Co je to turbína? Druhy turbín. Zařízení a princip činnosti turbíny

V tomto článku se podíváme na odpověď na otázku, co je turbína. Zde čtenář najde informace o jeho charakteristikách, typech a metodách lidského vykořisťování a také o historických informacích týkajících se vývoje tohoto mechanického zařízení.

Úvod

Co je to turbína a jak to funguje? Jedná se o scapulární systém (stroj), který je zapojen do konverze energie: interní a / nebo kinetiky. Tento zdroj dává pracovnímu tělu a umožňuje hřídelům provádět své mechanické účely. Listy jsou ovlivněny proudem pracovní tekutiny, která je upevněna kolem obvodu rotorů. To také vede k jejich pohybu.

Může být používán jako turbína elektráren (jaderné elektrárny, tepelné elektrárny, vodní elektrárny), fragment pohonů pro různé druhy dopravy a může také sloužit jako nedílná součást hydraulických čerpadel a motorů s plynovou turbínou. Reálný energetický průmysl nemůže bez těchto zařízení. Typ rotace přenosu tepla turbíny v tepelných elektrárnách má vysoký výkon, je velmi energeticky náročný. To umožňuje osobě použít různé zdroje v poměrně malých množstvích ve srovnání s množstvím vyrobené elektřiny.

Historická data

Mnoho pokusů o vytvoření zařízení podobného moderní turbíně bylo vyrobeno dlouho před jeho plnohodnotným vzhledem, které získal v pozdních devatenáctém století. První pokus patří Alexandru Heronovi (1. století nl).

I. Linde tvrdil, že se v 19. století stalo množství plánů a projektů, které umožnily osobě překročit "hmotné potíže", které brání realizaci a vytváření takového zařízení. Hlavní události těch let byly vývoj termodynamické vědy, stejně jako hutní a strojírenský průmysl. Na konci 19. století dva vědci, jednotlivě a nezávisle, byli schopni vytvořit parní turbínu vhodnou pro různé průmyslové odvětví. Tito byli Gustav Laval ze Švédska a Charles Parsons z Británie.

Chronologická data událostí

A teď se podívejme na některé události související historie vynálezu turbíny :

• V 1. c. n e. Geron z Alexandrie se pokusil vytvořit parní turbínu, ale po několik století po ní nebyl studován kvůli chybnému názoru o neúspěchu myšlenky.
• V roce 1500 najdete zmínku o "kouřovém deštníku" - zařízení, které zvedá horký vzduch proudí z plamene přes lopatky, které jsou vzájemně spojeny a otáčejí špíz.
• Giovanni Branca v roce 1629 byl vytvořením turbíny, jejíž čepele byly zvednuty díky působení silného proudového páru.
• V roce 1791 získal John Barber z Anglie právo vlastnit patent, což mu umožnilo stát se prvním majitelem a tvůrcem moderní plynové turbíny.
• Vodní turbíny byly poprvé vytvořeny v roce 1832 francouzským vědcem Burden.
• V roce 1894 byla myšlenka na loď poháněnou parní turbínou patentována a stal se majitelem Sir C. Parsons.
• 1903: Egidus Elling z Norska navrhl první svého druhu plynový turbínový systém, který byl schopen přenášet více energie než vynaložit na vnitřní údržbu součástí samotné turbíny. Tato technologie byla významným průlomem těch časů. Problémy byly způsobeny nedostatečnou úrovní vývoje termodynamických znalostí, nicméně byly překonány.
• V roce 1913 získal Nikola Tesla patent na turbínu pracující na základě efektu hraniční vrstvy.
• 1920: praktická teorie proudění plynu kanály umožňující formulovat jasná data pro vývoj teoretického chápání procesu toku, ve kterém se plyn pohybuje podél aerodynamické roviny. Tuto práci provedl Dr. A. A. Griffitz.
• Pro leteckou turbínu proudový pohon byl vytvořen sirem F. Whittlem a motor byl úspěšně testován v dubnu 1937.

Díla Gustava Lavala

Prvním tvůrcem parní turbíny byl Gustav Laval, vynálezce původně ze Švédska. Existuje názor, že touha poskytnout samoobslužný odlučovač mléka s mechanickým působením, prováděný bez přímého zásahu člověka, ho vedl k navržení takového mechanismu. Motory v té době neumožnily vytvořit potřebnou rychlost otáčení.

Pracovní těleso stroje Laval sloužilo jako pára. V roce 1889 přidal turbínové trysky, které daly kuželové expandéry. Jeho práce se stala inženýrským průlomem a to je jasné, protože analýza velikosti zatížení, která byla umístěna na oběžném kole, ukazuje, že je to superstrý. Takovýto dopad, i při nejmenším rušení, by vedl k selhání zachování těžiště a způsobilo by okamžité problémy s ložisky. Vynálezce se tomuto problému vyhnul použitím tenké osy, která se otáčejí.

Charles Parsons a jeho práce

Charlesovi Parsonsovi byl udělen patent na vynález prvé vícestupňové turbíny a on to udělal v roce 1884. Funkce mechanismu spustila zařízení elektrického generátoru. O rok později, v roce 1885, změnil vlastní verzi, která začala být široce distribuována a používána v elektrárnách. Zařízení mělo vyrovnávací zařízení, které bylo vytvořeno z korun, s turbínovými lopaty, které byly posílány opačným směrem. Koruny samy zůstaly nehybné. Mechanismus měl tři stupně s různými tlaky a geometrickými parametry lopatek, stejně jako způsoby, jak je stanovit. Turbína využívala jak aktivní, tak reaktivní výkon.

Zařízení s turbínou

Nyní se zamyslíme nad tím, co je turbína, a ponoříme se do mechanismu její činnosti.

Turbínový stupeň je tvořen dvěma hlavními částmi:

1. Oběžné kolo (lopatky na rotoru, které přímo vytvářejí rotaci);
2. Mechanizmus trysek (startovací lopatky, zodpovědné za otáčení pracovní tekutiny, které poskytnou průtoku požadovaný úhel k útoku ve vztahu k oběžnému kola).

V závislosti na směru proudění mohou být pracovní díly rozděleny do axiálních a radiálních turbínových mechanismů. Při prvním toku p. t. se pohybuje ve směru podél osy turbíny. Radiálně nazývaná turbína, ve které je tok směrován kolmo k hrubé ose.

Počet obrysů umožňuje rozdělit tyto mechanismy na jeden, dva a tři okruhy. Někdy lze nalézt turbíny se čtyřmi nebo pěti okruhy, což je velmi vzácné. Turbínové zařízení s více okruhy umožňuje použít velké rozdíly v tepelných rozdílech entalpie. To je způsobeno umístěním velkého počtu stupňů s různým tlakem a také ovlivňuje výkon turbíny.

Podle počtu šachet lze rozlišit jedno, dvě a někdy i tři hřídelové turbíny. Jsou spojeny se společnými parametry tepelných jevů nebo s převodovkou. Hřídele mohou být souosé a rovnoběžné.

Zařízení a princip činnosti turbíny jsou následující: v místech, kde hřídel prochází stěnami skříně, dochází ke zesílení, která zabraňuje úniku pracovní tekutiny směrem ven a vzduch se nasává do skříně.

Přední konec hřídele je vybaven limitním regulátorem, který v případě potřeby automaticky zastaví turbínu. K tomu dochází například v důsledku zvýšení frekvence otáčení, což je pro konkrétní zařízení přípustné.

Přepracování plynové energie

Co je to turbína? Obecně jde o stroj, jehož cílem je přeměnit energii na práci. Existuje několik typů a jedna z nich je plynová turbína.

Zařízení s plynovou turbínou je založeno na přeměně energetického potenciálu plynu ve stlačeném nebo zahřátém stavu na práci, kterou hřídelový mechanismus provádí. Hlavními prvky jsou rotor a stator. Vyhledá svou aplikaci jako součást plynové turbíny GTU a PSU.

Mechanismus plynových turbin

Provoz turbíny se provádí, když tryskový přístroj prochází plyny pod tlakem do těla na místa, kde je malá. V tomto případě se molekuly plynu expandují a urychlují. Pak padnou na povrch pracovních lopatek a dávají jim procento své kinetické energie. Je zde zpráva o točivém momentu lopatek.

Mechanické uspořádání plynové turbíny může být mnohem jednodušší než vratný motor s vnitřním spalováním. Moderní proudové turbodmychadlo může mít několik šachet a stovky lopatek na startéru a na hřídeli. Příkladem by byly letecké turbíny. Jejich charakteristikou je také přítomnost komplexního uspořádání potrubí, výměníků tepla a komor určených ke spalování.

Oba radiální a axiální ložiska jsou kritickým prvkem tohoto vývoje. Tradičně používané hydrodynamické nebo olejem chlazené kuličkové ložiska, ale brzy se procházely kolem vzduchu. Do dnešního dne se používají k vytváření mikroturbínů.

Tepelné motory

Tepelná turbína přemění práce parní na mechanickou. Uvnitř transformace vzniká transformace potenciální energie pára ve vytápěném a stlačeném stavu v kinetické formě. Druhá z nich je zase převedena na mechanickou a způsobuje otáčení hřídele.

Příjem páry probíhá prostřednictvím zařízení s parním kotlem a je směrován na každou zakřivenou čepel upevněnou kolem obvodu rotoru. Dále se na ni působí pára a všechny lopatky dohromady způsobují otáčení rotoru. Parní turbína je součástí odborné školy. Jednotka turbíny je tvořena kombinací práce parní turbíny a elektrického generátoru.

Hlavní část parního stroje

Parní mechanismy se vytvářejí stejně jako plyn, pomocí rotoru a statoru. Na první je nože schopné pohybu fixní a na poslední - neschopné.

Průtok proudí v souladu s axiálním nebo radiálním tvarem v závislosti na typu směru proudění páry. Axiální tvar je charakterizován posunem dvojice obvodových os, které má turbína. Radiální turbína má toky par, které se pohybují kolmo. V tomto případě jsou lopatky uspořádány rovnoběžně s osou, podél které probíhá otáčení. Může mít od jednoho do pěti válců. Počet hřídelů se také může lišit. Existují zařízení, která mají jeden, dva nebo tři hřídele.

Skříň je pevná část, která se nazývá stator. Má několik vrubů, do kterých jsou instalovány membrány, s konektory odpovídající rovině konektoru skříně turbíny. Na svém obvodu jsou umístěny řady kanálů (roštů) trysek, které jsou tvořeny zakřivenými lopatkami uloženými v membráně nebo svařenými k této membráně.

Turbodmychadlo

Existuje mechanismus, který používá odpadní plyny ke zvýšení tlaku v prostoru vstupní komory. Taková jednotka se nazývá turbodmychadlo.

Hlavní části jsou představeny docentrálním nebo axiálním kompresorem a plynovou turbínou, která je nezbytná pro uvedení do provozu. Má jednu hřídel. Hlavní funkcí je zvýšení tlaku vyvíjeného pracovní tekutinou. To je možné díky zahřívání motoru s plynovou turbínou provozem samotného kompresoru, který získává energii v důsledku turbíny.

Na závěr

Nyní má čtenář obecné znalosti o zařízení, principu fungování, mechanismu působení, metodách provozu turbín. Rovněž přezkoumala specifické typy turbín, které se liší typem pracovního těla, a historické informace ukazující obecný vývoj těchto mechanismů. Shrnutí, můžeme říci, že turbíny jsou zařízení, která přeměňují energii. Pokusy o jejich vytvoření byly dány dlouho před naší dobou. V současné době jsou v mnoha průmyslových odvětvích široce využívány člověkem, což značně zjednodušuje proces práce, zvyšuje produktivitu a umožňuje provádět mechanická opatření, která dříve nebyla pro lidstvo přístupná.