunek pracy usuniętej z wału do dostępnej
energia gazu przed turbiną
Fabuła
kreacja
1500 - Leonardo da Vinci narysował diagram
grill, który używa
zasada turbiny gazowej
1903 - Norweski Aegidius Jelling stworzył pierwsze dzieło
gaz
użyta turbina
sprężarka rotacyjna i turbina oraz
wyprodukowała użyteczną pracę.

Turbina gazowa składa się z tarcz turbiny i sprężarki,
montowany na jednym wale. Turbina działa tak: powietrze
jest wtryskiwany przez sprężarkę do komory spalania turbiny, gdzie następnie
wtryskiwane jest paliwo płynne. Mieszanka palna pali się bardzo
wysoka temperatura, gazy rozszerzają się, pęd do
kanał wydechowy, po drodze padają na łopatki turbiny i
wprowadzić je w rotację.

Aplikacja
Obecnie jako główne wykorzystywane są turbiny gazowe
silniki transportu morskiego.
W niektórych przypadkach turbiny gazowe małej mocy są stosowane w
jako napęd pomp, agregatów prądotwórczych awaryjnych, pomocniczych
sprężarki doładowania itp.
Szczególnie interesujące są turbiny gazowe jako główne silniki do
wodoloty i poduszkowce.
Turbiny gazowe są również wykorzystywane w lokomotywach i zbiornikach.

Zalety i wady turbiny gazowej
silniki
Zalety silników turbogazowych
Możliwość uzyskania większej ilości pary podczas pracy (w
różni się od silnika tłokowego)
W połączeniu z kotłem parowym i turbiną parową wyższa sprawność
w porównaniu do silnika tłokowego. Stąd ich zastosowanie w
elektrownie.
Poruszanie się tylko w jednym kierunku, o wiele mniej
wibracje, w przeciwieństwie do silnika tłokowego.
Mniej ruchomych części niż silnik tłokowy.
Znacznie niższa emisja substancji szkodliwych w porównaniu do
silniki tłokowe
Niski koszt i zużycie oleju smarowego.

Wady silników turbogazowych
Koszt jest znacznie wyższy niż w przypadku tłoka o podobnej wielkości
silniki, ponieważ materiały użyte w turbinie muszą mieć
wysoka żaroodporność i żaroodporność oraz wysoka specyficzność
siła. Operacje maszynowe są również bardziej złożone;
W każdym trybie pracy mają niższą wydajność niż tłok
silniki. Wymaga dodatkowej turbiny parowej do doładowania
efektywność.
Niska sprawność mechaniczna i elektryczna (zużycie gazu ponad
1,5 razy więcej na 1 kWh energii elektrycznej w porównaniu do tłoka
silnik)
Gwałtowny spadek wydajności przy niskich obciążeniach (w przeciwieństwie do tłoka)
silnik)
Konieczność użycia gazu pod wysokim ciśnieniem, który
wymaga stosowania sprężarek wspomagających z
dodatkowe zużycie energii i spadek ogólnej sprawności
systemy.

Turbina parowa (fr. turbina z łac. turbo wir, rotacja) to ciągły silnik cieplny, w aparacie łopatkowym, którego energia potencjalna sprężonej i podgrzanej pary wodnej jest zamieniana na energię kinetyczną, która z kolei wykonuje pracę mechaniczną na wał.

Turbina składa się z trzech cylindrów (wysokiego ciśnienia, wysokiego ciśnienia i niskiego ciśnienia), których dolne połówki korpusów są oznaczone odpowiednio 39, 24 i 18. Każdy z cylindrów składa się ze stojana, głównego elementu z których jest nieruchomy korpus i obracający się wirnik. Poszczególne wirniki cylindrów (wirnik 47 cylindra wysokiego ciśnienia, wirnik TsSD 5 i wirnik 11 LPC) są sztywno połączone za pomocą sprzęgieł 31 i 21. Półsprzęgło wirnika generatora elektrycznego jest przymocowane do połówki sprzęgającej 12, a wirnik wzbudnicy jest podłączony do niego. Łańcuch zmontowanych oddzielnych wirników cylindrów, generatora i wzbudnicy nazywa się linią wału. Jego długość przy dużej liczbie cylindrów (a największa liczba w nowoczesnych turbinach wynosi 5) może sięgać 80 m.

Zasada działania Turbiny parowe pracują w następujący sposób: para wytworzona w kotle parowym pod wysokim ciśnieniem dostaje się do łopatek turbiny. Turbina obraca się i generuje energię mechaniczną wykorzystywaną przez generator. Generator wytwarza energię elektryczną. Moc elektryczna turbin parowych zależy od różnicy ciśnień pomiędzy parą na wlocie i wylocie z instalacji. Moc turbin parowych pojedynczej instalacji sięga 1000 MW. W zależności od charakteru procesu cieplnego, turbiny parowe dzielą się na trzy grupy: kondensacyjne, ciepłownicze oraz turbiny specjalnego przeznaczenia. W zależności od rodzaju stopni turbiny klasyfikuje się je jako aktywne i reaktywne.

Turbiny parowe - zalety Praca turbin parowych możliwa na różnych rodzajach paliw: gazowe, płynne, stałe Praca turbin parowych możliwa na różnych rodzajach paliw: gazowe, płynne, stałe imponujący zasób turbin parowych imponujący zasób turbin parowych

Turbiny parowe - wady duża bezwładność elektrowni parowych (długie czasy rozruchu i zatrzymania) duża bezwładność elektrowni parowych (długie czasy rozruchu i zatrzymania) wysoki koszt turbin parowych wysoki koszt turbin parowych niski wolumen wyprodukowanej energii elektrycznej w stosunku do wolumenu energia cieplna mała ilość wyprodukowanej energii elektrycznej w stosunku do ilości energii cieplnej kosztowna naprawa turbin parowych kosztowna naprawa turbin parowych obniżona efektywność środowiskowa w przypadku ciężkich olejów opałowych i paliw stałych obniżona efektywność środowiskowa w przypadku ciężkich oleje opałowe i paliwa stałe

Zastosowanie: Odrzutowa turbina parowa Parsonsa była przez pewien czas używana głównie na okrętach wojennych, ale stopniowo ustąpiła miejsca bardziej kompaktowym kombinowanym turbinom parowym z układem czynno-reakcyjnym, w których wysokociśnieniową część reaktywną zastąpiono pojedynczą lub podwójnie koronowaną aktywną tarczą. W rezultacie zmniejszyły się straty spowodowane wyciekiem pary przez szczeliny w aparacie łopatkowym, turbina stała się prostsza i bardziej ekonomiczna. W zależności od charakteru procesu cieplnego turbiny parowe dzieli się zwykle na 3 główne grupy: kondensacyjne, kogeneracyjne i specjalnego przeznaczenia.

Główne zalety PTM: Szeroki zakres mocy; Zwiększona (o 1,2-1,3 razy) wydajność wewnętrzna (~75%); Znacznie skrócona długość instalacji (do 3 razy); Niskie koszty inwestycyjne instalacji i uruchomienia; Brak układu zasilania olejem, co zapewnia bezpieczeństwo przeciwpożarowe i umożliwia pracę w kotłowni; Brak skrzyni biegów między turbiną a napędzanym mechanizmem, co zwiększa niezawodność działania i zmniejsza poziom hałasu; Płynna regulacja prędkości obrotowej wału od biegu jałowego do obciążenia turbiny; Niski poziom hałasu (do 70 dBA); Niski ciężar właściwy (do 6 kg/kW mocy zainstalowanej) Wysoka żywotność. Czas pracy turbiny przed wycofaniem z eksploatacji wynosi co najmniej 40 lat. Przy sezonowym użytkowaniu turbiny okres zwrotu nie przekracza 3 lat.

Generator turboelektryczny oparty na turbinie parowej typu PTM wypada korzystnie w porównaniu z innymi źródłami energii ze względu na zwiększoną sprawność wewnętrzną, długą żywotność, małe wymiary, płynną regulację w szerokim zakresie obciążeń, brak układu zasilania olejem i łatwość montażu .

• Przedstaw uczniów
• z urządzeniem i zasadą
• działanie turbiny parowej.
• Przedstaw koncepcję sprawności cieplnej
• silnik.
• Zidentyfikuj problemy
• ochrona środowiska.

• Cele:

• jest to ciągły silnik cieplny, w którym energia potencjalna sprężonej i podgrzanej pary wodnej zamieniana jest na energię kinetyczną, która z kolei wykonuje pracę mechaniczną na wale.

Turbo (łac.) - trąba powietrzna w połowie XIX wieku

• Turbiny

• Parowy

• Gaz

Schemat turbiny parowej

• 1 - dysza
• 2 - ostrza
• 3 - para
• 4 - dysk
• 5 - wałek

APLIKACJA:

• Znajduje zastosowanie jako napęd generatora elektrycznego w elektrowniach cieplnych, jądrowych i wodnych, jako silniki w transporcie morskim, lądowym i lotniczym, jako integralna część przekładni hydrodynamicznej.
• Urządzenie podobne do turbiny, ale posiadające napęd do obracania łopatek z wału - sprężarka lub pompa.
• Najpotężniejsza elektrownia na świecie znajduje się w Ameryka Południowa na rzece Parana. Jego 18 turbin generuje 12 600 milionów watów na godzinę energii elektrycznej.

• niedociągnięcia w pracy
• turbina parowa

• prędkość obrotowa nie może być bardzo zróżnicowana
• długie czasy startu i zatrzymania
• wysoki koszt turbin parowych
• mała ilość wyprodukowanej energii elektrycznej w stosunku do ilości energii cieplnej.

• Korzyści
• praca
• turbina parowa

• obrót odbywa się w jednym kierunku;
• nie ma wstrząsów, jak podczas pracy tłoka
• eksploatacja turbin parowych jest możliwa na różnych rodzajach paliwa: gazowym, płynnym, stałym
• wysoka moc jednostkowa

• ciało robocze

• Podgrzewacz

• Lodówka

• n \u003d Q1-Q2

Formuła wydajności

• Ap - Przydatna praca;
• Q1 - Ilość ciepła,
• otrzymane z grzejnika;
• Q2 - Ilość ciepła
• podane do lodówki.

Współczynnik efektywności (COP)

• Nie może być więcej niż 1 (lub 100%)
• Sprawność silnika parowego ≈ 8–12%
• Turbina parowa lub gazowa > 30%
• Lód ≈ 20-40%

• Sposoby na zwiększenie wydajności
• turbina parowa

• 1) stworzenie doskonalszej izolacji termicznej kotła;
• 2) wzrost temperatury w kotle, a także wzrost ciśnienia pary

PROBLEMY ŚRODOWISKOWE

• Wzrost średniej temperatury atmosferycznej
• Zmiana klimatu
• Powstawanie „efektu cieplarnianego”
• zanik pewne rodzaje zwierzęta, ptaki, rośliny
• Kwaśne deszcze

Alternatywne źródła energii

• Silniki cieplne:
• 25,5 miliarda ton tlenków węgla
• 190 milionów ton tlenków siarki
• 65 milionów ton tlenków azotu
• 1,4 mln CFC
• Ołów, kadm, miedź, nikiel itp.

• energia słoneczna
• Elektryczność
• Energia pola magnetycznego
• Energia wiatrowa

Zaprojektowany przez Gustafa de Laval

• W 1883 roku Szwed Gustaf de Laval zdołał pokonać wiele trudności i stworzyć pierwszą działającą turbinę parową. Kilka lat wcześniej Laval uzyskał patent na wirówkę do mleka. Aby go uruchomić, potrzebny był bardzo szybki napęd. Żaden z istniejących wówczas silników nie spełnił zadania. Laval był przekonany, że tylko turbina parowa może zapewnić mu niezbędną prędkość obrotową. Zaczął pracować nad jego projektem i ostatecznie osiągnął to, czego chciał.

Z historii

• Turbina Lavala była lekkim kołem, na łopatkach którego para była indukowana przez kilka dysz ustawionych pod ostrym kątem.
• W 1889 roku Laval znacznie ulepszył swój wynalazek, dodając do dysz stożkowe ekspandery. To znacznie zwiększyło sprawność turbiny i przekształciło ją w silnik uniwersalny.

Zaprojektowany przez Charlesa Parsonsa

• W 1884 roku angielski inżynier Charles Parsons otrzymał patent na wielostopniową turbinę odrzutową, którą wynalazł specjalnie do napędzania generatora elektrycznego.
• W 1885 zaprojektował wielostopniową turbinę odrzutową, która później znalazła szerokie zastosowanie w elektrowniach cieplnych.

Praca domowa:

• § 23, 24;
• karty,
• przygotować się do testu