|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Парова турбіна. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Парова турбіна - тепловий двигун, в якому енергія пари перетворюється на механічну роботу. У лопатковому апараті парової турбіни потенційна енергія стиснутої та нагрітої водяної пари перетворюється на кінетичну, яка у свою чергу перетворюється на механічну роботу - обертання валу турбіни. Пара від парокотельного агрегату надходить через напрямні апарати на криволінійні лопатки, закріплені по колу ротора, і впливаючи на них, ротор приводить у обертання.
Поряд з гідротурбінами, Велике значення для енергетики та електрифікації мало винахід та поширення парових турбін. Принцип їх дії був подібний до гідравлічного, з тією, однак, різницею, що гідравлічну турбіну приводила в обертання струмінь води, а паровий - струмінь розігрітої пари. Так само, як водяна турбіна була новим словом в історії водяних двигунів, парова продемонструвала нові можливості парового двигуна. Стара машина Уатта, яка відзначила у третій чверті XIX століття свій сторічний ювілей, мала низький ККД, оскільки обертальний рух виходив у ній складним та нераціональним шляхом. Справді, як ми пам'ятаємо, пара рухала тут не само обертове колесо, а чинила тиск на поршень, від поршня через шток, шатун і кривошип рух передавалося на головний вал. Внаслідок численних передач і перетворень величезна частина енергії, отриманої від згоряння палива, у повному розумінні цього слова без будь-якої користі вилітала в трубу. Не раз винахідники намагалися сконструювати простішу та економічнішу машину - парову турбіну, в якій струмінь пари безпосередньо обертав би робоче колесо. Нескладний підрахунок показував, що вона повинна мати ККД на кілька порядків вище, ніж машина Уатта. Однак на шляху інженерної думки виявлялося безліч перешкод. Для того щоб турбіна справді перетворилася на високоефективний двигун, робоче колесо мало обертатися з дуже високою швидкістю, роблячи сотні обертів на хвилину. Довгий час цього не могли досягти, тому що не вміли повідомити належну швидкість струменя пари. Тільки в 1883 році шведу Густаву Лавалю вдалося подолати багато труднощів і створити першу працюючу парову турбіну. За кілька років раніше Лаваль отримав патент на сепаратор для молока. Для того, щоб приводити його в дію, потрібен був дуже швидкісний привід. Жоден з існуючих тоді двигунів не задовольняв поставлене завдання. Лаваль переконався, що лише парова турбіна може дати йому необхідну швидкість обертання. Він почав працювати над її конструкцією і зрештою домігся бажаного. Турбіна Лаваля була легким колесом, на лопатки якого через кілька поставлених під гострим кутом сопел наводилася пара.
У 1889 році Лаваль значно удосконалив свій винахід, доповнивши сопла конічними розширювачами. Це значно підвищило ККД турбіни і перетворило її на універсальний двигун. Принцип дії турбіни був дуже простий. Пара, розігріта до високої температури, надходила з котла паровою трубою до сопла і виривалася назовні. У соплах пара розширювалася до атмосферного тиску. Завдяки збільшенню обсягу, що супроводжував це розширення, виходило значне збільшення швидкості витікання (при розширенні від 5 до 1 атмосфери швидкість парового струменя досягала 770 м/с). Таким чином ув'язнена в парі енергія передавалася лопатям турбіни. Число сопел і тиск пари визначали потужність турбіни. Коли відпрацьовану пару не випускали у повітря, а направляли, як і парових машинах, в конденсатор і зріджували при зниженому тиску, потужність турбіни була найвищою. Так, при розширенні пари від 5 до 1/10 атм швидкість струменя досягала надзвукової величини. Незважаючи на простоту, турбіна Лаваля була справжнім дивом інженерної думки. Достатньо уявити собі навантаження, яке зазнавало в ній робоче колесо, щоб зрозуміти, як нелегко було винахіднику добитися від свого дітища безперебійної роботи. При величезних оборотах турбінного колеса навіть незначне зміщення у центрі тяжкості викликало сильне навантаження на вісь та навантаження підшипників. Щоб уникнути цього, Лаваль придумав насадити колесо на дуже тонку вісь, яка при обертанні могла б трохи прогинатися. При розкручуванні вона сама собою приходила в строго центральне положення, яке потім утримувалося при будь-якій швидкості обертання. Завдяки цьому дотепному рішенню руйнівну дію на підшипники було зведено до мінімуму. Щойно з'явившись, турбіна Лаваля здобула загальне визнання. Вона була набагато економічніша за старі парові двигуни, дуже проста в обігу, займала мало місця, легко встановлювалася і підключалася. Особливо великі вигоди турбіна Лаваля давала при з'єднанні з високошвидкісними машинами пилками, сепараторами, відцентровими насосами. Її з успіхом застосовували також як привід для електрогенератора, але для нього вона мала надмірно велику швидкість і тому могла діяти тільки через редуктор (систему зубчастих коліс, що знижували швидкість обертання при передачі руху від валу турбіни на вал генератора). У 1884 році англійський інженер Парсонс отримав патент на багатоступінчасту реактивну турбіну, яку він винайшов спеціально для приведення в дію електрогенератора. У 1885 році він сконструював багатоступінчасту реактивну турбіну, що отримала надалі широке застосування на теплових електростанціях. Вона мала наступний пристрій, що нагадує пристрій реактивної гідротурбіни. На центральний вал був насаджений ряд коліс, що обертаються, з лопатками. Між цими колесами були нерухомі вінці (диски) з лопатками, що мали зворотний напрямок.
Пара під великим тиском підводилася до одного з кінців турбіни. Тиск на іншому кінці був невеликий (менше атмосферного). Тому пара прагнула пройти крізь турбіну. Спочатку він надходив у проміжки між лопатками першого вінця. Ці лопатки спрямовували його на лопатки першого рухомого колеса. Пара проходила між ними, змушуючи колеса обертатися. Далі він надходив до другого вінця. Лопатки другого вінця спрямовували пару між лопатками другого рухомого колеса, яке теж приходило до обертання. З другого рухомого колеса пара надходила між лопатками третього вінця і так далі. Всім лопаткам була надана така форма, що перетин міжлопаткових каналів зменшувався за напрямом закінчення пари. Лопатки ніби утворювали насаджені на вал сопла, з яких, розширюючись, спливала пара. Тут використовувалася як активна, і реактивна його сила. Обертаючись, усі колеса обертали вал турбіни. Зовні пристрій був поміщений у міцний кожух. В 1889 вже близько трьохсот таких турбін використовувалося для вироблення електроенергії, а в 1899 в Ельберфельді була побудована перша електростанція з паровими турбінами Парсонса. Тим часом, Парсонс намагався розширити сферу застосування свого винаходу. В 1894 він побудував досвідчене судно "Турбінія" з приводом від парової турбіни. На випробуваннях воно продемонструвало рекордну швидкість 60 км/год. Після цього парові турбіни стали встановлювати у багатьох швидкохідних судах. Автор: Рижов К.В.
▪ Прискорювач заряджених частинок ▪ Двигун газовий та бензиновий
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ розділ сайту Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори. Добірка статей ▪ стаття Чим гірше, тим краще. Крилатий вислів ▪ стаття Що таке теплий фронт? Детальна відповідь ▪ стаття Бірючина звичайна. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Індикатор напруги на світлодіодах Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Капілярність та сірник. Фізичний експеримент
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page