Kaj je turbina? Vrste turbin. Naprava in princip delovanja turbine

V tem članku si bomo ogledali odgovor na vprašanje, kaj je turbina. Tukaj bo bralec našel informacije o svojih značilnostih, vrstah in metodah človekovega izkoriščanja ter upošteval zgodovinske informacije o razvoju te mehanske naprave.

Uvod

Kaj je turbina in kako deluje? To je skapularni sistem (stroj), ki je vključen v pretvorbo energije: notranje in / ali kinetično. Ta vir daje delovnemu telesu in omogoča, da gred opravi svoj mehanski namen. Na lopatice vpliva curek delovne tekočine, ki je pritrjen okoli oboda rotorjev. Prav tako vodi do njihovega gibanja.

Uporablja se lahko kot turbina elektrarne (jedrske elektrarne, termoelektrarne, hidroelektrarne), del pogonov za različne vrste prevoza in lahko služi kot sestavni del hidravličnih črpalk in plinskih turbin. Realna energetska industrija ne more brez teh naprav. Vrsta rotacije prenosa toplote turbine v termoelektrarnah ima visoko zmogljivost, je zelo energetsko intenzivna. To omogoča osebi, da uporablja različne vire v relativno majhnih količinah v primerjavi s količino proizvedene električne energije.

Zgodovinski podatki

Številni poskusi, da bi ustvarili napravo, podobno sodobni turbini, so nastali že dolgo pred njenim popolnim videzom, ki ga je pridobila v poznem devetnajstem stoletju. Prvi poskus pripada čaplju Aleksandrije (I. stoletje).

I. V. Linde je trdil, da se je v 19. stoletju rodilo množica načrtov in projektov, ki so omogočili, da je človek presegel "materialne težave", ki ovirajo izvajanje in ustvarjanje takšne opreme. Glavni dogodki teh let so bili razvoj termodinamične znanosti, metalurške in inženirske industrije. Konec XIX. Stoletja sta dva znanstvenika, samostojno in samostojno, lahko ustvarila parno turbino, primerno za različne industrije. To so bili Gustav Laval iz Švedske in Charles Parsons iz Britanije.

Kronološki podatki o dogodkih

Zdaj pa si poglejmo nekatere dogodke, povezane z zgodovino izuma turbine :

• V 1.st. n e. Čaplja iz Aleksandrije je poskušala ustvariti parno turbino, vendar je bila nekaj stoletij po tem napačnem mnenju, da je zamisel nevzdržna.
• V 1500, lahko najdete omembo "dim dežnik" - naprava, ki dvigne toplega zraka teče iz plamena skozi rezila povezana med seboj in vrtenje nabodala.
• Giovanni Branca je leta 1629 ustvaril turbino, katere rezila so se dvignila zaradi delovanja močnega curka pare.
• Leta 1791 je John Barber, ki prihaja iz Anglije, pridobil pravico do lastnega patenta, kar mu je omogočilo, da je postal prvi lastnik in ustvarjalec sodobne plinske turbine.
• Vodne turbine je leta 1832 prvič ustvaril francoski znanstvenik Burden.
• Zamisel o ladji, ki jo je vodila parna turbina, je bila leta 1894 patentirana in sir C. Parsons je postal njen lastnik.
• 1903: Egidius Elling iz Norveške je oblikoval prvi tovrstni plinski turbinski sistem, ki je lahko prenesel več energije kot porabiti za notranje vzdrževanje komponent same turbine. Ta tehnologija je bila pomemben preboj teh časov. Težave so povzročile nezadostna stopnja razvoja termodinamičnega znanja, vendar so jih premagali.
• Leta 1913 je Nikola Tesla dobil patent za turbino, ki deluje na podlagi mejne plasti.
• 1920: praktična teorija pretoka plina skozi kanale je omogočila oblikovanje jasnih podatkov za razvoj teoretičnega razumevanja procesa toka, v katerem se plin giblje vzdolž aerodinamične ravnine. To delo je opravil dr. A. A. Griffitz.
• Za turbino zrakoplova reaktivni pogon je ustvaril Sir F. Whittle, motor pa je bil uspešno preskušen aprila 1937.

Dela Gustava Lavala

Prvi ustvarjalec parne turbine je bil Gustav Laval, izumitelj iz Švedske. Obstaja mnenje, da je želja, da bi zagotovili samodejni separator mleka z mehanskim delovanjem, ki se izvaja brez neposrednega človeškega posredovanja, privedla do zasnove takšnega mehanizma. Tisti časovni motorji niso omogočali potrebne hitrosti vrtenja.

Delovno telo v stroju Laval je služilo kot para. Leta 1889 je naredil dodatek turbinskih šob, ki so postavile stožčaste ekspanderje. Njegovo delo je postalo inženirski preboj, in to je jasno, ker analiza velikosti obremenitve, ki je bila nameščena na rotorju, kaže, da je bila to izjemno močna. Takšen učinek, tudi z najmanjšimi motnjami, bi povzročil neuspeh pri ohranjanju težišča in povzročil takojšnje težave z ležaji. Izumitelj se je lahko izognil takšnemu problemu z uporabo tanke osi, ki se je med vrtenjem upogibal.

Charles Parsons in njegovo delo

Charlesu Parsonsu je bil podeljen patent za izum prve večstopenjske turbine, ki jo je naredil leta 1884. Delovanje mehanizma je sprožilo napravo električnega generatorja. Leto kasneje, leta 1885, je spremenil svojo različico, ki se je začela razširjati in uporabljati v elektrarnah. Naprava je imela napravo za izravnavanje, ki je bila oblikovana iz kron, z lopatami za turbine, ki so bile poslane v nasprotno smer. Tudi same krone so ostale nepremične. Mehanizem je imel 3 stopnje z različnimi tlaki in geometrijskimi parametri rezil ter načini za njihovo vzpostavitev. Turbina je uporabljala tako aktivno kot reaktivno moč.

Turbinska naprava

Zdaj bomo preučili vprašanje, kaj je turbina, ki se ukvarja z mehanizmom njenega delovanja.

Turbino stopnjo tvorita dva glavna dela:

1. Tekač (lopatice na rotorju, ki neposredno ustvarjajo vrtenje);
2. Mehanizem šob (lopatice zaganjalnika, ki so odgovorne za vrtenje delovne tekočine, ki bo pretoku dala želeni kot v napadu glede na tekač).

Glede na smer pretoka lahko delovna telesa delimo na aksialne in radialne turbinske mehanizme. Pri prvem toku str. t se premika v smeri vzdolž osi turbine. Radialna turbina, v kateri je tok usmerjen pravokotno na bruto os.

Število kontur omogoča razdelitev takih mehanizmov v eno-, dvo- in trikrožno. Včasih je mogoče najti turbine s štirimi ali petimi vezji, vendar je to izjemno redko. Večtočkovna turbinska naprava omogoča uporabo velikih skokov v toplotnih razlikah entalpije. To je posledica postavitve velikega števila stopenj z različnim tlakom in vpliva tudi na moč turbine.

Glede na število jaškov je mogoče ločiti eno, dve in včasih tri-gredne turbine. Povezani so s skupnimi parametri toplotnih pojavov ali zobniškim mehanizmom. Gredi so lahko koaksialne in vzporedne.

Naprava in princip delovanja turbine sta naslednja: na mestih, kjer gred prehaja skozi stene ohišja, obstajajo odebelitve, ki preprečujejo iztekanje delovne tekočine v zunanjost, zrak pa se vsesa v ohišje.

Sprednji del gredi je opremljen z mejnim regulatorjem, ki bo po potrebi samodejno zaustavil turbino. To se na primer zgodi zaradi povečanja frekvence vrtenja, ki je dovoljena za določeno napravo.

Pretvorba energije plina

Kaj je turbina? Na splošno gre za stroj, katerega namen je pretvoriti energijo v delo. Obstaja več vrst, ena izmed njih pa je plinska turbina.

Plinska turbinska naprava temelji na prenosu energetskega potenciala plina v stisnjenem ali segretem stanju v delo, ki ga opravlja gredni mehanizem. Glavni elementi so rotor in stator. Ugotavlja svojo vlogo kot del plinski turbinski motor GTU in PSU.

Mehanizem za plinske turbine

Delovanje turbine se izvede, ko naprava šobe preide plinove pod tlak v telo, na mesta, kjer je majhna. V tem primeru se molekule plina širijo in pospešujejo. Nato padejo na površino delovnih lopatic in jim dajo odstotek kinetičnega naboja energije. Obstaja sporočilo o navoru rezil.

Mehanska razporeditev plinske turbine je lahko veliko enostavnejša kot batni motor z notranjim zgorevanjem. Sodobni turboreaktivni motorji imajo lahko več gredi in več sto rezil na zaganjalniku in na gredi. Primer bi lahko bile turbine na letalu. Njihova značilnost je tudi prisotnost kompleksnega sistema razporeditve cevovoda, toplotnih izmenjevalnikov in komor, namenjenih zgorevanju.

Radialni in potisni ležaji so ključnega pomena pri tem razvoju. Tradicionalno so se uporabljali hidrodinamični ali oljno hlajeni ležaji v obliki krogle, vendar so se kmalu spustili okoli zraka. Do danes se uporabljajo za ustvarjanje mikroturbin.

Toplotni motorji

Toplotna turbina pretvarja delo, ki ga opravlja s paro, v mehansko. V notranjosti skapularja se pojavi transformacija potencialne energije pare v ogrevanem in stisnjenem stanju v kinetični obliki. Slednje se nato pretvori v mehansko in povzroči vrtenje gredi.

Prejem pare poteka preko parnega kotla in je usmerjen na vsako ukrivljeno rezilo, ki je nameščeno okoli oboda rotorja. Nato pa na njo deluje para in vse skupaj rezila povzročijo vrtenje rotorja. Parna turbina je element poklicne šole. Turbinska enota se tvori z združevanjem dela parne turbine in električnega generatorja.

Glavni del parnega stroja

Oblikujejo se tudi parni mehanizmi in plin s pomočjo rotorja in statorja. Na prvem so pritrjena rezila, ki so sposobna gibanja, in na zadnji - nesposobna.

Pretok teče v skladu z aksialno ali radialno obliko, odvisno od vrste smeri pretoka pare. Za aksialno obliko je značilen premik para osnih obodov, ki jih ima turbina. Radialna turbina ima parne tokove, ki se premikajo pravokotno. V tem primeru so lopatice razporejene vzporedno z osjo, po kateri poteka vrtenje. Lahko ima od enega do pet valjev. Število gredi se lahko spreminja. Obstajajo naprave, ki imajo eno, dve ali tri gredi.

Ohišje je fiksni del, ki se imenuje stator. Ima številne zareze, v katere so nameščene membrane, s priključki, ki ustrezajo ravnini priključka ohišja turbine. Na njihovem robu je nameščenih več šobnih kanalov (rešetk), ki so oblikovani z ukrivljenimi rezili, vgrajenimi v diafragmo ali na njih varjeni.

Turbopolnilnik

Obstaja mehanizem, ki uporablja odpadne pline za povečanje tlaka v prostoru vstopne komore. Takšna enota se imenuje turbopolnilnik.

Glavni deli so predstavljeni z docentralnim ali aksialnim kompresorjem in plinsko turbino, ki je potrebna za njeno delovanje. Ima eno gred. Glavna funkcija je povečati pritisk, ki ga povzroča delovna tekočina. To je mogoče zaradi segrevanja plinskoturbinskega motorja zaradi delovanja samega kompresorja, ki pridobiva moč zaradi turbine.

Za zaključek

Sedaj ima bralec splošno razumevanje naprave, principa delovanja, mehanizma delovanja, metod delovanja turbin. Pregledal je tudi posebne vrste turbin, ki se razlikujejo glede na vrsto delovnega telesa, in zgodovinske informacije, ki kažejo splošen potek razvoja teh mehanizmov. Če povzamemo, lahko rečemo, da so turbine naprave, ki pretvarjajo energijo. Poskusi, da bi jih ustvarili, so nastali že pred našo dobo. Trenutno so široko uporabljajo človek v različnih panogah, kar močno poenostavlja proces dela, povečuje produktivnost in omogoča izvajanje mehanskih dejanj, ki so bila pred tem nedostopna človeštvu.