Паровые турбины реферат заключение

Обновлено: 05.07.2024

Паровая турбина является силовым двигателем, в котором потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь преобразуется в механическую энергию вращения вала. Вал турбины непосредственно или при помощи зубчатой передачи соединяется с рабочей машиной. В зависимости от назначения рабочей машины паровая турбина может быть применена в самых различных областях промышленности: в энергетике, на транспорте, в морском и речном судоходстве и т.д.

Паровая турбина является основным типом двигателя на современной тепловой электростанции и в том числе атомной. Паровая турбина обладает большой быстроходностью, отличается сравнительно малыми размерами и массой и может быть построена на очень большую мощность (более 1000 МВт), превышающую мощность какой-либо другой машины. Вместе с тем у паровой турбины исключительно хорошие технико-экономические показатели: относительно небольшая удельная стоимость, высокие экономичность, надежность и ресурс работы, составляющий десятки лет.

Задачей данной работы является ознакомление с многообразием паровых турбин. Все многообразие современных паровых турбин можно классифицировать по 8 основным признакам:

1. По использованию в промышленности;

2. По числу ступеней;

3. По направлению потока пара;

4. По числу корпусов (цилиндров);

5. По принципу парораспределения;

6. По принципу действий пара;

7. По характеру теплового процесса;

8. По параметрам свежего пара;

Классификация паровых турбин

В зависимости от конструктивных особенностей, характера теплового процесса, параметров свежего и отработавшего пара и использования в промышленности существуют различные признаки классификации паровых турбин.

1. По использованию в промышленности все турбины делятся на:

а) транспортные турбины - турбины нестационарного типа с переменным числом оборотов; турбины этого типа применяются для привода гребных винтов крупных судов (судовые турбины) и на железнодорожном транспорте (турболокомотивы).

б) Стационарные паровые турбины - это турбины, сохраняющие при эксплуатации неизменным свое местоположение. Стационарные турбины в свою очередь подразделяются на:

1) Энергетические турбины - турбины стационарного типа с постоянным числом оборотов, предназначенные для привода электрических генераторов, включенных в энергосистему, и отпуска теплоты крупным потребителям, например (жилым районам, городам и т.д.). Их устанавливают на крупных ГРЭС, АЭС и ТЭЦ; Энергетические турбины характеризуются прежде всего большой мощностью, а их режим работы - практически постоянной частотой вращения. Подавляющее большинство энергетических турбин выполняют на номинальную частоту вращения 3000 1/мин. Их называют быстроходными. Для АЭС некоторые турбины выполняют тихоходными - на частоту вращения 1500 1/мин. [2]

2) Промышленные и вспомогательные турбины - турбины стационарного типа с переменным числом оборотов. Промышленные турбины служат для производства теплоты и электрической энергии, однако их главной целью является обслуживание промышленного предприятия, например металлургического, текстильного, химического и т.д. Часто чаткие турбины работают на мальмощную индивидуальную электрическую сеть, а иногда используются для привода агрегатов с переменной частотой вращения, например воздуходувок доменных печей. Мощность промышленных турбин существенно меньше, чем энергетических.

Вспомогательные турбины используются для обеспечения технологического процесса производства электроэнергии - обычно для привода питательных насосов, вентиляторов, воздуходувок котла и т.д.; [2]

2. По числу ступеней:

а) одноступенчатые турбины - с одной или несколькими ступенями скорости; эти турбины (обычно небольшой мощности) применяются главным образом для привода центробежных насосов, вентиляторов и других аналогичных механизмов;

б) многоступенчатые турбины активного и реактивного типов малой, средней и большой мощности. [1]

3. По направлению потока пара:

а) осевые турбины, в которых поток пара движется вдоль оси турбины;

б) радиальные турбины, в которых поток пара движется в плоскости, перпендикулярной оси вращения турбины; иногда одна или несколько последних ступеней мощных радиальных конденсационных турбин выполняются осевыми. Радиальные турбины в свою очередь подразделяются на имеющие неподвижные направляющие лопатки и на имеющие только вращающиеся рабочие лопатки.[1]

4. По числу корпусов (цилиндров):

а) однокорпусные (одноцилиндровые);

б) двухкорпусные (двухцилиндровые);

в) многокорпусные (многоцилиндровые).

Большинство турбин выполняют многоцилиндровыми. Это позволяет получить более высокую мощность в одном агрегате, что удешевляет и турбину и электростанцию. Наибольшее число цилиндров, из которых состоит современная турбина - 5. [2]

Многоцилиндровые турбины, у которых валы отдельных корпусов составляют продолжение один другого и присоединены к одному генератору, называются одновальными; турбины с параллельным расположением валов называются многовальными. В последнем случае каждый вал имеет свой генератор. [1]

5. По принципу парораспределения:

а) турбины с дроссельным парораспределением, у которых свежий пар поступает через один или несколько одновременно (в зависимости от развиваемой мощности) открывающихся клапанов, в настоящий момент не находят применения;

б) турбины с сопловым парораспределением, у которых свежий пар поступает через два или несколько последовательно открывающихся регулирующих клапанов;

в) турбины с обводным парораспределением, у которых, кроме подвода свежего пара к соплам первой ступени, имеется подвод свежего пара к одной, двум или даже трем промежуточным ступеням (устаревшие турбины).[1]

6. По принципу действий пара:

а) активные турбины, в которых потенциальная энергия пара превращается в кинетическую в каналах между неподвижными лопатками или в соплах, а на рабочих лопатках кинетическая энергия пара превращается в механическую работу; в применении к современным активным турбинам это понятие несколько условно, так как они работают с некоторой степенью реакции на рабочих лопатках, возрастающей от ступени к ступени по направлению хода пара, особенно в конденсационных турбинах. Турбины активного типа выполняются только осевыми;

б) реактивные турбины, в которых расширение пара в направляющих и рабочих каналах каждой ступени происходит примерно в одинаковой степени. Эти турбины могут быть как осевыми, так и радиальными, а последние в свою очередь могут исполняться как с неподвижными направляющими лопатками, так и с только вращающимися рабочими лопатками.

7. По характеру теплового процесса:

а) конденсационные турбины с регенерацией; в этих турбинах основной поток пара при давлении ниже атмосферного направляется в конденсатор. Так как скрытая теплота парообразования, выделяющаяся при конденсации отработавшего пара, у данного типа турбин полностью теряется, то для уменьшения этой потери из промежуточных ступеней турбины осуществляется частичный, нерегулируемый по давлению отбор1 пара для подогрева питательной воды; количество таких отборов бывает от 2—3 до 8—9 [1]. Главное назначение конденсационных турбин - обеспечивать производство электроэнергии, поэтому они являются основными агрегатами мощных ТЭС и АЭС (мощность крупных конденсационных турбоагрегатов достигает 1000-1200 Мвт)[2].

б) теплофикационные турбины с одним или двумя регулируемыми (по давлению) отборами пара из промежуточных ступеней для производственных и отопительных целей при частичном пропуске пара в конденсатор.[1] Они предназначены для выработки теплоты и электрической энергии. Турбина может иметь отопительный отбор для отопления зданий, предприятий и т.д., производственный отбор для технологических нужд промышленных предприятий а также и тот и другой отбор. [2].

в) турбины с противодавлением, тепло отработавшего пара которых используется для отопительных или производственных целей. В ней пар из последней ступени направляется не в конденсатор, а обычно производственному потребителю. К этому типу турбин, хотя и несколько условно, можно отнести также и турбины с ухудшенным вакуумом, у которых тепло отработавшего пара может использоваться для отопления, горячего водоразбора или технологических целей [1];

г) предвключенные турбины (это также турбины с противодавлением), но их отработавший пар используется для работы в турбинах среднего давления. Такие турбины обычно работают при высоких параметрах свежего пара и применяются при надстройке электростанций средних параметров с целью повышения экономичности их работы. Под надстройкой электростанции понимают установку на ней котлов высокого, сверхвысокого и сверхкритического давлений и предвключенных турбин в качестве блока высокого давления на базе существующей станции среднего давления;

д) турбины с противодавлением и регулируемым по давлению отбором пара из промежуточной ступени. Таким образом, главным назначением такой турбины является производство пара заданного давления (в пределах 0,3-3 Мпа).[2];

е) турбины мятого пара, использующие для выработки электроэнергии отработавший пар молотов, прессов и паровых поршневых машин;

1 Отбор пара - количество пара, которое отдается турбиной для внешнего теплового потребления, .т.е. сверх расхода на регенеративный подогрев питательной воды.[3]

ж) турбины двух и трех давлений с подводом отработавшего пара различных давлений к промежуточным ступеням турбины.

Т — теплофикационная с отопительным отбором пара;

П — теплофикационная с производственным отбором пара для промышленного потребителя;

ПТ — теплофикационная с производственным и отопительным регулируемыми отборами пара;

Р — с противодавлением;

ПР — теплофикационная с производственным отбором и противодавлением; ТР — теплофикационная с отопительным отбором и противодавлением;

ТК — теплофикационная с отопительным отбором и большой конденсационной мощностью;

КТ — теплофикационная с отопительными отборами нерегулируемого давления.

После буквы в обозначении указываются мощность турбины, МВт (если дробь, то в числителе номинальная, а в знаменателе максимальная мощность), а затем начальное давление пара перед стопорным клапаном турбины, МПа (кгс/см2 в старых обозначениях). Под чертой для турбин типов П, ПТ, Р и ПР указывается номинальное давление производственного отбора или противодавление, МПа (кгс/см2) [3].

8. По параметрам свежего пара1 :

а) турбины среднего давления, работающие на свежем паре с давлением 34,3 бар и температурой 435°С;

б) турбины повышенного давления, работающие на свежем паре с давлением 88 бар и температурой 535°С;

в) турбины высокого давления, работающие на свежем паре с давлением 127,5 бар и температурой 565°С, с промежуточным перегревом пара до температуры 565°С;

г) турбины сверхкритических параметров, работающие на свежем паре с давлением 235,5 бар и температурой 560°С с промежуточным перегревом пара до температуры 565°С. [1]

1 Свежий пар - пар перед стопорными клапанами турбины или цилиндра высокого давления многоцилиндровой паровой турбины[3]

Таким образом в реферате представлены основные классификационные признаки современных паровых турбин. Учтен их широкий спектр и техническое многообразие.

Шляхнин П.Н. Паровые и газовые турбины. Учебник для техникумов. Изд. 2-е, перераб. и доп., М., "Энергия", 1974. - 224с.

Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 640с.;

Паровые и газовые турбины атомных электростанций: Учеб. пособие для вузов/ Б.М. Трояновский, Г.А. Филиппов, А.Е. Булкин - М.: Энергоатомиздат, 1985 - 256с., ил.

Паровая турбина (фр. turbine от лат. turbo-вихрь, вращение) - это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь совершает механическую работу на валу.

Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение.

Паровая турбина является одним из элементов паротурбинной установки (ПТУ). Отдельные типы паровых турбин также предназначены для обеспечения потребителей тепла тепловой энергией.

Паровая турбина и электрогенератор составляют турбоагрегат.

Паротурбинные электростанции, вырабатывающие один вид энергии - электрическую, оснащают турбинами конденсационного типа и называют конденсационными электростанциями ( КЭС). [1]

Далее конденсационные турбины будут рассмотрены более подробно.

Современные конденсационные паровые турбины

Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум (отсюда возникло наименование). Конденсационные турбины бывают стационарными и транспортными.

Стационарные турбины изготавливаются на одном валу с генераторами переменного тока. Такие агрегаты называют турбогенераторами. Тепловые электростанции, на которых установлены конденсационные турбины, называются конденсационными электрическими станциями (КЭС). Основной конечный продукт таких электростанций - электроэнергия. Лишь небольшая часть тепловой энергии используется на собственные нужды электростанции и, иногда, для снабжения теплом близлежащего населённого пункта. Обычно это посёлок энергетиков. Доказано, что чем больше мощность турбогенератора, тем он экономичнее, и тем ниже стоимость 1 кВт установленной мощности. Поэтому на конденсационных электростанциях устанавливаются турбогенераторы повышенной мощности. [2]

Частота вращения ротора стационарного турбогенератора связана с частотой электрического тока 50 Герц. То есть на двухполюсных генераторах 3000 оборотов в минуту, на четырёхполюсных соответственно 1500 оборотов в минуту. Частота электрического тока вырабатываемой энергии является одним из главных показателей качества отпускаемой электроэнергии. Современные технологии позволяют поддерживать частоту вращения с точностью до трёх оборотов. Резкое падение электрической частоты влечёт за собой отключение от сети и аварийный останов энергоблока, в котором наблюдается подобный сбой.

В зависимости от назначения паровые турбины электростанций могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребность электростанции в электроэнергии. От базовых требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80%), от пиковых - возможность быстрого пуска и включения в работу, от турбин собственных нужд - особая надёжность в работе. Все паровые турбины для электростанций рассчитываются на 100 тыс. ч работы (до капитального ремонта).

Транспортные паровые турбины используются в качестве главных и вспомогательных двигателей на кораблях и судах. Неоднократно делались попытки применить паровые турбины на локомотивах, однако паротурбовозы распространения не получили. Для соединения быстроходных турбин с гребными винтами, требующими небольшой (от 100 до 500 об/мин) частоты вращения, применяют зубчатые редукторы. В отличие от стационарных турбин (кроме турбовоздуходувок), судовые работают с переменной частотой вращения, определяемой необходимой скоростью хода судна. [3]

Рис. 1. Схема работы конденсационной турбины

На рис.1. представлена принципиальная схема работы КЭС. Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который расположен на одном валу (4) с электрическим генератором (5). Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор (6), в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой (7) пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Бо́льшая часть полученной энергии используется для генерации электрического тока.

В СССР первая конденсационная турбина была построена на Ленинградском металлическом заводе в 1924. Это была турбина мощностью 2 МВт, работавшая на паре с начальным давлением 11кгс/см 2 и температурой 300°С; в 1970 там же была изготовлена одновальная конденсационная турбина мощностью 800 МВт с начальным давлением пара 240 кгс/см 2 и температурой 540°С. В 1973 создаётся одновальная конденсационная турбина мощностью 1200 МВт, с промежуточным перегревом пара, не имеющая аналогов в мировом турбостроении в то время. [4]

На рис.2 представлена схема современной конденсационной турбины в разрезе.

Рис.2. Многоступенчатая турбина.

4 - сопловые лопатки одной из ступеней

5 - рабочие лопатки одной из ступеней

Рис.3. Конденсационная турбина ЛМЗ (К-225-12,8). В разрезе.

Слева направо: Часть высокого давления (ЧВД), часть среднего давления (ЧСД), двухпоточная часть низкого давления (ЧНД)

Существует несколько видов современных паровых конденсационных турбин

Конденсационная турбина мощностью 50 МВт.

Чисто конденсационные турбины обладают рядом преимуществ, особенно при необходимости надежного источника энергии большой мощности и наличии поблизости недорогого топлива, такого как технологический побочный газ. Для увеличения теплового КПД турбины пар обычно отбирается из промежуточной ступени турбины для подогрева питательной воды.

Конденсационная паровая турбина с двойным отбором пара мощностью 50 МВт.

Конденсационные турбины с промежуточным отбором пара производят как технологический пар, так и электроэнергию. Технологический пар по мере необходимости может отбираться автоматически при одном или нескольких фиксированных значениях давления. Турбины такого типа отличает эксплуатационная гибкость, поскольку они обеспечивают необходимое количество технологического пара при постоянном давлении, производя при этом требуемое количество электроэнергии.

Конденсационная турбина с промежуточным отбором пара двойного давления мощностью 35 МВт

Турбины двойного давления приводятся в действие двумя и более потоками пара, поступающими на турбину независимо друг от друга. В агрегатах с двумя потоками пара можно выбрать оптимальные параметры пара независимо для каждого источника. Такой тип турбин может использоваться при установке дополнительного котла к уже имеющемуся, что является эффективным способом улучшения теплового КПД. [5]

Разработана высокотемпературная (800-850°С) паровая конденсационная турбина (Рис.5) мощностью 100кВт с числом оборотов в минуту 24000, в качестве топлива используются органическое, ядерное и водородное топливо, альтернативные источники энергии.

Современное турбостроение базируется на применении высоких и сверхвысоких параметров пара. Известно, что к. п. д. турбоустановки растет с повышением параметров свежего пара и развитием регенеративного подогрева питательной воды. Поэтому желательно повышать давление и температуру свежего пара до предельно возможных значений и увеличивать число отборов для подогрева питательной воды, а также использовать тепло отбираемого пара для технологических целей и подогрева сетевой воды в установках с подогревателями.

Предельно допустимая температура свежего пара лимитируется качеством металлов, применяемых в турбостроении, их стоимостью и технологией обработки.

Заключение

Таким образом, в реферате описаны основные области применения и некоторые принципы конструирования современных конденсационных паровых турбин. Представлена принципиальная схема конденсационной электростанции, с описанием происходящих процессов. В качестве примера были выбраны современные конденсационные турбины, производимые фирмой MitsubishiHeavyIndustries.

Список литературы

1. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: учебное пособие для вузов. - М.: Издательство МЭИ, 2002 г. - 540с.

2. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 640с.;

3. В.Я. Рыжкин, Тепловые электрические станции: Учебник для вузов/ под ред. В.Я. Гиршфельда. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 328 с.;

4. Вольдек А.И., Электрические машины, Л., 1974.

6. Шляхин П.Н. Паровые и газовые турбины. Учебник для техникумов. Изд.2-е, перераб. и доп., М., "Энергия", 1974

В наши дни тепловые двигатели получили широкое распространение, они работают всюду в самых различных отраслях народного хозяйства. Но до XVIII века единственным источником энергии в промышленности служили водяные силовые установки. Тогда все крупные фабрики и заводы строились по берегам рек. Одним из первых людей, взявшихся за создание теплового двигателя, был русский теплотехник Иван Иванович Ползунов. Он работал механиком на Барнаульском медеплавильном заводе, на Алтае. В 1763 году Ползунов подал начальнику Колывано-Воскресенских заводов свой проект огнедействующей машины — машины, в которой используется энергия водяного пара.

Содержание

1. Общие сведенья и история тепловых двигателей 3
2. Паровая турбина 11
3.Двигатели внутреннего сгорания 15
4. Газовые турбины 18
5.Заключение 19
6.Список литературы 20

Работа состоит из 1 файл

Реферат по Введению в специальность.docx

Рисунок 1.3 Схема газовой турбины

Паровые турбины

Паровая турбина и электрогенератор составляют турбоагрегат.

Паротурбинные электростанции, вырабатывающие один вид энергии - электрическую, оснащают турбинами конденсационного типа и называют конденсационными электростанциями (КЭС). [4]

Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу.

Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум (отсюда возникло наименование). Конденсационные турбины бывают стационарными и транспортными.

Стационарные турбины изготавливаются на одном валу с генераторами переменного тока. Такие агрегаты называют турбогенераторами.

Тепловые электростанции, на которых установлены конденсационные турбины, называются конденсационными электрическими станциями (КЭС). Основной конечный продукт таких электростанций - электроэнергия. Лишь небольшая часть тепловой энергии используется на собственные нужды электростанции и, иногда, для снабжения теплом близлежащего населённого пункта. Обычно это посёлок энергетиков.

Доказано, что чем больше мощность турбогенератора, тем он экономичнее, и тем ниже стоимость 1 кВт установленной мощности. Поэтому на конденсационных электростанциях устанавливаются турбогенераторы повышенной мощности. [5]

Частота электрического тока вырабатываемой энергии является одним из главных показателей качества отпускаемой электроэнергии. Современные технологии позволяют поддерживать частоту вращения с точностью до трёх оборотов.

Резкое падение электрической частоты влечёт за собой отключение от сети и аварийный останов энергоблока, в котором наблюдается подобный сбой.

От базовых требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80%), от пиковых - возможность быстрого пуска и включения в работу, от турбин собственных нужд - особая надёжность в работе. Все паровые турбины для электростанций рассчитываются на 100 тыс. ч работы (до капитального ремонта).

Для соединения быстроходных турбин с гребными винтами, требующими небольшой (от 100 до 500 об/мин) частоты вращения, применяют зубчатые редукторы.

В отличие от стационарных турбин (кроме турбовоздуходувок), судовые работают с переменной частотой вращения, определяемой необходимой скоростью хода судна. [3]

Рисунок 2.1 Схема работы конденсационной турбины

На рисунке 2.1 представлена принципиальная схема работы КЭС. Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3).При расширении, кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который расположен на одном валу (4) с электрическим генератором (5). Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор (6), в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой (7) пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Бо́льшая часть полученной энергии используется для генерации электрического тока.

Рисунок 2.2 Конденсационная турбина ЛМЗ (К-225-12,8). В разрезе.

Двигатели внутреннего сгорания

Самый распространенный тип современного теплового двигателя — двигатель внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания устанавливаются на автомобилях, самолетах, танках, тракторах, моторных лодках и т. д. Двигатели внутреннего сгорания могут работать на жидком топливе (бензин, керосин и т. п.) или на горючем газе, сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах или добываемом сухой перегонкой из дерева (газогенераторные двигатели).

Рассмотрим устройство четырехтактного бензинового двигателя автомобильного типа. Устройство двигателей, устанавливаемых на тракторах, танках и самолетах, в общих чертах сходно с устройством автомобильного двигателя.

Основной частью двигателя внутреннего сгорания является один или несколько цилиндров, внутри которых производится сжигание топлива. Отсюда и название двигателя. Верхняя часть цилиндра сообщается с двумя каналами, закрытыми клапанами. Через один из каналов — впускной подается горючая смесь, через другой — выпускной выбрасываются продукты сгорания. Клапаны имеют вид тарелок, прижимаемых к отверстиям пружинами. Клапаны открываются при помощи кулачков, помещенных на кулачковом валу; при вращении вала кулачки поднимают клапаны посредством стальных стержней (толкателей). Кроме клапанов, в верхней части цилиндра помещается так называемая свеча. Это — приспособление для зажигания смеси посредством электрической искры, получаемой от установленных на двигателе электрических приборов (магнето или бобины).

Четыре такта работы двигателя внутреннего сгорания

I такт — всасывание. Открывается впускной клапан /, и поршень 2, двигаясь вниз, засасывает в цилиндр горючую смесь из карбюратора.

II такт — сжатие. Впускной клапан закрывается, и поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь. Смесь при сжатии нагревается.

III такт — сгорание. Когда поршень достигает верхнего положения (при быстром ходе двигателя несколько раньше), смесь поджигается электрической искрой, даваемой свечой. Сила давления газов — раскаленных продуктов сгорания горючей смеси — толкает поршень вниз. Движение поршня передается коленчатому валу, и этим производится полезная работа. Производя работу и расширяясь, продукты сгорания охлаждаются и давление их падает. К концу рабочего хода давление в цилиндре падает почти до атмосферного.

IV такт — выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан 3, и отработанные продукты горения выбрасываются сквозь глушитель в атмосферу.

Из четырех тактов двигателя (т. е. за два оборота коленчатого вала) только один, третий, является рабочим. Ввиду этого одноцилиндровый двигатель должен быть снабжен массивным маховиком, за счет кинетической энергии которого двигатель движется в течение остальных тактов. Одноцилиндровые двигатели ставятся главным образом на мотоциклах. На автомобилях, тракторах и т. п. с целью получения более равномерной работы двигателя ставятся четыре, шесть и более цилиндров, установленных на общем валу так, что при каждом такте по крайней мере один из цилиндров работает. Чтобы двигатель начал работать, его надо привести в движение внешней силой. В автомобилях это делается при помощи особого электромотора, питающегося от аккумулятора (стартер).

Коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания. Присматриваясь к условиям, при которых производится работа в двигателе внутреннего сгорания, мы видим сходство с условиями, при которых производится работа в паровом двигателе. Здесь тоже имеется наличие разности температур: с одной стороны, источник тепла (в данном случае источником тепла является химическая реакция горения) создает высокую температуру рабочего вещества; с другой стороны, имеется громадный резервуар, в котором рассеивается получающаяся теплота,— атмосфера; она играет роль холодильника.

Рисунок 3.2 Энергетический баланс автомобильного двигателя

Так как температура газов, получающихся при сгорании смеси внутри цилиндра, довольно высока (свыше 1000 °С), то к. п. д. двигателей внутреннего сгорания может быть значительно выше к. п. д. паровых двигателей. На практике к. п. д. двигателей внутреннего сгорания равен обычно 20—30 %. Примерный энергетический баланс двигателя автомобильного типа показан на рисунке.[6]

Газовые турбины

Газовая турбина — это такой тепловой двигатель, рабочие части которого совершают лишь вращательное движение под действием струи газа.

Главной частью турбины служит рабочее колесо, на ободе которого укреплены рабочие лопатки. Под действием газа лопатки двигаются, вращая диск. Последний жестко скреплен с валом. Рабочее колесо вместе с валом называется ротором турбины (рисунок 4.1).

Рисунок. 4.1 Ротор газовой турбины.

Механическая энергия вращающегося ротора турбины передается либо генератору электрического тока, либо гребному винту корабля, воздушному винту самолета и т. д.

Газовая струя может воздействовать на лопатки турбин двояко. В соответствии с этим и турбины принято делить на два класса: активные и реактивные турбины.

В активной турбине газ поступает на рабочие лопатки с большой скоростью. Благодаря инерции газ стремится продолжать свое равномерное прямолинейное движение. Но на пути стоит изогнутая лопатка. Она отклоняет струю газа. При повороте быстро движущегося газа он развивает большую центробежную силу. Эта сила и заставляет лопатки двигаться. Газ, отклоненный лопатками турбины в сторону, обратную первоначальному направлению его движения, выходит наружу с меньшей скоростью,

ходя между лопатками турбины, газ теряет часть своей энергии. Эта энергия и идет на вращение рабочего колеса и вала турбины. Следовательно, можно сказать, что чем больше энергия газа, поступающего в рабочее колесо, и чем она меньше при выходе газа из колеса, тем большую полезную работу может совершить турбина.

Отсюда сразу видны те задачи, которые встают при создании активной турбины. Во-первых, надо сообщить газу, поступающему в рабочее колесо, максимальную скорость. Во-вторых, надо выбрать такую форму лопаток и задать рабочему колесу такую скорость вращения, чтобы при выходе из колеса газ имел возможно меньшую скорость. Ясно также, что следует предельно уменьшить потери энергии на трение, на вихреобразование и другие непроизводительные расходы энергии газа. В реактивной турбине газ поступает на рабочие лопатки с незначительной скоростью, но под большим давлением. Форма лопаток реактивной турбины подобрана такой, что образующийся между двумя лопатками канал сужается от передней кромки лопаток к задней. А для того, чтобы весь газ, вошедший в широкое входное сечение канала, мог выйти через узкое выходное сечение, он должен двигаться все быстрее. Поэтому при движении газа между лопатками реактивной турбины его скорость сильно возрастает.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Выполнила: Ученица 8 класса

Исторические факты.

Определение, назначение.

Парова́я турби́на — тепловой двигатель , в котором энергия пара преобразуется в механическую работу. В лопаточном аппарате паровой турбины потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую , которая в свою очередь преобразуется в механическую работу — вращение вала турбины .

Паровые турбины по своей конструкции представляют тепловой двигатель, который постоянно находится в работе. В период эксплуатации перегретый или насыщенный пар воды, который поступает в проточную часть, и благодаря своему расширению принуждает вращаться ротор. Вращение происходит в результате воздействия на лопаточный аппарат потока пара. Турбина паровая входит в состав паротурбинной конструкции, которая предназначена для вырабатывания энергии. Также существуют установки, способные кроме электроэнергии вырабатывать тепловую энергию – пар, прошедший через лопатки пар, поступает на нагреватели сетевой воды. Подобный вид турбин именуется промышленно-теплофикационным или теплофикационным типом турбин. В первом случае, в турбине отбор пара предусмотрен для промышленных целей. В комплекте с генератором паровая турбина представляет турбоагрегат. Монтаж, наладку и запуск турбинных установок обычно осуществляют компании, имеющие большой опыт в этом деле.

Конденсационные паровые турбины

Паровые турбины обладают преимуществами перед другими двигателями. Они дают возможность в одном агрегате получить высокую мощность и высокий КПД, использовать любые виды топлива для получения пара, использовать отработавшую в них энергию для получения пара или горячей воды; отличаются относительно небольшими габаритами и надежны в работе.

Рисунок с основными частями.

Принцип работы.

Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество.

Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки достигает 1000 МВт.

Принцип работы конденсационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата по паропроводу попадает на рабочие лопатки паровой турбины. При расширении, кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который расположен на одном валу с электрическим генератором . Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор, в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса. Большая часть полученной энергии используется для генерации электрического тока.

Используемое топливо.

Для нагрева воды до газообразного состояния используют разные энергоносители. На теплоэлектростанциях – мазут, газ, уголь, торф. На атомных – энергию распада радиоактивного топлива. Можно использовать отработанный пар металлургического, химического, машиностроительного производств. Малые паровые турбины работают на бензине.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Выполнил: ученик … класса…

Проверил: учитель физики …

4-Плюсы и минусы

5-Из истории паровой турбины

6- Карл-Густав-Патрик де Лаваль

10- Морские котлотурбинные установки

12- Триумф паротурбинной энергетики

Паровая турбина — вид парового двигателя, в котором струя пара, действуя на лопатки ротора, вызывает его вращение. В настоящее время паровые турбины применяются вместе с котлами, работающими на органическом топливе или с ядерными реакторами на электростанциях и крупных судах и кораблях. Паровые турбины используются в качестве первичных двигателей промышленных когенерационных установок в течение многих лет. Пар, образующийся в паровом котле, расширяясь, под высоким давлением проходит через лопатки турбины. Турбина вращается и производит механическую энергию, используемую генератором для производства электричества.

Электрическая мощность системы зависит от того, на сколько велик перепад давления пара на входе и выходе турбины.

Для эффективной работы пар в турбину должен подаваться с высокими давлением и температурой (42 бар/400°С или 63 бар/480°С), (советские конденсационные турбины К-800-240 номинальная мощность 800 МВт, начальное давление 240 бар, 540°С). Такие условия предъявляют повышенные требования к котельному оборудованию, что приводит к прогрессивному росту капитальных расходов и стоимости сопровождения.

Преимуществом технологии является возможность использования в котле самого широкого спектра топлив, включая твердые. Однако использование тяжёлых нефтяных фракций и твердого топлива снижает экологические показатели системы, которые определяются составом отходящих из котла продуктов горения. По умолчанию, паровые турбины производят на много больше тепла, чем электричества, в результате имеют место высокие затраты на установленную мощность.

Классификация

Конденсационные собственно для производства электроэнергии, вся энергия расходуется на производство электроэнергии, выход пара с турбины в конденсатор производится с минимально возможным давлением и температурой (около 0,03бар, 30°С) для повышения термического КПД. как правило имеют большую мощность (в тепловых станциях до 1200 МВт, в атомных до 1500 МВт), используется только на электростанциях. Маркируются К-800-240, где

К - тип турбины (конденсационная)

800 - номинальная мощность, МВт

240 - давление свежего пара, кгс/см2

С противодавлением весь выход пара производится с большим давлением и температурой обусловленные необходимостью, применяют для теплоснабжения и производства, электрическая мощность ограничена тепловой мощностью потребителя тепла. Маркируются Р-100-130/15, где

Читайте также: