Prezentare - istoria inventarii turbinei cu abur. Turbină cu abur

Slide 2

O turbină cu abur (fr. Turbină din latină turbo vortex, rotație) este un motor termic continuu, în aparatul cu palete al căruia energia potențială a vaporilor de apă comprimați și încălziți este convertită în energie cinetică, care, la rândul său, efectuează lucrări mecanice asupra arborelui. .

Slide 3

Turbina este formată din trei cilindri (HPC, HPC și LPH), ale căror jumătăți inferioare ale corpurilor sunt desemnate 39, 24 și, respectiv, 18. Fiecare dintre cilindri este format dintr-un stator, al cărui element principal este o carcasă staționară și un rotor rotativ. Rotoarele separate ale cilindrilor (rotorul HPC 47, rotorul HPC 5 și rotorul HPC 11) sunt conectate rigid prin cuplajele 31 și 21. Semicuplajul rotorului generatorului este conectat la semicuplajul 12, iar excitatorul rotorul este conectat la acesta. Un lanț de rotoare cilindrice individuale asamblate, un generator și un excitator se numește arbore. Lungimea sa cu un număr mare de cilindri (și cel mai mare număr din turbinele moderne este de 5) poate ajunge la 80 m.

Slide 4

Principiul de funcționare

Turbine cu abur functioneaza astfel: aburul generat intr-un cazan de abur, sub presiune mare, patrunde in palele turbinei. Turbina se rotește și generează energie mecanică pentru utilizare de către generator. Generatorul produce energie electrică. Puterea electrică a turbinelor cu abur depinde de căderea de presiune a aburului la intrarea și la ieșirea din unitate. Capacitatea turbinei cu abur a unei singure unități ajunge la 1000 MW. În funcție de natura procesului termic, turbinele cu abur sunt împărțite în trei grupe: turbine de condensare, de încălzire și turbine cu destinație specială. După tipul de trepte ale turbinei, acestea sunt clasificate ca active și reactive.

Slide 5

Slide 6

Turbine cu abur - beneficii

funcţionarea turbinelor cu abur este posibilă tipuri diferite combustibili: gazoși, lichidi, solidi putere mare unitară alegere liberă a lichidului de răcire gamă largă de putere resursă impresionantă a turbinelor cu abur

Slide 7

Turbine cu abur - dezavantaje

inertie mare instalatii de abur(timpi lungi de pornire și oprire) costul ridicat al turbinelor cu abur volumul redus de energie electrică produsă, în raport cu volumul de energie termică repararea costisitoare a turbinelor cu abur scăderea performanței de mediu, în cazul utilizării păcurului greu și combustibil solid

Slide 8

Aplicație:

Turbina cu abur cu reacție Parsons a fost folosită de ceva timp în principal pe navele de război, dar treptat a făcut loc unor turbine cu abur cu reacție activă combinate mai compacte, în care partea cu jet de înaltă presiune a fost înlocuită cu un disc activ cu o singură treaptă sau cu două coroane. Ca urmare, pierderile datorate scurgerii de abur prin golurile din aparatul cu lame au scăzut, turbina a devenit mai simplă și mai economică. În funcție de natura procesului termic, turbinele cu abur sunt de obicei împărțite în 3 grupe principale: cu condensare, încălzire și cu destinație specială.

Slide 9

Principalele avantaje ale PTM:

Gamă largă de putere; Eficiență internă crescută (de 1,2-1,3 ori) (~ 75%); Lungimea de instalare redusă semnificativ (de până la 3 ori); Costuri de capital reduse pentru instalare și punere în funcțiune; Lipsa sistemului de alimentare cu ulei, care sa asigure siguranta la incendiu si sa permita functionarea in camera cazanului; Absența unei cutii de viteze între turbină și mecanismul antrenat, care crește fiabilitatea funcționării și reduce nivelul de zgomot; Reglarea lină a vitezei de rotație a arborelui de la ralanti la sarcina turbinei; Nivel scăzut de zgomot (până la 70 dBA); Greutate specifică redusă (până la 6 kg / kW de capacitate instalată) Durată lungă de viață. Durata de funcționare a turbinei înainte de dezafectare este de cel puțin 40 de ani. Cu utilizarea sezonieră a turbinei, perioada de rambursare nu depășește 3 ani.

Silaev Platon,
Goncharova Valeria
8 "M" Scoala №188

Ce s-a întâmplat?

Turbina este o mașină cu lame în care
transformarea cineticii
energia și/sau energia internă a lucrătorului
corpuri (abur, gaz, apă) în lucru mecanic
pe arbore.

Turbină cu abur.

Turbina cu abur prezinta
o tobă sau o serie
discuri rotative,
fixate pe o singură axă, lor
numit rotorul turbinei și
o serie de alternante
discuri fixe,
fixat pe bază,
numit stator.

Istoria invenției turbinelor

În inima turbinei cu abur
există două principii ale creaţiei
fortele rotorului cunoscute din
demult, reactiv și
activ. În mașina lui Branke,
construit în 1629, jet
aburul pus în mișcare
roată asemănătoare cu o roată
moara de apa.

Turbină cu abur Parsons

Parsons a conectat o turbină cu abur
cu generator electric
energie. Folosind o turbină
a devenit posibil să se genereze
electricitate și a crescut
interes public în domeniul termic
turbine. În urma a 15 ani de cercetare, el a creat
cel mai perfect pe subiecte
uneori o turbină cu reacție.

Aplicații cu turbine cu abur

Turbine cu abur

Primul predecesor al modernului
turbinele cu abur pot fi considerate o jucărie
motorul, care a inventat în secolul al II-lea. inainte de. ANUNȚ
savantul alexandrin Heron. Primul
precursorul aburului modern
turbinele pot fi considerate un motor de jucărie,
care a inventat încă în secolul al II-lea. inainte de. ANUNȚ
savantul alexandrin Heron.

Primul proiect de turbină

În 1629 italianul Branca a proiectat o roată cu lame. Ar trebui
trebuia să se rotească dacă jetul de abur lovește cu forță paletele roții.
Acesta a fost primul proiect al unei turbine cu abur, care mai târziu a primit
numele turbinei active. În 1629 italianul Branca a creat un proiect
roți cu lame. Ar fi trebuit să se rotească dacă jetul de abur cu forță
lovește lamele roții. Acesta a fost primul proiect de turbină cu abur,
care mai târziu a devenit cunoscută ca o turbină activă. Aburi
fluxul în aceste turbine cu abur timpurii nu era concentrat și
cea mai mare parte a energiei sale a fost disipată în toate direcţiile, ceea ce
a dus la pierderi semnificative de energie. Fluxul de abur în aceste timpurii
turbinele cu abur nu a fost concentrată, iar cea mai mare parte a acesteia
energia s-a disipat în toate direcțiile, ceea ce a dus la
pierderi semnificative de energie.

Încercările de a crea o turbină

Încercările de a crea mecanisme similare cu turbinele au fost făcute de foarte mult timp.
Descrierea cunoscută a unei turbine cu abur primitive realizată de Heron
Alexandria (secolul I d.Hr.). Potrivit lui I.V. Linde, secolul al XIX-lea a dat naștere
„O mulțime de proiecte” care s-au oprit înainte de „material
dificultăţi „de implementare a acestora. Abia la sfârșitul secolului al XIX-lea, când
dezvoltarea termodinamicii (creșterea eficienței turbinelor până la
mașină cu piston), inginerie mecanică și metalurgie (creștere
rezistenţa materialelor şi precizia de fabricaţie necesare pentru
crearea de roți de mare viteză), Gustaf Laval (Suedia) și Charles
Parsons (Marea Britanie) a creat independent adecvat
turbine cu abur pentru industrie.

Prima turbină cu abur

Prima turbină cu abur a fost creată de inventatorul suedez Gustaf Laval. De
una dintre versiuni, Laval a creat-o pentru a duce la
separator de lapte cu design propriu. Acest lucru era necesar
unitate de mare viteză. Motoarele de atunci nu asigurau suficient
frecventa de rotatie. Singura cale de ieșire era să construiești
turbină de mare viteză. Ca mediu de lucru, Laval a ales pe scară largă
abur folosit la acea vreme. Inventatorul a început să lucreze la a lui
proiectarea și până la urmă asamblat un dispozitiv funcțional. În 1889
anul Laval a completat duzele turbinei cu expansoare conice, deci
a apărut faimoasa duză Laval, care a devenit progenitoarea viitorului
duze pentru rachete. Turbina Laval a reprezentat o descoperire în inginerie. Suficient
imaginați-vă sarcinile pe care le-a experimentat rotorul în ea pentru a
înțelege cât de dificil i-a fost inventatorului să realizeze o funcționare stabilă a turbinei.
La viteze mari ale roții turbinei, chiar și o deplasare ușoară în interior
centrul de greutate a provocat vibrații puternice și suprasolicitare a rulmenților.
Pentru a evita acest lucru, Laval a folosit o axă subțire care, atunci când este rotită
s-ar putea îndoi.

Turbinele cu abur sunt instalate pe puternice
centrale electrice si mari
navelor.
Motorul cu abur necesită
o serie de mașini și dispozitive auxiliare.
Toate acestea împreună poartă numele
centrala electrica cu abur.

Rotor cu palete
- mobilă
parte a turbinei.
Stator cu duze
- nemişcată
parte.

Eficiența motorului termic:

Aburi
masina 8-12%
gheata 20-40%
Aburi
turbină
20-40%
Motorină
30-36%

neajunsuri ale muncii
turbină cu abur
Beneficii
funcţionarea turbinei cu abur
viteza de rotatie nu
se poate schimba în
gamă largă
timp lung de pornire și
oprire
cost ridicat al aburului
turbine
volum mic
produs
electricitate, în
raport cu
volumul en termice.
rotația are loc în
O singura directie;
absent
şocuri ca în timpul lucrului
piston
lucru cu abur
turbine posibile pe
tipuri diferite
combustibil: gazos,
lichid, solid
single înalt
putere

Turbina de gaz
O turbină cu gaz este un motor termic pentru continuu
acțiune care transformă energia gazului în mecanică
lucru la arborele unei turbine cu gaz. Spre deosebire de piston
procese pentru motor, turbină cu gaz
apar într-un flux de gaz în mișcare. Calitatea gazului
turbina se caracterizează prin eficiență, adică
raportul dintre munca îndepărtată de pe arbore și cea disponibilă
energie gazoasă în fața turbinei
Poveste
creare
1500 - Leonardo da Vinci a desenat o diagramă
gratar care foloseste
principiul turbinei cu gaz
1903 - Norvegianul Aegidius Jelling creează prima lucrare
gaz
turbina care a folosit
compresor rotativ și turbină și
a dat muncă utilă.

Turbina cu gaz este formată din discuri de turbină și compresor,
montat pe un ax. Turbina funcționează astfel: aer
este pompat de compresor în camera de ardere a turbinei, unde
se injectează combustibil lichid. Amestecul combustibil arde atunci când este foarte
temperatură ridicată, gazele se extind, se grăbesc să
orificiul de evacuare, cădea pe paletele turbinei pe drum și
pune-le in rotatie.

Aplicație
În prezent, turbinele cu gaz sunt utilizate ca principale
motoarele navelor de transport maritim.
În unele cazuri, se folosesc turbine cu gaz de putere redusă
ca motor pentru pompe, generatoare de energie de urgență, auxiliare
compresoare de încărcare etc.
Turbinele cu gaz prezintă un interes deosebit ca motoare principale pentru
hidrofoile și aeroglisor.
Turbinele cu gaz sunt folosite și în locomotive și rezervoare.

Avantajele și dezavantajele turbinei cu gaz
motoare
Avantaje motoare cu turbine cu gaz
Posibilitatea de a obține mai mult abur în timpul funcționării (în
spre deosebire de un motor cu piston)
Combinat cu un cazan cu abur și o turbină cu abur, eficiență mai mare
comparativ cu un motor cu piston. Prin urmare - folosindu-le în
centrale electrice.
Deplasați-vă într-o singură direcție, cu mult mai puțin
vibrații, spre deosebire de un motor cu piston.
Mai puține piese în mișcare decât un motor cu piston.
Emisii semnificativ mai mici de substanțe nocive în comparație cu
motoare cu piston
Cost redus și consum de ulei de lubrifiere.

Dezavantajele motoarelor cu turbine cu gaz
Costul este mult mai mare decât cel al pistonului de dimensiuni similare
motoare, întrucât materialele folosite în turbină trebuie să aibă
rezistență ridicată la căldură și rezistență la căldură, precum și specific ridicat
putere. Operațiunile mașinilor sunt, de asemenea, mai complexe;
În orice mod de funcționare, au o eficiență mai mică decât pistonul
motoare. Necesită o turbină cu abur suplimentară pentru a crește
Eficienţă.
Eficiență mecanică și electrică scăzută (consumul de gaz este mai mare decât
De 1,5 ori mai mult la 1 kWh de energie electrică comparativ cu pistonul
motor)
O scădere bruscă a eficienței la sarcini mici (spre deosebire de piston
motor)
Necesitatea de a folosi gaz de înaltă presiune, care
necesită folosirea compresoarelor booster cu
consum suplimentar de energie și o scădere a eficienței generale
sisteme.

Slide 1

Istoria invenției turbinei cu abur

Slide 2

Motor cu aburi
un motor termic cu ardere externă care transformă energia aburului încălzit în lucrul mecanic al mișcării alternative a pistonului și apoi în mișcarea de rotație a arborelui. Într-un sens mai larg, un motor cu abur este orice motor cu ardere externă care transformă energia aburului în lucru mecanic.

Slide 3

În primele cupluri

Slide 4

Secolul al XIX-lea nu a fost numit degeaba secolul aburului. Odată cu inventarea motorului cu abur, a avut loc o adevărată revoluție în industrie, energie și transport. Acum este posibil să se mecanizeze lucrări care anterior necesitau prea multe mâini umane.

Slide 5

Extinderea volumelor productie industriala a pus în fața industriei energetice sarcina de a crește puterea motoarelor în toate modurile posibile. Cu toate acestea, inițial nu a fost deloc puterea mare care a dat naștere turbinei cu abur ...

Slide 6

O turbină hidraulică ca dispozitiv pentru transformarea energiei potențiale a apei în energie cinetică a unui arbore rotativ este cunoscută încă din cele mai vechi timpuri. Istoria turbinei cu abur este la fel de lungă, deoarece unul dintre primele modele este cunoscut sub numele de „turbina lui Heron” și datează din secolul I î.Hr. Observăm însă imediat că până în secolul al XIX-lea, turbinele cu abur erau mai degrabă curiozități tehnice, jucării, decât dispozitive reale aplicabile industrial.

Slide 7

Și abia odată cu începutul revoluției industriale în Europa, după introducerea practică pe scară largă a motorului cu abur a lui D. Watt, inventatorii au început să se uite îndeaproape la turbina cu abur, ca să spunem așa, „îndeaproape”.

Slide 8

Crearea unei turbine cu abur a necesitat cunoștințe aprofundate proprietăți fizice aburul și legile expirării acestuia. Fabricarea sa a devenit posibilă numai cu un nivel suficient de înalt de tehnologie pentru lucrul cu metale, deoarece precizia necesară în fabricarea pieselor individuale și rezistența elementelor au fost semnificativ mai mari decât în ​​cazul unui motor cu abur.

Slide 9

Cu toate acestea, timpul a trecut, tehnica s-a îmbunătățit și o oră aplicație practică turbina cu abur lovită. Turbinele cu abur primitive au fost folosite pentru prima dată în fabricile de cherestea din estul Statelor Unite în 1883-1885. a conduce ferăstraie circulare.

Slide 10

Invenție de Carl Gustav Patrick Laval (1845-1913)
Turbina cu abur Laval este o roată cu palete. Un jet de abur generat în cazan iese din conductă (duză), apasă pe palete și învârte roata. Experimentând cu diferite conducte pentru alimentarea cu abur, proiectantul a ajuns la concluzia că acestea ar trebui să aibă forma unui con. Așa a apărut duza Laval folosită până acum (brevet 1889). Inventatorul a făcut această descoperire importantă mai degrabă intuitiv; a fost nevoie de mai multe decenii pentru ca teoreticienii să demonstreze că o duză cu această formă dă cel mai bun efect.

Slide 11

Charles Algernon Parsons (1854-1931)
A început să se ocupe de turbine în 1881, iar trei ani mai târziu i s-a acordat un brevet pentru propriul său design: Parsons a conectat o turbină cu abur la un generator de energie electrică. Cu ajutorul unei turbine, a devenit posibilă generarea de energie electrică, iar acest lucru a crescut imediat interesul publicului pentru turbinele cu abur. Ca rezultat a 15 ani de cercetare, Parsons a creat cea mai avansată turbină cu reacție în mai multe etape la acel moment. A realizat mai multe invenții care au crescut eficiența acestui dispozitiv (a finalizat proiectarea garniturilor, metodele de atașare a lamelor la roată, sistemul de control al vitezei).

Slide 12

Auguste Rato (1863-1930)
A creat o teorie complexă a turbomașinilor. El a dezvoltat o turbină originală cu mai multe trepte, care a fost demonstrată cu succes la Târgul Mondial din capitala Franței în 1900. Pentru fiecare treaptă a turbinei, Rato a calculat căderea optimă de presiune, care a asigurat o eficiență generală ridicată a mașinii.

Slide 13

Glenn Curtis (1879-1954)
La mașina sa, viteza de rotație a turbinei era mai mică, iar energia aburului a fost folosită mai pe deplin. Prin urmare, turbinele Curtis erau mai mici și mai fiabile în design. Unul dintre principalele domenii de aplicare a turbinelor cu abur este sistemele de propulsie pentru nave. Prima navă cu un motor cu turbină cu abur - „Turbinia” - construită de Parsons în 1894, a dezvoltat o viteză de până la 32 de noduri (aproximativ 59 km/h).

• Prezentați elevii
• cu dispozitiv și principiu
• funcţionarea turbinei cu abur.
• Introduceți conceptul de eficiență termică
• motor.
• Identificați problemele
• protectia mediului.

• Obiective:

• Acesta este un motor termic continuu, în care energia potențială a vaporilor de apă comprimați și încălziți este convertită în energie cinetică, care, la rândul său, efectuează un lucru mecanic asupra arborelui.

Turbo (lat.) - vortex mijlocul secolului al XIX-lea

• Turbine

• Aburi

• Gaz

Schema dispozitivului turbinei cu abur

• 1 - duză
• 2 - scapula
• 3 - abur
• 4 - disc
• 5 - ax

APLICARE:

• Este folosit ca motor pentru un generator electric la centralele termice, nucleare și hidroelectrice, ca motoare în transportul maritim, terestre și aerian, ca componentă a transmisiei hidrodinamice.
• Un dispozitiv asemănător cu o turbină, dar care are o acționare pentru rotirea palelor de pe arbore - un compresor sau o pompă.
• Cea mai puternică centrală electrică din lume se află în America de Sud, pe râul Parana. Cele 18 turbine ale sale generează 12.600 de milioane de wați/oră de energie electrică.

• neajunsuri ale muncii
• turbină cu abur

• viteza de rotație nu poate varia foarte mult
• timpi lungi de pornire și oprire
• costul ridicat al turbinelor cu abur
• volum redus de energie electrică produsă, în raport cu volumul de energie termică.

• Beneficii
• muncă
• turbină cu abur

• rotația este într-o singură direcție;
• nu există șocuri, ca atunci când pistonul funcționează
• funcționarea turbinelor cu abur este posibilă pe diverse tipuri de combustibil: gazos, lichid, solid
• putere mare a unității

• Corpul de lucru

• Încălzitor

• Frigider

• A p = Q1- Q2

Formula de eficienta

• Ap - Munca utila;
• Q1 - Cantitatea de căldură,
• primit de la încălzitor;
• Q2 - Cantitatea de căldură
• dat la frigider.

Coeficient de performanță (COP)

• Nu poate fi mai mult de 1 (sau 100%)
• Eficiența motorului cu abur ≈ 8–12%
• Turbină cu abur sau cu gaz > 30%
• gheață ≈ 20-40%

• Modalități de îmbunătățire a eficienței
• turbină cu abur

• 1) realizarea unei izolații termice mai perfecte a cazanului;
• 2) o creștere a temperaturii în cazan, precum și o creștere a presiunii aburului

PROBLEME ECOLOGICE

• Creșterea temperaturii medii a atmosferei
• Schimbarea climei
• Formarea „efectului de seră”
• Dispare anumite tipuri animale, păsări, plante
• Ploi acide

Surse alternative de energie

• Motoare termice:
• 25,5 miliarde de tone de oxizi de carbon
• 190 de milioane de tone de oxizi de sulf
• 65 de milioane de tone de oxizi de azot
• 1,4 milioane de tone de clorofluorocarburi
• Plumb, cadmiu, cupru, nichel etc.

• Energie solara
• Electricitate
• Energia câmpului magnetic
• Energie eoliana

Evoluții de Gustav de Laval

• În 1883, suedezul Gustaf de Laval a reușit să depășească multe dificultăți și să creeze prima turbină cu abur funcțională. Laval primise un brevet pentru un separator de lapte cu câțiva ani în urmă. Pentru a-l pune în acțiune, era nevoie de o unitate de viteză foarte mare. Niciunul dintre motoarele care existau la acel moment nu a îndeplinit sarcina. Laval s-a convins că doar o turbină cu abur îi poate oferi viteza de rotație necesară. A început să lucreze la designul acestuia și în cele din urmă a realizat ceea ce și-a dorit.

Din istorie

• Turbina Laval era o roată ușoară, pe paletele căreia era indus abur prin mai multe duze așezate într-un unghi ascuțit.
• În 1889, Laval și-a îmbunătățit semnificativ invenția prin completarea duzelor cu expansoare conice. Acest lucru a crescut semnificativ eficiența turbinei și a transformat-o într-un motor universal.

Evoluții de Charles Parsons

• În 1884, inginerul englez Charles Parsons a primit un brevet pentru o turbină cu reacție în mai multe trepte, pe care a inventat-o ​​special pentru a conduce un generator electric.
• În 1885 a proiectat o turbină cu reacție în mai multe trepte, care mai târziu a fost utilizată pe scară largă în centralele termice.

Teme pentru acasă:

• § 23, 24;
• carduri,
• pregătiți-vă pentru test