Kaasaegsete auruturbiinide esimeseks eelkäijaks võib pidada mängumootorit, mis leiutati juba 2. sajandil. enne. AD Aleksandria teadlane Heron. Kaasaegsete auruturbiinide esimeseks eelkäijaks võib pidada mängumootorit, mis leiutati juba 2. sajandil. enne. AD Aleksandria teadlane Heron.
1629. aastal lõi itaallane Branca teradega ratta disaini. See pidi pöörlema, kui aurujuga jõuga vastu rattaterasid tabab. See oli esimene auruturbiini konstruktsioon, mida hiljem hakati kutsuma aktiivturbiiniks. 1629. aastal lõi itaallane Branca teradega ratta disaini. See pidi pöörlema, kui aurujuga jõuga vastu rattaterasid tabab. See oli esimene auruturbiini konstruktsioon, mida hiljem hakati kutsuma aktiivturbiiniks. Auruvool nendes varajastes auruturbiinides ei olnud kontsentreeritud ja suur osa selle energiast hajus igas suunas, mille tulemuseks oli märkimisväärsed energiakadud. Auruvool nendes varajastes auruturbiinides ei olnud kontsentreeritud ja suur osa selle energiast hajus igas suunas, mille tulemuseks oli märkimisväärsed energiakadud.
Auruturbiin koosneb reast pöörlevatest ketastest, mis on paigaldatud ühele teljele, mida nimetatakse turbiini rootoriks, ja seeriast vahelduvatest statsionaarsetest ketastest, mis on paigaldatud alusele, mida nimetatakse staatoriks. Rootori ketaste välisküljel on aur, mis suunab kettaid. Staatori ketastel on sarnased labad, mis on paigaldatud vastupidise nurga all ja mille eesmärk on suunata auruvool järgmistele rootori ketastele. Auruturbiin koosneb reast pöörlevatest ketastest, mis on paigaldatud ühele teljele, mida nimetatakse turbiini rootoriks, ja seeriast vahelduvatest statsionaarsetest ketastest, mis on paigaldatud alusele, mida nimetatakse staatoriks. Rootori ketaste välisküljel on aur, mis suunab kettaid. Staatori ketastel on sarnased labad, mis on paigaldatud vastupidise nurga all ja mille eesmärk on suunata auruvool järgmistele rootoriketastele.
Aurumasinate tüübid. Auruturbiine, ametlikult teatud tüüpi aurumasinaid, kasutatakse endiselt laialdaselt elektrigeneraatorite käitamiseks. Ligikaudu 86% maailma elektrienergiast toodetakse auruturbiinide abil. Auruturbiine, ametlikult teatud tüüpi aurumasinaid, kasutatakse endiselt laialdaselt elektrigeneraatorite käitamiseks. Ligikaudu 86% maailma elektrienergiast toodetakse auruturbiinide abil.
Fossiilsetes kütustes, nagu kivisüsi, nafta või maagaas, peidetud energiat ei saa kohe elektri kujul kätte. Esmalt põletatakse kütus. Vabanenud energia soojendab kõigepealt vett ja muudab selle auruks. Aur paneb pöörlema turbiini, mis omakorda pöörleb elektrigeneraatorit, mis toodab voolu. Fossiilsetes kütustes, nagu kivisüsi, nafta või maagaas, peidetud energiat ei saa kohe elektri kujul kätte. Esmalt põletatakse kütus. Vabanenud energia soojendab kõigepealt vett ja muudab selle auruks. Aur paneb pöörlema turbiini, mis omakorda pöörleb elektrigeneraatorit, mis toodab voolu.
Laevade auruturbiinid Meie riigis ehitatakse auruturbiine võimsusega mitmest kilovatist kilovatini. Turbiine kasutatakse soojuselektrijaamades ja laevadel. Gaasiturbiinid, milles auru asemel kasutatakse gaasi põlemisprodukte, hakkavad järk-järgult laiemalt kasutama. Meie riigis ehitatakse auruturbiine võimsusega mitmest kilovatist kW-ni. Turbiine kasutatakse soojuselektrijaamades ja laevadel. Gaasiturbiinid, milles auru asemel kasutatakse gaasi põlemisprodukte, hakkavad järk-järgult laiemalt kasutama.
Loomise ajalugu
turbiinid
Turbiin on pöörlev seade, mida juhib vedeliku või gaasi vool.
Lihtsaim näide turbiinist on vesiratas.
Kujutagem ette vertikaalselt asetatud ratast, mille servale on kinnitatud kulbid või terad. Nendele labadele voolab ülalt veejuga. Ratas pöörleb vee mõjul. Ja ratast pöörates saate aktiveerida muid mehhanisme. Niisiis, vesiveskis keerutas ratas veskikive. Ja jahvatasid jahu.
- Aeolipiil Gerona
Heroni ajal käsitleti tema leiutist nagu mänguasja. See ei ole leidnud praktilist rakendust.
1629. aastal lõi itaalia insener ja arhitekt Giovanni Branchi auruturbiini, milles labadega ratast ajas aurujoa.
1815. aastal paigaldas inglise insener Richard Treyswick veduriratta veljele kaks otsikut ja lasi nende kaudu auru välja.
Aastatel 1864–1884 patenteerisid insenerid sadu turbiinidega seotud leiutisi.
Gaasiturbiin erineb auruturbiinist selle poolest, et seda ei juhi mitte katlast väljuv aur, vaid gaas, mis tekib kütuse põlemisel. Ja kõik auru- ja gaasiturbiinide projekteerimise aluspõhimõtted on samad.
Esimese patendi gaasiturbiinile sai 1791. aastal inglane John Barber. Barber konstrueeris oma turbiini hobusteta vankri liikuma panemiseks. Ja Barberi turbiini elemendid on tänapäevastes gaasiturbiinides olemas. 1913. aastal patenteeris insener, füüsik ja leiutaja Nikola Tesla turbiini, mille konstruktsioon erines põhimõtteliselt traditsioonilise turbiini konstruktsioonist. Tesla turbiinil ei olnud labasid, mida käitati auru- või gaasienergiaga.
See on kõik
Õppeaine füüsika
8. klass a klass
Tund teemal “Auruturbiin. Gaasiturbiin. Soojusmootori efektiivsus. Soojusmasinate kasutamise keskkonnaprobleemid.
Põhiõpik A.V. Perõškini füüsika 8; M.: Bustar
Tunni eesmärk:
Hariduslik
tagama tunnis auru- ja reaktiivturbiini ehituse ja tööpõhimõtte tundmaõppimise;
sõnastada õpilastes soojusmasina efektiivsuse mõiste ja kaaluda võimalusi selle suurendamiseks;
paljastavad TD rolli ja tähtsust kaasaegses tsivilisatsioonis
edendada võimalust võrrelda tegeliku ja ideaalse soojusmasina efektiivsust;
näidata soojusmasinate positiivset ja negatiivset rolli inimese elus.
Arendav
jätkuvalt arendada analüüsioskust, tõsta õpitavas materjalis põhilist esile, võrrelda, süstematiseerida ja teha järeldusi;
õpilaste silmaringi arendamine ja uute loodusteaduslike teadmiste omandamine
Hariduslik
jätkata teadusliku maailmavaate kujundamist ja näidata, et teadmised põhinevad kogemusest saadud faktidel, näidata teadmisprotsessi lõpmatust;
Tunni tüüp: Kombineeritud
Õpilastöö vormid: individuaalne ja kollektiivne, vaatlused.
Vajalik tehniline varustus: arvuti, projektor
Tunni struktuur ja kulg
1. Organisatsioonietapp.
* õpilaste klassis viibimise kontrollimine;
* TB-töö meeldetuletus kontoris;
* õpetaja ja õpilaste sõbralik suhtumine;
* kõigi õpilaste tähelepanu organiseerimine;
* tunni teema ja eesmärkide sõnum.
2. Põhiteadmiste värskendamise etapp:
Esialgsed vestlused järgmistel teemadel:
1) Millist mootorit nimetatakse sisepõlemismootoriks?
2) Millised on kõige lihtsama sisepõlemismootori põhiosad?
3) Millised füüsikalised nähtused tekivad põlevsegu põlemisel sisepõlemismootoris?
3. Uue materjali õppimise etapp.
1. Tunni eesmärgi seadmine.
2. Mõistete „auruturbiin“, „gaasiturbiin“, „soojusmasina efektiivsus“, soojusmasinate mõju keskkonnale uurimine.
AURUTURBIIN
“Eelmistes tundides õppisime tundma sisepõlemismootorit. Täna teeme tutvust veel ühe mootoritüübiga, milles kõrgele temperatuurile kuumutatud aur või gaas pöörleb mootori võlli ilma kolvi, kepsu ja väntvõlli abita.
(vt slaidi 4 "Auruturbiini mudel")
Kommentaarid demo kohta:
aur, mis tekitab survet turbiini labadele, paneb selle pöörlema koos võlliga, millel see asub, ja tõstab keerme külge kinnitatud raskust
(vt slaidi 5 "Auruturbiin")
Praktiline kasutamine Seda protsessi kasutatakse laialdaselt energiatööstuses
(vaata slaidi 6 "Soojuselektrijaama käitamine") .
Kommentaarid slaidil.
Soojuselektrijaama tööpõhimõte:
Turbiin - generaator - elektrivool
Auruturbiinide muud rakendused:
GAASITURBIIN
Näide mootorist, milles kõrge temperatuurini kuumutatud gaas pöörleb mootori võlli(vt slaidi 7 "Reaktiivmootor") :
Kommentaarid:
Kui turbiin töötab, siis rootor kompressor pöörleb ja imeb õhku läbi sisselaskeotsik . Kompressori labade seeriat läbiv õhk surutakse kokku, selle rõhk ja temperatuur tõusevad. Suruõhk siseneb põlemiskambrid . Samal ajal süstitakse sellesse läbi düüsi kõrge rõhu all vedelkütust (petrooleum, kütteõli). Kütuse põlemisel soojeneb õhk 1500-2200 kraadini 0 C. Õhk paisub ja selle kiirus suureneb. Sisse suunatakse suurel kiirusel liikuv õhk ja põlemisproduktid gaasiturbiin . Etapilt etapile liikudes annavad nad oma kineetilise energia turbiini rootori labadele, samal ajal kui nende temperatuur langeb 550 kraadini. 0 C. Osa turbiinile saadavast energiast kulub kompressori pöörlemisele ja ülejäänu kasutatakse näiteks lennuki propelleri või elektrigeneraatori rootori pöörlemiseks. Atmosfäärilähedase rõhuga ja kiirusega üle 500 m/s väljuv heitõhk koos põlemisproduktidega väljub läbi väljalaskeotsik atmosfääri.
Kasutamine lennunduses, energeetikas jne.
SOOJUSMASINA EFEKTIIVSUS:
Vaadake slaidi 8 "Soojusmasinate efektiivsus"
tõhususe määramine Vaadake slaidi 9 "Erinevate soojusmasinate kasutegur"-
räägime mootoritüüpidest ja mootori efektiivsusest
SOOJUSMASINATE KASUTAMISE ÖKOLOOGILISED PROBLEEMID
kuidas vähendada kahjulikku mõju keskkonnale:
vaata interaktiivset loengut “Soojusmasinate kasutamise ökoloogilised probleemid”
Vaadake slaidi 10 "See on huvitav..."
Huvitav fakt!
Kütuse põlemisega kaasneb süsinikdioksiidi eraldumine atmosfääri. Maa atmosfäär sisaldab praegu umbes 2600 miljardit tonni süsihappegaasi (umbes 0,0033%). Enne energia ja transpordi kiire arengu perioodi oli taimede poolt fotosünteesi käigus neeldunud ja ookeanis lahustunud süsihappegaasi hulk võrdne hingamise ja lagunemise käigus eralduva gaasi kogusega. Viimastel aastakümnetel on see tasakaal üha enam häiritud. Praegu satub söe, nafta ja gaasi põletamise tõttu Maa atmosfääri aastas täiendavalt 20 miljardit tonni süsihappegaasi.
Vaadake slaidi 11 "Keskkonnaprobleemid"
Slaid 2
Auruturbiin (prantsuse keeles turbiin ladina keelest turbo, vortex, rotation) on pideva toimega soojusmasin, mille labaaparaadis muudetakse kokkusurutud ja kuumutatud veeauru potentsiaalne energia kineetiliseks energiaks, mis omakorda teeb mehaanilist tööd võlli.
Slaid 3
Turbiin koosneb kolmest silindrist (HPC, CSD ja LPC), korpuste alumised pooled on tähistatud vastavalt 39, 24 ja 18. Iga silinder koosneb staatorist, mille põhielement on statsionaarne korpus, ja pöörlevast rootorist. Üksikud silindri rootorid (HPC rootor 47, CSD rootor 5 ja LPC rootor 11) on jäigalt ühendatud siduritega 31 ja 21. Elektrigeneraatori rootori ühenduspool on ühendatud ühenduspoolega 12 ja sellega on ühendatud ergutusrootor. . Kokkupandud üksikute silindri rootorite, generaatori ja erguti ketti nimetatakse võlliliiniks. Selle pikkus suure hulga silindritega (ja suurim arv kaasaegsetes turbiinides on 5) võib ulatuda 80 m-ni
Slaid 4
Toimimispõhimõte
Auruturbiinid töötavad järgmiselt: aurukatlas kõrge rõhu all tekkiv aur siseneb turbiini labadesse. Turbiin pöörleb ja toodab mehaanilist energiat, mida generaator kasutab. Generaator toodab elektrit. Auruturbiinide elektriline võimsus sõltub aururõhu erinevusest paigaldise sisse- ja väljalaskeava juures. Auruturbiinide võimsus ühes paigaldises ulatub 1000 MW-ni. Sõltuvalt termilise protsessi iseloomust jagatakse auruturbiinid kolme rühma: kondensatsiooni-, kütte- ja eriotstarbelised turbiinid. Sõltuvalt turbiiniastmete tüübist jaotatakse need aktiivseteks ja reaktiivseteks.
Slaid 5
Slaid 6
Auruturbiinid - eelised
auruturbiinide töö on võimalik erinevat tüüpi kütustel: gaasiline, vedel, tahke suure võimsusega jahutusvedeliku vaba valik lai valik võimsust muljetavaldav auruturbiinide kasutusiga
Slaid 7
Auruturbiinid - puudused
aurujaamade suur inerts (pikad käivitus- ja seiskamisajad) auruturbiinide kõrge hind, madal toodetud elektrienergia maht võrreldes soojusenergia mahuga auruturbiinide kallis remont, keskkonnamõju vähenemine raskete kütteõlide kasutamise korral ja tahked kütused
Slaid 8
Rakendus:
Parsonsi reaktsiooniauruturbiini kasutati mõnda aega peamiselt sõjalaevadel, kuid järk-järgult andis teed kompaktsematele kombineeritud aktiivreaktsiooniga auruturbiinidele, milles kõrgsurvereaktsiooniosa asendatakse ühe- või kahekroonilise aktiivkettaga. Tänu sellele on vähenenud kaod, mis on tingitud auru lekkimisest labaaparaadi pilude kaudu, turbiin on muutunud lihtsamaks ja säästlikumaks. Sõltuvalt termilise protsessi iseloomust jagatakse auruturbiinid tavaliselt 3 põhirühma: kondensatsiooni-, kütte- ja eriotstarbelised.
Slaid 9
PTM-i peamised eelised:
Lai võimsusvahemik; Suurenenud (1,2-1,3 korda) sisemine efektiivsus (~75%); Oluliselt vähenenud paigalduspikkus (kuni 3 korda); Madalad kapitalikulud paigaldamiseks ja kasutuselevõtuks; Õlivarustussüsteemi puudumine, mis tagab tuleohutuse ja võimaldab töötada katlaruumis; Käigukasti puudumine turbiini ja käitatava mehhanismi vahel, mis suurendab töökindlust ja vähendab mürataset; Võlli pöörlemiskiiruse sujuv juhtimine tühikäigust turbiini koormuseni; Madal müratase (kuni 70 dBA); Väike erikaal (kuni 6 kg/kW paigaldatud võimsusest) Pikk kasutusiga. Turbiini tööaeg enne dekomisjoneerimist on vähemalt 40 aastat. Turbiinseadme hooajalisel kasutamisel ei ületa tasuvusaeg 3 aastat.
- Valmistas Andrejev Dmitri,
- 190 TM rühma õpilane.
- Juhataja L.A. Pleštšova,
- õpetaja
- Šadrinsk 2015
- välispõlemissoojusmootor, mis muudab kuumutatud auru energia kolvi edasi-tagasi liikumise mehaaniliseks tööks ja seejärel võlli pöörlevaks liikumiseks. Laiemas mõttes on aurumasin igasugune välispõlemismootor, mis muudab auruenergia mehaaniliseks tööks.
- Hüdroturbiin kui seade vee potentsiaalse energia muutmiseks pöörleva võlli kineetiliseks energiaks on tuntud juba iidsetest aegadest. Auruturbiinil on sama pikk ajalugu, üks esimesi konstruktsioone, mida tuntakse Heroni turbiinina ja pärineb esimesest sajandist eKr. Kuid pangem kohe tähele, et kuni 19. sajandini olid auruga töötavad turbiinid tõenäolisemalt tehnilised kurioosumid, mänguasjad, kui tõelised tööstuslikult kasutatavad seadmed.
- Lavali auruturbiin on labadega ratas. Katlas tekkiv aurujuga väljub torust (düüsist), surub labadele ja keerutab ratast. Katsetades erinevate aurude varustamiseks mõeldud torudega, jõudis disainer järeldusele, et need peaksid olema koonuse kujuga. Nii tekkis ka tänapäeval kasutatav Lavali otsik (patent 1889). Leiutaja tegi selle olulise avastuse üsna intuitiivselt; kulus veel mitu aastakümmet, enne kui teoreetikud tõestasid, et just sellise kujuga otsik annab parima efekti.
- Ta alustas turbiinide kallal tööd 1881. aastal ja kolm aastat hiljem anti talle patent tema enda disainile: Parsons ühendas auruturbiini elektrienergia generaatoriga. Turbiini abil sai võimalikuks elektri tootmine ja see suurendas kohe avalikkuse huvi auruturbiinide vastu. 15-aastase uurimistöö tulemusena lõi Parsons tol ajal kõige arenenuma mitmeastmelise reaktiivturbiini. Ta tegi mitmeid leiutisi, mis suurendasid selle seadme efektiivsust (täiustas tihendite konstruktsiooni, labade ratta külge kinnitamise meetodeid ja kiiruse reguleerimise süsteemi).
- Loonud tervikliku turbomasinate teooria. Ta töötas välja originaalse mitmeastmelise turbiini, mida demonstreeriti edukalt 1900. aastal Prantsusmaa pealinnas toimunud maailmanäitusel. Turbiini iga etapi jaoks arvutas Rato välja optimaalse rõhulanguse, mis tagas masina kõrge üldise efektiivsuse.
- Tema masinas oli turbiini pöörlemiskiirus väiksem ja auruenergiat kasutati rohkem. Seetõttu olid Curtise turbiinid väiksemad ja töökindlamad. Auruturbiinide üks peamisi kasutusvaldkondi on laevade tõukejõusüsteemid. Esimene auruturbiinmootoriga laev Turbinia, mille Parsons ehitas 1894. aastal, saavutas kiiruse kuni 32 sõlme (umbes 59 km/h).
- Auruturbiin– töökeha pöörleva liikumisega esmane aurumasin - rootor ja pidev tööprotsess; kasutatakse soojusenergia muundamiseks veeaur mehaaniliseks tööks.
- Aktiivturbiini skemaatiline pikisuunaline läbilõige kolme rõhuastmega: 1 - rõngakujuline värske auru kamber; 2 - esimese etapi düüsid; 3 - esimese etapi tööterad; 4 - teise etapi düüsid; 5 - teise etapi tööterad; 6 - kolmanda etapi düüsid; 7 - kolmanda etapi tööterad.
- Väikese reaktiivturbiini skemaatiline lõige: 1 - rõngakujuline värske auru kamber; 2 - tühjenduskolb; 3 - ühendav aurutoru; 4 - rootori trummel; 5, 8 - tööterad; 6, 9 - juhtlabad; 7 - keha
- Kahe korpusega auruturbiin (eemaldatud kaantega): 1 - kõrgsurve korpus; 2 - labürindi tihend; 3 - Curtise ratas; 4 - kõrgsurverootor; 5 - haakeseadis; 6 - madala rõhuga rootor; 7 - madalrõhu korpus.
- Aurumasinad [elektrooniline ressurss] – https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0% BC%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0 (juurdepääsuaeg 09.02.2015)
Laadimine...
