Загрузка ... Загрузка ...

В турбинах и реактивных двигателях преобразование тепловой энергии в механическую совершается при участии внешней кинетической энергии струи газа. В турбинах кинетическая энергия струи газа или пара вызывает вращающий момент колеса, в реактивных двигателях — реактивную силу на выходе из сопла. Соплом называют канал, в котором при прохождении газа происходит его расширение с увеличением скорости прохождения и уменьшением давления, преобразование потенциальной энергии рабочего тела в кинетическую.

Процесс перехода потенциальной энергии газа в кинетическую при движении его через сопло можно объяснить с помощью первого закона термодинамики.

Обозначим давление, удельный объем, удельную внутреннюю энергию и скорость газа на входе в сопло с площадью поперечного

Для получения сверхзвуковых скоростей турбины снабжают комбинированными соплами, состоящими из суживающейся, а затем расширяющейся частей (сопла Лаваля), в которых газ продолжает расширяться в расширяющейся части, вследствие чего скорость его истечения превышает критическое значение.

Устройство и принцип действия паровых турбин

Паровую турбину относят к типу лопаточного двигателя. Рабочим органом ее является насаженный на вал диск с венцом изогнутых рабочих лопаток. Перед лопатками расположен ряд простых или комбинированных сопл. Сопла являются неподвижной частью турбины; их крепят к корпусу или диафрагме.

турбины, принцип действия

Совокупность вращающихся частей турбины — вал, диски с рабочими лопатками — это ее ротор, а неподвижных частей — статор. Статор турбины состоит из фундаментной рамы, разъемного стального или чугунного корпуса, лабиринтовых уплотнений в местах прохода вала через корпус, диафрагм с сопловой решеткой, разделяющих пространство внутри корпуса на отдельные камеры — ступени давления.

Принцип действия турбины объясним двумя процессами, происходящими в сопловых решетках и каналах, образованных рабочими лопатками, при прохождении через них рабочего тела — пара или газа.

В соплах потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую; в лопаточном канале под воздействием струи пара возникает центробежная сила, воздействующая на лопатки и вызывающая вращение ротора турбины. При соединении вала с генератором тока механическая энергия преобразуется в электрическую.

В однодисковой турбине не удается достаточно полно использовать кинетическую энергию струи пара. Значительная часть ее теряется с выходной скоростью пара, покидающего турбину, что снижает КПД турбины. Кроме этого, для генераторов тока чрезмерно высокая частота вращения не требуется. В целях снижения угловой скорости и повышения экономичности работы турбины их выполняют многоступенчатыми — со ступенями скорости и давления.

По принципу действия в зависимости от характера сил, вызывающих вращение вала, турбины подразделяют на активные и реактивные. Особенностью реактивных турбин является несимметричная форма лопаток, образующих криволинейные суживающиеся каналы. При движении по таким каналам пар на выходе из сопла продолжает расширяться, повышая свою относительную скорость. В дополнение к центробежной силе это вызывает действующую на лопатки реактивную силу давления.

Турбины, работающие по активному принципу, имеют симметричную форму лопаток и лопаточный канал почти постоянного сечения. Поэтому падение давления и увеличение скорости пара в них происходят только в соплах, на рабочих лопатках используется только кинетическая энергия пара.

Турбина на одном диске имеет два параллельных венца лопаток. Между ними расположены неподвижные направляющие лопатки для плавного перехода струи пара с одного венца на другой с целью сохранения одного направления силы, действующей на лопатки каждого ряда. Давление от р0 до р\ падает только в соплах, на рабочих лопатках оно остается постоянным. С падением давления в соплах увеличивается кинетическая энергия, которая поровну распределяется между двумя рядами рабочих лопаток, превращаясь в работу на- валу турбины. Изменение скорости на направляющих лопатках весьма незначительно за счет некоторой потери энергии на трение. Турбины имеют низкий КПД и небольшую мощность; их применяют для привода машин небольшой мощности (центробежных насосов и пр.).

Типы и область применения паровых турбин

Паровые турбины применяют большей частью в стационарных установках на тепловых электрических станциях для приводов генераторов тока, реже в небольших промышленных установках для привода вентиляторов, насосов.

По характеру теплового процесса турбины подразделяют на конденсационные с выбросом всего пара в конденсатор и теплофикационные (конденсационные с регулируемым отбором пара и турбины с противодавлением), в которых часть или весь пар отбирают из промежуточных ступеней давления для производственных нужд, отопления и горячего водоснабжения. Общий коэффициент использования теплоты топлива при применении теплофикационных турбин (на ТЭЦ) достигает 80% и более.

По параметрам свежего пара различают турбины среднего давления 3,43 МПа и температурой 708 К (435 °С), повышенного давления 8,8 МПа и температурой 808 К (535 °С), высокого давления 12,75 МПа и температурой 838 К (565° С) и сверхкритических параметров: давление 23,55 МПа и температура 838 К  (565° С).

По числу корпусов (цилиндров) турбины могут быть одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые.

По числу ступеней — одноступенчатые (маломощные) и многоступенчатые активного и реактивного типов малой, средней и большой мощности до 800 МВт при сверхкритнческих параметрах пара.

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.

источник: 3 ( см. список литературы )

Комментарии запрещены.

Метки
Добро пожаловать
На наш новый форум газовиков!
Полезное
Опрос

У вас есть дома газ?

Просмотреть результаты

Загрузка ... Загрузка ...
Календарь
Январь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Июн    
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031  

Галерея

images_14 images_5 images_15 images_4