Какво е турбина? Видове турбини. Устройството и принципът на работа на турбината

В тази статия ще разгледаме отговора на въпроса какво представлява турбината. Тук читателят ще намери информация за неговите характеристики, видове и методи за човешка експлоатация, както и за историческата информация, свързана с развитието на това механично устройство.

въведение

Какво е турбина и как работи? Това е скапуларната система (машина), която се занимава с преобразуването енергии: вътрешни и / или кинетични. Този ресурс дава на работното тяло и позволява на вала да изпълнява своята механична цел. Лопатките са засегнати от струя работна течност, която е фиксирана около периферията на роторите. Това също води до тяхното движение.

Може да се използва като турбина на електроцентрали (атомни електроцентрали, топлоелектрически централи, водноелектрически централи), фрагмент от задвижвания за различни видове транспорт и може да служи и като неразделна част от хидравлични помпи и газотурбинни двигатели. Истинската енергийна индустрия не може да се справи без тези устройства. Видът на въртене на топлопреминаване на турбината в топлоелектрическите централи, има висока производителност, той е много енергоемък. Това позволява на човек да използва различни ресурси в относително малки количества в сравнение с количеството произведена електроенергия.

Исторически данни

Много опити да се създаде устройство, подобно на съвременна турбина, са направени много преди пълноценния му вид, придобит от него в края на деветнадесети век. Първият опит принадлежи на чапла на Александрия (1 век).

И. В. Линде твърди, че именно през 19-ти век се раждат множество планове и проекти, които позволяват на човек да надхвърли „материалните трудности”, които пречат на реализирането и създаването на такова оборудване. Основните събития от тези години са развитието на термодинамичната наука, както и на металургичната и инженерната промишленост. В края на XIX век двама учени, индивидуално и самостоятелно, успяха да създадат парна турбина, подходяща за различни индустрии. Това са Густав Лавал от Швеция и Чарлз Парсънс от Великобритания.

Хронологични данни за събитията

А сега нека да разгледаме някои от събитията, свързани с историята на изобретението на турбината :

• През І в. п. д. Чапла от Александрия се опитва да създаде парна турбина, но от няколко века след това не се изучава поради погрешното мнение, че идеята е несъстоятелна.
• През 1500 г. можете да намерите споменаването на "чадъра за дим" - устройство, което повдига потоците горещ въздух от пламъка през остриетата, свързани помежду си и въртящи шиш.
• Джовани Бранка през 1629 г. е създаването на турбината, чиито остриета са повдигнати поради действието на силна струя пара.
• През 1791 г. Джон Барбър, родом от Англия, придобива правото да притежава патент, което му позволява да стане първият собственик и създател на модерна газова турбина.
• Водните турбини са създадени за първи път през 1832 г. от френския учен Burden.
• През 1894 г. идеята за кораб, задвижван от парна турбина, е патентован, а сър С. Парсънс става негов собственик.
• 1903: Egidius Elling от Норвегия проектира първата по рода си газова турбинна система, която е в състояние да предава повече енергия, отколкото да изразходва за вътрешната поддръжка на компонентите на самата турбина. Тази технология е значителен пробив на тези времена. Проблемите са предизвикани от недостатъчното ниво на развитие на термодинамичните знания, но те са преодолени.
• През 1913 г. Никола Тесла спечели патент за турбина, работеща на базата на ефекта на граничния слой.
• 1920: Практическата теория на потока на газ през каналите позволява да се формулират ясни данни за развитието на теоретично разбиране на процеса на потока, в който газът се движи по аеродинамичната равнина. Тази работа е направена от д-р А. А. Грифиц.
• За турбината на самолета реактивно задвижване е създаден от сър Ф. Уитъл, а самият двигател е тестван с успех през април 1937 година.

Творби на Густав Лавал

Първият създател на парната турбина е Густав Лавал, изобретател, първоначално от Швеция. Съществува мнение, че желанието да се осигури самостоятелен млечен сепаратор с механично действие, което се извършва без пряка човешка намеса, е довело до създаването на такъв механизъм. Двигателите от онова време не позволяват да се създаде необходимата скорост на въртене.

Работното тяло в машината на Laval служи като пара. През 1889 г. той прави добавка на турбинни дюзи, които поставят конични разширители. Неговата работа се превърна в инженерен пробив, и това е ясно, защото анализът на величината на натоварването, поставен върху работното колело, показва, че той е бил изключително силен. Такова въздействие, дори и при най-малкото смущение, би довело до неуспех в запазването на центъра на тежестта и би предизвикало незабавни проблеми с лагерите. Изобретателят е успял да избегне такъв проблем чрез използване на тънка ос, огъване по време на въртене.

Чарлз Парсънс и неговата работа

Чарлз Парсънс получи патент за изобретението на първата многоетапна турбина и го направи през 1884 година. Работата на механизма задейства устройството на електрическия генератор. Година по-късно, през 1885 г., той модифицира своята версия, която започва да се разпространява и използва широко в електроцентралите. Устройството има изравняващ апарат, който се формира от короните, с лопати на турбините, които се изпращат в обратна посока. Самите корони останаха неподвижни. Механизмът има 3 етапа с различни налягания и геометрични параметри на ножовете, както и начини за тяхното установяване. Турбината използва както активна, така и реактивна мощност.

Турбинно устройство

Сега ще разгледаме въпроса какво представлява турбината, вниквайки в механизма на неговото действие.

Етапът на турбината се формира от две основни части:

1. Работно колело (лопатки на ротора, директно създаващи въртене);
2. Дюза механизъм (стартер ножове, отговорни за въртене на работния флуид, който ще даде на потока желания ъгъл да атакува по отношение на работното колело).

В зависимост от посоката на потока работните тела могат да бъдат разделени на аксиални и радиални турбинни механизми. При първия поток p. t се движи в посока по оста на турбината. Радиална, наречена турбина, в която потокът е насочен перпендикулярно на брутната ос.

Броят на контурите позволява да се разделят такива механизми на едно-, дву- и триконтактни. Понякога могат да бъдат намерени турбини с четири или пет кръга, но това е изключително рядко. Многоконтурното турбинно устройство позволява да се използват големи скокове в топлинните разлики на енталпията. Това се дължи на поставянето на голям брой етапи с различно налягане и също така оказва влияние върху мощността на турбината.

Според броя на валовете могат да се разграничат една, две, а понякога и триходови турбини. Те са свързани с общи параметри на топлинните явления или механизма на предавките. Валовете могат да бъдат коаксиални и паралелни.

Устройството и принципът на работа на турбината са следните: на места, където валът преминава през стените на корпуса, има уплътнения, които предотвратяват изтичане на работния флуид навън и въздухът се засмуква в корпуса.

Предният край на вала е оборудван с ограничител, който при необходимост автоматично спира турбината. Това се случва например в резултат на увеличаване на честотата на въртене, което е допустимо за определено устройство.

Конверсия на газ

Какво е турбина? Като цяло, това е машина, чиято цел е да преобразува енергията в работа. Има няколко вида от тях, като една от тях е газовата турбина.

Устройството за газови турбини се основава на транслацията на енергийния потенциал на газ в компресирано или нагрято състояние в работата, която механизмът на вала извършва. Основните елементи са роторът и статорът. Намира приложението си като част газотурбинен двигател GTU и PSU.

Механизъм за газови турбини

Работата на турбината се извършва, когато апаратът на дюзата преминава газове под налягане в тялото, до местата, където е малка. В този случай газовите молекули се разширяват и ускоряват. След това попадат върху повърхността на работните остриета и им дават процент от своя кинетичен заряд на енергия. Има съобщение за въртящия момент на ножовете.

Механичното разположение на газовата турбина може да бъде много по-лесно от буталния двигател с вътрешно горене. Модерните турбореактивни двигатели могат да имат няколко шахти и стотици остриета на стартера и на вала. Пример за това са самолетни турбини. Тяхната характеристика е и наличието на сложна система от разположение на тръбопровода, топлообменниците и камерите, предназначени за горене.

Както радиалните, така и аксиалните лагери са критичен елемент в това развитие. Традиционно се използват хидродинамични или маслоохлаждаеми сферични лагери, но скоро те заобикалят въздуха. И до днес те се използват за създаване на микротурбини.

Топлинни двигатели

Топлинната турбина преобразува работата, извършена с пара, в механична. Вътре в скапуларната трансформация се случва потенциална енергия пара в нагрято и компресирано състояние в кинетична форма. Последният, от своя страна, се превръща в механичен и причинява въртене на вала.

Получаването на пара става чрез парокотелното устройство и се насочва към всяко извито острие, закрепено около периферията на ротора. След това парата действа върху него, а всички заедно лопатките водят до въртене на ротора. Парна турбина е елемент от професионалното училище. Турбинният агрегат се формира чрез комбиниране на работата на парна турбина и електрически генератор.

Основна част на парния двигател

Образуват се парни механизми, както и газ, с помощта на ротор и статор. На първия, перките, които могат да се движат, са фиксирани, а на последната - неспособни.

Потокът протича в съответствие с аксиалната или радиалната форма, в зависимост от вида на посоката на потока на парата. Аксиалната форма се характеризира с изместване на двойка оси на периметъра, които притежава турбината. Радиалната турбина има парични потоци, които се движат перпендикулярно. В този случай лопатките са разположени паралелно на оста, по която се върти. Може да има от един до пет цилиндъра. Броят на валовете също може да варира. Има устройства, които имат една, две или три шахти.

Корпусът е фиксирана част, която се нарича статор. Той има редица прорези, в които са монтирани диафрагми, с конектори, съответстващи на равнината на конектора на корпуса на турбината. По периферията им са разположени редица дюзови канали (решетки), които са оформени чрез криволинейни остриета, закрепени в диафрагмата или заварени към нея.

турбокомпресор

Съществува механизъм, който използва отпадъчните газове за увеличаване на налягането в пространството на входящата камера. Такава единица се нарича турбокомпресор.

Основните части са представени от централен или аксиален компресор и газова турбина, която е необходима за въвеждането му в експлоатация. Има един вал. Основната функция е да се увеличи налягането, упражнявано от работния флуид. Това става възможно благодарение на нагряването на газотурбинния двигател от работата на самия компресор, който придобива мощност поради турбината.

В заключение

Сега читателят има общо разбиране за устройството, принципа на действие, механизма на действие, методите на работа на турбините. Той също така разгледа специфични видове турбини, които се различават по вид на работното тяло, и историческа информация, показваща общия ход на развитие на тези механизми. Обобщавайки, можем да кажем, че турбините са устройства, които преобразуват енергия. Опитите за създаването им са направени много преди нашата ера. В момента те са широко използвани от човека в различни индустрии, което значително опростява процеса на работа, повишава производителността и ви позволява да извършвате механични действия, които преди са били недостъпни за човечеството.