Шта је турбина? Врсте турбина. Уређај и принцип рада турбине

У овом чланку ћемо погледати одговор на питање шта је турбина. Овде ће читалац наћи информације о својим карактеристикама, врстама и методама људске експлоатације, као и разматрати историјске информације везане за развој овог механичког уређаја.

Увод

Шта је турбина и како ради? То је скапуларни систем (машина), који је укључен у конверзију енергије: унутрашње и / или кинетички. Овај ресурс даје радном телу и омогућава осовини да обавља своју механичку сврху. Лопатице су погођене млазом радног флуида, који је фиксиран око обода ротора. То такође води њиховом кретању.

Може се користити као турбина електрана (нуклеарне електране, термоелектране, хидроелектране), фрагмент погона за различите врсте транспорта, а може бити и саставни дио хидрауличних пумпи и гасних турбина. Стварна енергетска индустрија не може без ових уређаја. Тип ротације преноса топлоте турбине у термоелектранама има високе перформансе, веома је енергетски интензиван. Ово омогућава особи да користи различите ресурсе у релативно малим количинама, у поређењу са количином произведене електричне енергије.

Хисторицал дата

Многи покушаји да се направи уређај сличан модерној турбини направљен је много прије његовог пуног изгледа, који је стекао крајем деветнаестог века. Први покушај припада чапљу Александрије (1. век наше ере).

И. В. Линде је тврдио да је у 19. веку настало мноштво планова и пројеката који су омогућили особи да превазиђе “материјалне потешкоће” које ометају увођење и стварање такве опреме. Главни догађаји тих година били су развој термодинамичке науке, као и металуршке и инжењерске индустрије. Крајем КСИКС века, два научника, појединачно и независно, успела су да створе парну турбину погодну за различите индустрије. То су били Густав Лавал из Шведске и Цхарлес Парсонс из Британије.

Хронолошки подаци о догађајима

А сада да погледамо неке од догађаја везаних за историје проналаска турбине :

• У 1. ст. н е. Герон из Александрије је покушао да направи парну турбину, али неколико векова после тога није проучаван због погрешног мишљења о неуспеху идеје.
• У 1500, можете наћи спомињање "дим кишобран" - уређај који подиже врући зрак тече из пламена кроз лопатице спојене једна с другом и ротирајући ражањ.
• Гиованни Бранца је 1629. године створио турбину, чије су лопатице подигнуте због дјеловања јаког млаза паре.
• Године 1791. Јохн Барбер из Енглеске добио је право да посједује патент, што му је омогућило да постане први власник и творац модерне плинске турбине.
• Водене турбине је први пут створио француски научник Бурден 1832. године.
• Године 1894. патентирана је идеја о броду који је возио парна турбина, а сир Ц. Парсонс је постао његов власник.
• 1903: Егидиус Еллинг из Норвешке дизајнирао је први од својих гасних турбина, који је био у стању да преноси више енергије него да троши на унутрашње одржавање компоненти саме турбине. Ова технологија је била значајан пробој тих времена. Проблеми су проузроковани недовољним степеном развоја термодинамичког знања, међутим, они су превазиђени.
• Године 1913. Никола Тесла је добио патент за турбину која ради на основу ефекта граничног слоја.
• 1920: практична теорија протока гаса кроз канале допушта да се формулишу јасни подаци за развој теоретског разумевања процеса тока у којем се гас креће дуж аеродинамичке равни. Овај рад је урадио др А. А. Гриффитз.
• За авионску турбину млазни погон креирао га је Сир Ф. Вхиттле, а мотор је успјешно тестиран у априлу 1937.

Дела Густава Лавала

Први творац парне турбине био је Густав Лавал, изумитељ родом из Шведске. Постоји мишљење да је жеља да се обезбеди самостални сепаратор млека са механичким дејством, изведеним без директне људске интервенције, навела га да осмисли такав механизам. Мотори тих времена нису дозволили стварање потребне брзине ротације.

Радно тело у машини Лавал служило је као пара. Године 1889. направио је додатак турбинских млазница, које су стављале конусне експандере. Његов рад је постао инжењерски пробој, и то је јасно, јер анализа величине оптерећења која је постављена на импелер показује да је то било веома снажно. Такав утицај, чак и са најмањим поремећајем, довео би до неуспеха у задржавању центра гравитације и изазвао би тренутне проблеме са лежајевима. Изумитељ је успео да избегне такав проблем употребом танке осе, савијањем током ротације.

Цхарлес Парсонс и његов рад

Цхарлес Парсонс добио је патент за проналазак прве вишеступањске турбине, и то је учинио 1884. године. Рад механизма је покренуо уређај електричног генератора. Годину дана касније, 1885, он је модификовао своју верзију, која је почела да се широко дистрибуира и користи у електранама. Уређај је имао апарат за изравнавање, који је формиран од круница, са лопатицама за турбине, које су послане у супротном смеру. И саме круне су остале непокретне. Механизам је имао 3 стадијума са различитим притисцима и геометријским параметрима лопатица, као и начинима њиховог успостављања. Турбина је користила и активну и реактивну снагу.

Турбинска направа

Сада ћемо размотрити питање шта је то турбина, која се бави механизмом њеног дјеловања.

Ступањ турбине се састоји од два главна дијела:

1. Импелер (лопатице на ротору, које директно стварају ротацију);
2. Механизам млазница (стартер лопатице, одговоран за ротацију радног флуида, који ће протоку дати жељени угао у односу на импелер).

У зависности од правца протока, радна тела се могу поделити на аксијалне и радијалне турбинске механизме. На првом току стр. т се креће у правцу дуж осовине турбине. Радијална турбина, у којој је проток усмерен окомито на бруто ос.

Број контура омогућава да се такви механизми поделе у једно-, дво- и тро-струјни. Понекад се могу наћи турбине са четири или пет кругова, али то је изузетно ретко. Вишеструки турбински уређај омогућава коришћење великих скокова у топлотним разликама енталпије. То је због постављања великог броја степеница са различитим притиском, а такође утиче на снагу турбине.

Према броју осовина могу се издвојити једна, двије, а понекад и тровратне турбине. Они су повезани са заједничким параметрима термалних појава или механизмом зупчаника. Осовине могу бити коаксијалне и паралелне.

Уређај и принцип рада турбине су следећи: на местима где осовина пролази кроз зидове кућишта, постоје задебљања која спречавају цурење радног флуида ван и ваздух се усисава у кућиште.

Предњи крај вратила је опремљен граничним регулатором, који ће, ако је потребно, аутоматски зауставити турбину. То се дешава, на пример, као резултат повећања фреквенције ротације, која је дозвољена за одређени уређај.

Конверзија гасне енергије

Шта је турбина? У принципу, то је машина чија је сврха претварање енергије у рад. Има их неколико типова, а једна од њих је плинска турбина.

Уређај за гасну турбину заснива се на превођењу енергетског потенцијала гаса у компримованом или загрејаном стању у рад који извршава механизам вратила. Главни елементи су ротор и статор. Налази своју апликацију као дио гас турбински мотор ГТУ и ПСУ.

Механизам гасне турбине

Рад турбине се изводи када апарат за млазнице преноси гасове под притиском у тело, на места где је мали. У овом случају, молекули гаса се шире и убрзавају. Затим падају на површину радних лопатица и дају им проценат кинетичког набоја енергије. Постоји порука о обртном моменту лопатица.

Механички распоред гасне турбине може бити много једноставнији од клипног мотора са унутрашњим сагоревањем. Модерни турбореактивни мотори могу имати неколико осовина и стотине лопатица на стартеру и на вратилу. Пример би биле турбине на авионима. Њихова карактеристика је и постојање сложеног система распореда цевовода, измењивача топлоте и комора за сагоревање.

И радијални и потисни лежајеви су критични елемент у овом развоју. Традиционално су коришћени хидродинамички или уљно хлађени куглични лежајеви, али су убрзо кренули око ваздуха. До данас се користе за креирање микротурбина.

Топлински мотори

Топлинска турбина претвара рад који изводи парна у механичко. Унутар шкапула настаје трансформација потенцијалне енергије паре у загрејаном и компримованом стању у кинетичком облику. Потоњи се претвара у механички и узрокује ротацију осовине.

Пријем паре се одвија преко парног котла и усмерава се на сваку закривљену оштрицу која је фиксирана око обода ротора. Затим на њу дјелује пара, а све заједно ножеви узрокују ротацију ротора. Парна турбина је елемент стручне школе. Турбинска јединица се формира комбиновањем рада парне турбине и електричног генератора.

Главни део парне машине

Формирају се парни механизми, као и гас, уз помоћ ротора и статора. На првом, оштрице које су способне за кретање су фиксне, а на последњем - неспособне.

Проток тече у складу са аксијалним или радијалним обликом, у зависности од типа тока паре. Аксијални облик карактерише померање пара оса периметра, које поседује турбина. Радијална турбина има парне токове који се крећу окомито. У овом случају, лопатице су постављене паралелно са оси дуж које се ротација одвија. Може имати од једног до пет цилиндара. Број вратила такође може да варира. Постоје уређаји који имају један, два или три вратила.

Кућиште је фиксни дио, који се назива статор. Има бројне урезе у које су уграђене дијафрагме, са конекторима који одговарају равни конектора кућишта турбине. Бројни канали млазница (решетке) постављени су дуж њихове периферије, који су формирани помоћу укривљених лопатица уграђених у дијафрагму или заварене на њу.

Турбоцхаргер

Постоји механизам који користи отпадне гасове за повећање притиска у простору улазне коморе. Таква јединица се назива турбопуњач.

Главни делови су представљени доцентралним или аксијалним компресором и гасном турбином, што је неопходно за његово пуштање у рад. Има једну осовину. Главна функција је да се повећа притисак радног флуида. Ово постаје могуће због загријавања мотора плинске турбине радом самог компресора, који добива снагу због турбине.

У закључку

Читач сада има опште разумевање уређаја, принципа рада, механизма деловања, метода рада турбина. Такође су размотрене одређене врсте турбина, које се разликују по врсти радног тела, и историјске информације које показују општи ток развоја ових механизама. Сумирајући, можемо рећи да су турбине уређаји који претварају енергију. Покушаји да их се створи направљени су много пре наше ере. Тренутно их широко користе људи у различитим индустријама, што увелике поједностављује процес рада, повећава продуктивност и омогућава извођење механичких радњи које су раније биле недоступне човјечанству.