Što je turbina? Vrste turbina. Uređaj i princip rada turbine

U ovom članku pogledat ćemo odgovor na pitanje što je turbina. Ovdje će čitatelj pronaći informacije o njegovim karakteristikama, vrstama i metodama ljudske eksploatacije, kao i uzeti u obzir povijesne informacije vezane uz razvoj ovog mehaničkog uređaja.

uvod

Što je turbina i kako radi? To je skapularni sustav (stroj) koji je uključen u konverziju energije: unutarnje i / ili kinetički. Ovaj resurs daje radnom tijelu i omogućava osovini da obavlja svoju mehaničku svrhu. Lopatice su pod utjecajem mlaza radnog fluida koji je fiksiran oko oboda rotora. To također vodi njihovom kretanju.

Može se koristiti kao turbina elektrana (nuklearne elektrane, termoelektrane, hidroelektrane), fragment pogona za različite vrste transporta, a može služiti i kao sastavni dio hidrauličnih pumpi i plinskih turbina. Stvarna energetska industrija ne može bez tih uređaja. Vrsta rotacije prijenosa topline turbine u termoelektranama, ima visoke performanse, vrlo je energetski intenzivna. To omogućuje osobi da koristi različite resurse u relativno malim količinama, u usporedbi s količinom proizvedene električne energije.

Povijesni podaci

Mnogi pokušaji da se napravi uređaj sličan modernoj turbini, napravljeni su mnogo prije njegovog punog izgleda, koji je stekao krajem devetnaestog stoljeća. Prvi pokušaj pripada čaplju Aleksandrije (1. stoljeće).

I. V. Linde je tvrdio da je u 19. stoljeću nastalo mnoštvo planova i projekata koji su omogućili osobi da nadmaši "materijalne poteškoće" koje ometaju provedbu i stvaranje takve opreme. Glavni događaji tih godina bili su razvoj termodinamičke znanosti, kao i metalurške i inženjerske industrije. Krajem XIX. Stoljeća dva znanstvenika, pojedinačno i samostalno, uspjela su stvoriti parnu turbinu pogodnu za različite industrije. To su bili Gustav Laval iz Švedske i Charles Parsons iz Britanije.

Kronološki podaci o događajima

A sada pogledajmo neke događaje vezane uz povijesti izuma turbine :

• U 1. st. br. e. Aleksandrijska čaplja pokušala je stvoriti parnu turbinu, ali nekoliko stoljeća nakon toga nije proučavana zbog pogrešnog mišljenja da je ideja neodrživa.
• U 1500, možete pronaći spomenuti "dim kišobran" - uređaj koji podiže vrući zrak teče iz plamena kroz lopatice spojene jedna s drugom i rotirajući ražanj.
• Giovanni Branca 1629. bio je stvaranje turbine, čije su lopatice podignute zbog djelovanja jakog mlaza pare.
• Godine 1791. John Barber iz Engleske dobio je pravo posjedovanja patenta, što mu je omogućilo da postane prvi vlasnik i tvorac moderne plinske turbine.
• Vodene turbine prvi put je 1832. stvorio francuski znanstvenik Burden.
• Godine 1894. patentirana je zamisao o brodu koji je vozio parna turbina, a sir C. Parsons postao je njegov vlasnik.
• 1903: Egidius Elling iz Norveške dizajnirao je prvi od svojih sustava plinskih turbina, koji je mogao prenositi više energije nego trošiti na unutarnje održavanje komponenti same turbine. Ova tehnologija bila je značajan proboj tih vremena. Problemi su bili uzrokovani nedovoljnom razinom razvoja termodinamičkog znanja, no oni su prevladani.
• Godine 1913. Nikola Tesla dobio je patent za turbinu koja radi na temelju efekta graničnog sloja.
• 1920: praktična teorija protoka plina kroz kanale dopušta formuliranje jasnih podataka za razvoj teoretskog razumijevanja procesa toka u kojem se plin kreće duž aerodinamičke ravnine. Taj je rad uradio dr. A. A. Griffitz.
• Za turbinu zrakoplova mlazni pogon stvorio je Sir F. Whittle, a motor je uspješno testiran u travnju 1937.

Djela Gustava Lavala

Prvi tvorac parne turbine bio je Gustav Laval, izumitelj podrijetlom iz Švedske. Postoji mišljenje da je želja da se napravi separator mlijeka s mehaničkim djelovanjem, koja se izvodi bez izravne ljudske intervencije, dovela do oblikovanja takvog mehanizma. Tadašnji motori nisu dopuštali stvaranje potrebne brzine vrtnje.

Radno tijelo u stroju Laval služilo je kao para. Godine 1889. napravio je dodatak turbinskih mlaznica, koje su stavljale konusne ekspandere. Njegov rad je postao inženjerski proboj, i to je jasno, jer analiza veličine tereta koji je stavljen na rotor pokazuje da je to bilo vrlo snažno. Takav utjecaj, čak i uz najmanji poremećaj, doveo bi do neuspjeha u zadržavanju težišta i uzrokovao trenutne probleme s ležajevima. Izumitelj je mogao izbjeći takav problem koristeći tanku os, savijajući se za vrijeme rotacije.

Charles Parsons i njegov rad

Charles Parsons dobio je patent za izum prve višestupanjske turbine, a to je učinio 1884. godine. Rad mehanizma pokrenuo je uređaj električnog generatora. Godinu dana kasnije, 1885., izmijenio je vlastitu verziju, koja se počela širiti i koristiti u elektranama. Uređaj je imao uređaj za izravnavanje, koji je formiran od krunica, s lopaticama za turbine, koje su poslane u suprotnom smjeru. I same krune su ostale nepokretne. Mehanizam je imao 3 stupnja s različitim tlakovima i geometrijskim parametrima lopatica, kao i načine njihovog uspostavljanja. Turbina je koristila i aktivnu i reaktivnu snagu.

Turbinska naprava

Sada ćemo razmotriti pitanje o tome što je turbina, ulazeći u mehanizam njezina djelovanja.

Stupanj turbine se sastoji od dva glavna dijela:

1. Impeler (lopatice na rotoru, koje izravno stvaraju rotaciju);
2. Mehanizam mlaznice (startni noževi, odgovorni za rotaciju radnog medija, koji će protoku dati željeni kut u napadu u odnosu na impeler).

Ovisno o smjeru protoka, radna tijela mogu se podijeliti na aksijalne i radijalne turbinske mehanizme. Na prvom toku str. t se kreće u smjeru duž osi turbine. Radijalna turbina, u kojoj je protok usmjeren okomito na bruto os.

Broj kontura omogućuje da se takvi mehanizmi podijele u jedno-, dvo- i tro-krugovi. Ponekad se mogu naći turbine s četiri ili pet krugova, ali to je iznimno rijetko. Višestruki turbinski uređaj omogućuje korištenje velikih skokova toplinskih razlika entalpije. To je zbog postavljanja velikog broja stupnjeva s različitim tlakom, a također utječe na snagu turbine.

Prema broju osovina mogu se razlikovati jedna, dvije, a ponekad i troosovinske turbine. Oni su povezani sa zajedničkim parametrima toplinskih pojava ili zupčastim mehanizmom. Osovine mogu biti koaksijalne i paralelne.

Uređaj i princip rada turbine su sljedeći: na mjestima gdje osovina prolazi kroz zidove kućišta, postoje sredstva za zgušnjavanje koja sprečavaju istjecanje radnog fluida izvana, a zrak je usisan u kućište.

Prednji dio vratila je opremljen graničnim regulatorom, koji će, ako je potrebno, automatski zaustaviti turbinu. To se događa, na primjer, kao rezultat povećanja frekvencije rotacije, što je dopušteno za određeni uređaj.

Pretvorba energije plina

Što je turbina? Općenito, riječ je o stroju čija je svrha pretvoriti energiju u rad. Ima ih nekoliko vrsta, a jedna od njih je plinska turbina.

Uređaj plinske turbine temelji se na prevođenju energetskog potencijala plina u komprimiranom ili zagrijanom stanju u rad koji izvršava mehanizam vratila. Glavni elementi su rotor i stator. Nalazi svoju primjenu kao dio plinski turbinski motor GTU i PSU.

Mehanizam plinske turbine

Rad turbine se provodi kada aparat za mlaznice propušta plinove pod tlakom u tijelo, do mjesta gdje je mali. U ovom slučaju, molekule plina se šire i ubrzavaju. Zatim padaju na površinu radnih lopatica i daju im postotak kinetičkog naboja energije. Postoji poruka okretnog momenta lopatica.

Mehanički raspored plinske turbine može biti mnogo jednostavniji od klipnog motora s unutarnjim izgaranjem. Moderni turboreaktivni motori mogu imati nekoliko osovina i stotine lopatica na starteru i na vratilu. Primjer bi bile turbine zrakoplova. Njihova karakteristika je i prisutnost složenog sustava rasporeda cjevovoda, izmjenjivača topline i komora namijenjenih izgaranju.

I radijalni i potisni ležajevi su ključni element u tom razvoju. Tradicionalno su se koristili hidrodinamički ili uljno hlađeni ležajevi u obliku kugle, ali su ubrzo krenuli oko zraka. Do danas se koriste za stvaranje mikroturbina.

Toplinski motori

Toplinska turbina pretvara rad koji se izvodi parom u mehanički. Unutar skapulara dolazi do transformacije potencijalne energije para u zagrijanom i komprimiranom stanju u kinetičkom obliku. Potonji se pretvara u mehanički i uzrokuje rotaciju osovine.

Primanje pare dolazi kroz parni kotao i usmjereno je na svaku zakrivljenu oštricu koja je fiksirana oko oboda rotora. Zatim na nju djeluje para, a sve zajedno oštrice uzrokuju rotaciju rotora. Parna turbina je element strukovne škole. Turbinska jedinica se oblikuje kombiniranjem rada parne turbine i električnog generatora.

Glavni dio parnog stroja

Formiraju se parni mehanizmi, kao i plin, uz pomoć rotora i statora. Na prvoj, oštrice koje su sposobne za kretanje su fiksne, a na posljednjem - nesposobne.

Protok teče u skladu s aksijalnim ili radijalnim oblikom, ovisno o vrsti smjera protoka pare. Aksijalni oblik karakterizira pomicanje para osi perimetra, koje posjeduje turbina. Radijalna turbina ima parne tokove koji se kreću okomito. U tom slučaju, lopatice su postavljene paralelno s osi uz koju se odvija rotacija. Može imati od jednog do pet cilindara. Broj vratila također može varirati. Postoje uređaji koji imaju jednu, dvije ili tri osovine.

Kućište je fiksni dio, koji se naziva stator. Ima brojne ureze u koje su postavljene dijafragme, s konektorima koji odgovaraju ravnini konektora kućišta turbine. Brojni kanali mlaznica (rešetke) smješteni su uzduž njihove periferije, koja su načinjena pomoću ukrivljenih noževa ugrađenih u dijafragmu ili zavarenih na nju.

turbopunjač

Postoji mehanizam koji koristi otpadne plinove za povećanje tlaka u prostoru ulazne komore. Takva se jedinica naziva turbopunjač.

Glavni dijelovi su docentralni ili aksijalni kompresor i plinska turbina, što je potrebno za njegovo puštanje u rad. Ima jednu osovinu. Glavna je funkcija povećati pritisak radnog fluida. To postaje moguće zbog zagrijavanja motora plinske turbine radom samog kompresora, koji dobiva snagu zbog turbine.

U zaključku

Sada čitatelj ima opće razumijevanje uređaja, principa rada, mehanizma djelovanja, metoda rada turbina. Također su razmotrene pojedine vrste turbina koje se razlikuju po vrsti radnog tijela i povijesne informacije koje pokazuju opći tijek razvoja tih mehanizama. Sumirajući, možemo reći da su turbine uređaji koji pretvaraju energiju. Pokušaji njihova stvaranja nastali su mnogo prije naše ere. Trenutno, oni su naširoko koristi čovjek u različitim industrijama, što uvelike pojednostavljuje proces rada, povećava produktivnost i omogućuje izvođenje mehaničkih akcija koje su prethodno bile nedostupne čovječanstvu.