Открыть меню

Турбина

Турбина для производства электроэнергииНа электростанциях, на многих кораблях и на самолетах действуют тепловые двигатели без поршней — турбины. Обычно турбины подразделяют на паровые и газовые. Если поршневые двигатели используют давление пара или газа, т. е. их потенциальную, внутреннюю энергию, то турбины работают благодаря кинетической, скоростной энергии паровой или газовой струи.

Таким образом, прежде всего, необходимо разогнать пар или газ до высокой скорости. Это легче всего сделать, выпуская их из какого-то сосуда, где давление очень высокое, в окружающее пространство через небольшое отверстие.

Начнем с паровых турбин

Чем выше внутреннее давление, тем большую скорость будет иметь пар. Если к отверстию приставить коническую насадку — сопло, скорость выходящего пара может стать больше скорости звука. При этом, конечно, давление в паровой струе очень резко упадет. Потенциальная энергия давления перейдет в кинетическую энергию скорости струи.

Теперь, если струю пара направить на лопатки колеса, сидящего на оси, колесо начнет быстро вращаться. Такая простейшая турбина называется активной одновенечной — на практике, к сожалению, непригодна. Паровая струя вылетает из насадки гораздо быстрее звука — около 1 км/сек. Чтобы использовать такую скорость, лопатки турбинного колеса должны проходить в секунду около 500 м. Колесо будет при этом вращаться со скоростью 30—40 тыс. об/мин. Гигантские центробежные силы просто-напросто разнесут машину.

Колеса современных паровых турбин вращаются со скоростью 3000 об/мин. А чтобы пол-нее использовать энергию пара, турбины делают не с одновенечными рабочими колесами, а с длинными валами — роторами — с несколькими рядами лопаток. Каждый ряд лопаток называется рабочим венцом. Между венцами вводятся неподвижные диафрагмы — тоже ряды лопаток, только укрепленные на внутренних стенках корпуса турбины и не касающиеся ротора.

Свежий пар из котла под давлением в 150—250 атмосфер проходит между неподвижными лопатками. Каналы между ними это сопла. Здесь пар успевает превратить в скорость только часть своего давления. Лопатки первого венца ротора приходят в движение. Затем пар попадает в каналы первой диафрагмы. Вновь часть его давления переходит в скорость, и эта скорость срабатывается на втором венце. Так повторяется 10—12 раз, пока давление пара не станет небольшим.

В современных турбинах часто используют и реактивный принцип работы. Это означает, что соплами для разгона паровой струи служат не только каналы между лопатками диафрагм, но и каналы между лопатками рабочих венцов ротора. Каждой лопатке рабочих венцов придают форму запятой, и каналы между ними становятся похожими на сопла. Поэтому, в реактивной турбине пар одновременно и теряет скорость, отдавая ее лопаткам, и приобретает скоростную энергию за счет потери части давления в соплах рабочих венцов. Всего несколько рабочих венцов — и начальное давление израсходовано плавно и экономно.

Газовые турбины по принципу действия стоят близко к реактивным паровым. Но только по принципу, потому что газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания, и ей не нужен тяжелый паровой котел.

Важная часть газовой турбины — мощный компрессор

Он всасывает воздух и сжимает его до 10—15 атм. Затем сжатый воздух подогревается в теплообменнике отходящими газами и идет в камеру сгорания. Туда же непрерывно подается мелкораспыленное топливо, например керосин. Огонь в камере сгорания бушует все время — топливо горит в воздушной струе. Лишь в начале работы, для запуска, оно поджигается электрической свечой, а потом свечу выключают.

Поток горячих газов идет в сопла и потом на лопатки ротора — обычно на нем не больше трех-четырех рядов лопаток. Отработав на турбине, газы омывают теплообменник, где подогревается сжатый воздух, и покидают турбину.

Двигатели такого типа ставят чаще всего на самолеты. При этом газовая струя, вылетаю-щая из хвостовой части двигателя, дополнительно толкает самолет вперед, создает, как говорят специалисты, реактивную тягу. А главную тягу дает воздушный винт, сидящий на одном валу с турбиной и компрессором. Подобными турбовинтовыми двигателями оснащались, например, такие советские самолеты, как ТУ-114, ИЛ-18, АН-10, АН-24.

Инженеры стремятся переселить газовую турбину «с небес на землю» — сделать ее дви-гателем электростанций, локомотивов-газотурбовозов, морских судов. Она легка, экономична, способна работать даже на дешевом природном горючем газе — все это очень заманчиво. Однако раскаленные газы, несущиеся в турбине с огромной скоростью, быстро изнашивают рабочие лопатки. Предстоит еще трудная работа, прежде чем будет создана мощная, экономичная и долговечная газовая турбина.

Действие воздушно-реактивных двигателей схоже с действием газовой турбины. Однако у них есть и принципиальное отличие. Газовые и паровые турбины – являются многоцелевыми двигателями: они могут работать на транспорте, вращать ротор генератора, приводить в движение станок. А реактивные двигатели можно применять только на транспорте. Они могут приводить в движение космический корабль, самолет, автомобиль и т. п. Если такой двигатель закрепить на фундаменте (как, например, паровую машину), он не сможет производить полезную работу. В отличие от остальных двигателей главная его техническая характеристика — сила тяги. Именно поэтому инженеры обычно выделяют их в особую группу.


Просто о сложном – Турбина для производства электроэнергии

  • Галерея изображений, картинки, фотографии.
  • Турбина – основы, возможности, перспективы, развитие.
  • Интересные факты, полезная информация.
  • Зеленые новости – Турбина.
  • Ссылки на материалы и источники – Турбина для производства электроэнергии.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2017 Чистая энергия · Копирование материалов сайта без разрешения и установки прямой обратной ссылки запрещено.