Za prvého predchodcu moderných parných turbín možno považovať hračkársky motor, ktorý bol vynájdený už v 2. storočí. predtým. AD Alexandrijský vedec Heron. Za prvého predchodcu moderných parných turbín možno považovať hračkársky motor, ktorý bol vynájdený už v 2. storočí. predtým. AD Alexandrijský vedec Heron.
V roku 1629 Talian Branca vytvoril dizajn kolesa s lopatkami. Mal sa otáčať, ak prúd pary naráža silou na lopatky kolies. Išlo o prvý návrh parnej turbíny, ktorá sa neskôr stala známou ako aktívna turbína. V roku 1629 Talian Branca vytvoril dizajn kolesa s lopatkami. Mal sa otáčať, ak prúd pary naráža silou na lopatky kolies. Išlo o prvý návrh parnej turbíny, ktorá sa neskôr stala známou ako aktívna turbína. Prúd pary v týchto skorých parných turbínach nebol koncentrovaný a veľká časť jej energie bola rozptýlená vo všetkých smeroch, čo malo za následok značné energetické straty. Prúd pary v týchto skorých parných turbínach nebol koncentrovaný a veľká časť jej energie bola rozptýlená vo všetkých smeroch, čo malo za následok značné energetické straty.
Parná turbína pozostáva zo série rotujúcich diskov namontovaných na jednej osi, nazývaných rotor turbíny, a série striedajúcich sa stacionárnych diskov namontovaných na základni, nazývanej stator. Rotorové kotúče majú na vonkajšej strane lopatky; Kotúče statora majú podobné lopatky uložené v opačných uhloch, ktoré slúžia na presmerovanie toku pary na nasledujúce rotorové disky. Parná turbína pozostáva zo série rotujúcich diskov namontovaných na jednej osi, nazývaných rotor turbíny, a série striedajúcich sa stacionárnych diskov namontovaných na základni, nazývanej stator. Rotorové kotúče majú na vonkajšej strane lopatky; Kotúče statora majú podobné lopatky namontované v opačných uhloch, ktoré slúžia na presmerovanie toku pary na nasledujúce rotorové disky.
Druhy parných strojov. Parné turbíny, formálne typ parného stroja, sú stále široko používané na pohon generátorov elektriny. Približne 86 % svetovej elektriny sa vyrába pomocou parných turbín. Parné turbíny, formálne typ parného stroja, sú stále široko používané na pohon generátorov elektriny. Približne 86 % svetovej elektriny sa vyrába pomocou parných turbín.
Energiu ukrytú vo fosílnych palivách, ako je uhlie, ropa alebo zemný plyn, nie je možné okamžite získať vo forme elektriny. Palivo sa najskôr spáli. Uvoľnená energia najskôr ohrieva vodu a mení ju na paru. Para otáča turbínu, ktorá zase otáča elektrický generátor, ktorý vyrába prúd. Energiu ukrytú vo fosílnych palivách, ako je uhlie, ropa alebo zemný plyn, nie je možné okamžite získať vo forme elektriny. Palivo sa najskôr spáli. Uvoľnená energia najskôr ohrieva vodu a mení ju na paru. Para otáča turbínu, ktorá zase otáča elektrický generátor, ktorý vyrába prúd.
Lodné parné turbíny U nás sa stavajú parné turbíny s výkonom od niekoľkých kilowattov do kilowattov. Turbíny sa používajú v tepelných elektrárňach a na lodiach. Plynové turbíny, v ktorých sa namiesto pary používajú produkty spaľovania plynu, sa postupne čoraz viac využívajú. U nás sa stavajú parné turbíny s výkonom od niekoľkých kilowattov až po kW. Turbíny sa používajú v tepelných elektrárňach a na lodiach. Plynové turbíny, v ktorých sa namiesto pary používajú produkty spaľovania plynu, sa postupne čoraz viac využívajú.
História stvorenia
turbíny
Turbína je rotačné zariadenie, ktoré je poháňané prúdom kvapaliny alebo plynu.
Najjednoduchším príkladom turbíny je vodné koleso.
Predstavme si vertikálne umiestnené koleso, na ktorého okraji sú pripevnené naberačky alebo lopatky. Na tieto čepele sa zhora valí prúd vody. Koleso sa otáča vplyvom vody. A otáčaním kolieska môžete aktivovať ďalšie mechanizmy. Takže vo vodnom mlyne koleso otáčalo mlynské kamene. A mleli múku.
- Aeolipile Gerona
Za čias Herona sa s jeho vynálezom zaobchádzalo ako s hračkou. Nenašiel žiadne praktické uplatnenie.
V roku 1629 taliansky inžinier a architekt Giovanni Branchi vytvoril parnú turbínu, v ktorej bolo koleso s lopatkami poháňané prúdom pary.
V roku 1815 anglický inžinier Richard Treyswick nainštaloval dve dýzy na okraj kolesa lokomotívy a uvoľnil cez ne paru.
Od roku 1864 do roku 1884 boli inžiniermi patentované stovky vynálezov súvisiacich s turbínami.
Plynová turbína sa od parnej líši tým, že je poháňaná nie parou z kotla, ale plynom, ktorý vzniká pri spaľovaní paliva. A všetky základné princípy konštrukcie parných a plynových turbín sú rovnaké.
Prvý patent na plynovú turbínu získal v roku 1791 Angličan John Barber. Barber navrhol svoju turbínu na poháňanie koča bez koní. A prvky Barberovej turbíny sú prítomné v moderných plynových turbínach. V roku 1913 si inžinier, fyzik a vynálezca Nikola Tesla patentoval turbínu, ktorej konštrukcia sa zásadne líšila od konštrukcie tradičnej turbíny. Teslova turbína nemala lopatky poháňané energiou pary alebo plynu.
To je všetko
Predmet Fyzika
Trieda 8 a trieda
Lekcia na tému „Parná turbína. Plynová turbína. Účinnosť tepelného motora. Environmentálne problémy používania tepelných strojov.
Základná učebnica A.V. Peryshkinova fyzika 8; M.: Drop
Účel lekcie:
Vzdelávacie
zabezpečiť počas hodiny štúdium konštrukcie a princípu činnosti parnej a prúdovej turbíny;
formulovať u žiakov pojem účinnosti tepelného motora a zvážiť spôsoby jej zvýšenia;
odhaliť úlohu a význam TD v modernej civilizácii
podporovať schopnosť porovnávať účinnosť skutočného a ideálneho tepelného motora;
ukazujú pozitívnu a negatívnu úlohu tepelných motorov v živote človeka.
Vývojový
naďalej rozvíjať schopnosť analyzovať, zdôrazňovať hlavnú vec v študovanom materiáli, porovnávať, systematizovať a vyvodzovať závery;
rozvoj obzorov študentov a ich získavanie nových prírodovedných poznatkov
Vzdelávacie
pokračovať vo formovaní vedeckého svetonázoru a ukázať, že poznanie je založené na faktoch získaných zo skúseností, ukázať nekonečnosť procesu poznania;
Typ lekcie: Kombinované
Formy práce žiakov: individuálna a kolektívna, hospitácie.
Požadované technické vybavenie: počítač, projektor
Štruktúra a priebeh lekcie
1. Organizačná etapa.
* kontrola prítomnosti žiakov v triede;
* pripomienka práce TBC v kancelárii;
* priateľský prístup učiteľa a žiakov;
* organizovanie pozornosti všetkých študentov;
* posolstvo témy a cieľov lekcie.
2. Etapa aktualizácie základných vedomostí:
Úvodná konverzácia o nasledujúcich problémoch:
1) Ktorý motor sa nazýva spaľovací motor?
2) Aké sú hlavné časti najjednoduchšieho spaľovacieho motora?
3) Aké fyzikálne javy vznikajú pri spaľovaní horľavej zmesi v spaľovacom motore?
3. Etapa učenia sa nového materiálu.
1. Stanovenie cieľa vyučovacej hodiny.
2. Štúdium pojmov „parná turbína“, „plynová turbína“, „účinnosť tepelného motora“, vplyv tepelných motorov na životné prostredie
PARNÁ TURBÍNA
„V predchádzajúcich lekciách sme sa učili o spaľovacom motore. Dnes sa zoznámime s iným typom motora, v ktorom para alebo plyn zohriaty na vysokú teplotu otáča hriadeľ motora bez pomoci piestu, ojnice a kľukového hriadeľa.“
(pozri snímku 4 „Model parnej turbíny“)
Komentáre k ukážke:
para vytvárajúca tlak na lopatky turbíny spôsobuje jej otáčanie spolu s hriadeľom, na ktorom je umiestnená, a zdvíhanie závažia pripevneného k závitu
(pozri snímku 5 „Parná turbína“)
Praktické využitie Tento proces je široko používaný v energetickom priemysle
(pozri snímku 6 "Prevádzka tepelnej elektrárne") .
Komentáre k snímke.
Princíp činnosti tepelnej elektrárne:
Turbína – generátor – elektrický prúd
Ďalšie aplikácie parných turbín:
PLYNOVÁ TURBÍNA
Príklad motora, v ktorom plyn zahriaty na vysokú teplotu otáča hriadeľ motora(pozri snímku 7 „Prúdový motor“) :
Komentáre:
Keď je turbína v prevádzke, rotor kompresor rotuje a nasáva vzduch vstupná tryska . Vzduch, ktorý prechádza sériou lopatiek kompresora, sa stláča, zvyšuje sa jeho tlak a teplota. Stlačený vzduch vstupuje spaľovacie komory . Zároveň sa do nej pod vysokým tlakom vstrekuje cez trysku kvapalné palivo (petrolej, vykurovací olej). Pri spaľovaní paliva sa vzduch ohrieva na 1500-2200 0 C. Vzduch sa rozpína a jeho rýchlosť sa zvyšuje. Vzduch a produkty spaľovania pohybujúce sa vysokou rýchlosťou sú nasmerované do plynová turbína . Pohybujúc sa zo stupňa na stupeň odovzdávajú svoju kinetickú energiu lopatkám rotora turbíny, pričom ich teplota klesá na 550 st. 0 C. Časť energie prijatej turbínou sa minie na otáčanie kompresora a zvyšok sa použije napríklad na otáčanie vrtule lietadla alebo rotora elektrického generátora. Odpadový vzduch spolu so splodinami horenia s tlakom blízkym atmosférickému a rýchlosťou vyššou ako 500 m/s je vypudzovaný cez výstupná tryska do atmosféry.
Aplikácia v letectve, energetike atď.
ÚČINNOSŤ TEPELNÉHO MOTORA:
Pozrite si snímku 8 „Účinnosť tepelných motorov“
určenie účinnosti Pozrite si snímku 9 „Hodnoty účinnosti rôznych tepelných motorov“-
hovoríme o typoch motorov a účinnosti motora
EKOLOGICKÉ PROBLÉMY POUŽÍVANIA TEPELNÝCH STROJOV
spôsoby, ako znížiť škodlivé účinky na životné prostredie:
pozrite si interaktívnu prednášku „Ekologické problémy využívania tepelných strojov“
Pozrite si snímku 10 „Toto je zaujímavé...“
Zaujímavý fakt!
Spaľovanie paliva je sprevádzané uvoľňovaním oxidu uhličitého do atmosféry. Zemská atmosféra v súčasnosti obsahuje asi 2600 miliárd ton oxidu uhličitého (asi 0,0033 %). Pred obdobím prudkého rozvoja energetiky a dopravy sa množstvo oxidu uhličitého absorbovaného počas fotosyntézy rastlinami a rozpusteného v oceáne rovnalo množstvu plynu uvoľneného počas dýchania a rozpadu. V posledných desaťročiach sa táto rovnováha stále viac narúša. V súčasnosti sa v dôsledku spaľovania uhlia, ropy a plynu dostáva do zemskej atmosféry ročne ďalších 20 miliárd ton oxidu uhličitého.
Pozrite si snímku 11 „Problémy životného prostredia“
Snímka 2
Parná turbína (francúzsky turbína z lat. turbo, vír, rotácia) je tepelný motor s kontinuálnou činnosťou, v lopatkovom aparáte, ktorého potenciálna energia stlačenej a zohriatej vodnej pary sa premieňa na kinetickú energiu, ktorá zasa vykonáva mechanickú prácu na hriadeľ.
Snímka 3
Turbína pozostáva z troch valcov (HPC, CSD a LPC), spodné polovice skríň sú označené 39, 24 a 18. Každý z valcov pozostáva zo statora, ktorého hlavným prvkom je stacionárne teleso, a rotujúceho rotora. Jednotlivé valcové rotory (HPC rotor 47, CSD rotor 5 a LPC rotor 11) sú pevne spojené spojkami 31 a 21. Polovica spojky rotora elektrického generátora je spojená s polovicou spojky 12, s ktorou je spojený rotor budiča. . Reťaz zostavených jednotlivých rotorov valcov, generátora a budiča sa nazýva hriadeľová linka. Jeho dĺžka s veľkým počtom valcov (a najväčší počet v moderných turbínach je 5) môže dosiahnuť 80 m
Snímka 4
Princíp činnosti
Parné turbíny fungujú nasledovne: para generovaná v parnom kotli pod vysokým tlakom vstupuje do lopatiek turbíny. Turbína sa otáča a vyrába mechanickú energiu, ktorú využíva generátor. Generátor vyrába elektrickú energiu. Elektrický výkon parných turbín závisí od rozdielu tlaku pary na vstupe a výstupe zo zariadenia. Výkon parných turbín v jednej inštalácii dosahuje 1000 MW. Podľa charakteru tepelného procesu sa parné turbíny delia do troch skupín: kondenzačné, vykurovacie a účelové turbíny. Podľa typu turbínových stupňov sa delia na aktívne a reaktívne.
Snímka 5
Snímka 6
Parné turbíny - výhody
prevádzka parných turbín je možná na rôzne druhy paliva: plynné, kvapalné, pevné vysoký agregát voľný výber chladiva široký rozsah výkonov pôsobivá životnosť parných turbín
Snímka 7
Parné turbíny - nevýhody
veľká zotrvačnosť parných elektrární (dlhé časy nábehu a odstavenia) vysoká cena parných turbín nízky objem vyrobenej elektriny v pomere k objemu tepelnej energie nákladné opravy parných turbín zníženie environmentálnej náročnosti v prípade používania ťažkých vykurovacích olejov a tuhé palivá
Snímka 8
Aplikácia:
Parsonsova reakčná parná turbína sa istý čas používala najmä na vojnových lodiach, postupne však ustúpila kompaktnejším kombinovaným parným turbínam s aktívnou reakciou, v ktorých je vysokotlaková reakčná časť nahradená jedno alebo dvojkorunovým aktívnym kotúčom. V dôsledku toho sa straty v dôsledku úniku pary cez medzery v lopatkovom zariadení znížili, turbína sa stala jednoduchšou a hospodárnejšou. V závislosti od charakteru tepelného procesu sa parné turbíny zvyčajne delia do 3 hlavných skupín: kondenzačné, vykurovacie a špeciálne.
Snímka 9
Hlavné výhody PTM:
Široký rozsah výkonu; Zvýšená (1,2-1,3 krát) vnútorná účinnosť (~75 %); Výrazne znížená dĺžka inštalácie (až 3-krát); Nízke kapitálové náklady na inštaláciu a uvedenie do prevádzky; Nedostatok systému dodávky oleja, ktorý zaisťuje požiarnu bezpečnosť a umožňuje prevádzku v kotolni; Absencia prevodovky medzi turbínou a poháňaným mechanizmom, čo zvyšuje prevádzkovú spoľahlivosť a znižuje hladinu hluku; Plynulé ovládanie rýchlosti otáčania hriadeľa od voľnobehu po zaťaženie turbíny; Nízka hladina hluku (až 70 dBA); Nízka merná hmotnosť (do 6 kg/kW inštalovaného výkonu) Dlhá životnosť. Doba prevádzky turbíny pred vyradením z prevádzky je minimálne 40 rokov. Pri sezónnom používaní turbínovej jednotky nepresiahne doba návratnosti 3 roky.
- Pripravil Andreev Dmitrij,
- študent skupiny 190 TM.
- Vedúci L.A. Pleshcheva,
- učiteľ
- Shadrinsk 2015
- tepelný motor s vonkajším spaľovaním, ktorý premieňa energiu ohriatej pary na mechanickú prácu vratného pohybu piestu a potom na rotačný pohyb hriadeľa. V širšom zmysle je parný stroj akýkoľvek motor s vonkajším spaľovaním, ktorý premieňa energiu pary na mechanickú prácu.
- Hydraulická turbína ako zariadenie na premenu potenciálnej energie vody na kinetickú energiu rotujúceho hriadeľa je známa už od staroveku. Parná turbína má rovnako dlhú históriu, pretože jeden z prvých návrhov je známy ako „Heronská turbína“ a siaha až do prvého storočia pred naším letopočtom. Hneď si však všimnime, že až do 19. storočia boli turbíny poháňané parou skôr technickými zaujímavosťami, hračkami, než skutočnými priemyselne použiteľnými zariadeniami.
- Parná turbína Laval je koleso s lopatkami. Prúd pary vznikajúci v kotli uniká z potrubia (trysky), tlačí na lopatky a roztáča koleso. Pri experimentovaní s rôznymi rúrkami na privádzanie pary dizajnér dospel k záveru, že by mali mať tvar kužeľa. Takto sa objavila Lavalova tryska, ktorá sa používa dodnes (patent 1889). Vynálezca urobil tento dôležitý objav skôr intuitívne; trvalo ešte niekoľko desaťročí, kým teoretici dokázali, že dýza tohto konkrétneho tvaru dáva najlepší účinok.
- V roku 1881 začal pracovať na turbínach a o tri roky neskôr dostal patent na vlastnú konštrukciu: Parsons spojil parnú turbínu s generátorom elektrickej energie. Pomocou turbíny bolo možné vyrábať elektrickú energiu a to okamžite zvýšilo záujem verejnosti o parné turbíny. Ako výsledok 15-ročného výskumu vytvoril Parsons v tom čase najpokročilejšiu viacstupňovú prúdovú turbínu. Urobil niekoľko vynálezov, ktoré zvýšili účinnosť tohto zariadenia (zdokonalil dizajn tesnení, spôsoby pripevnenia lopatiek ku kolesu a systém riadenia rýchlosti).
- Vytvoril komplexnú teóriu lopatkových strojov. Vyvinul originálnu viacstupňovú turbínu, ktorá bola úspešne predvedená na Svetovej výstave konanej v hlavnom meste Francúzska v roku 1900. Pre každý stupeň turbíny Rato vypočítal optimálny pokles tlaku, ktorý zabezpečil vysokú celkovú účinnosť stroja.
- V jeho stroji bola rýchlosť otáčania turbíny nižšia a energia pary sa využívala plnohodnotnejšie. Preto boli Curtisove turbíny menšie a konštrukčne spoľahlivejšie. Jednou z hlavných oblastí použitia parných turbín sú lodné pohonné systémy. Prvá loď s parným turbínovým motorom Turbinia, ktorú postavil Parsons v roku 1894, dosahovala rýchlosť až 32 uzlov (asi 59 km/h).
- Parná turbína– primárny parný stroj s rotačným pohybom pracovného telesa - rotora a kontinuálnym pracovným procesom; slúži na premenu tepelnej energie vodná para do mechanickej práce.
- Schematický pozdĺžny rez aktívnou turbínou s tromi tlakovými stupňami: 1 - prstencová komora čerstvej pary; 2 - trysky prvého stupňa; 3 - pracovné lopatky prvého stupňa; 4 - dýzy druhého stupňa; 5 - pracovné čepele druhého stupňa; 6 - dýzy tretieho stupňa; 7 - pracovné čepele tretieho stupňa.
- Schematický rez malej prúdovej turbíny: 1 - prstencová komora čerstvej pary; 2 - vykladací piest; 3 - spojovacie parné potrubie; 4 - bubon rotora; 5, 8 - pracovné čepele; 6, 9 - vodiace lopatky; 7 - telo
- Dvojplášťová parná turbína (s odstránenými krytmi): 1 - vysokotlaková skriňa; 2 - labyrintové tesnenie; 3 - Curtisove koleso; 4 - vysokotlakový rotor; 5 - spojka; 6 - nízkotlakový rotor; 7 - nízkotlakové puzdro.
- Parné stroje [Elektronický zdroj] – 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 (čas prístupu 09.02.2015)
Načítava...
