Prezentacja na temat „Turbina parowa, turbina gazowa, sprawność, problemy środowiskowe eksploatacji silników cieplnych. Prezentacja - historia wynalazku turbiny parowej Turbiny parowe - wady

Slajd 2

Turbina parowa (francuska turbina od łac. turbo, wir, obrót) to silnik cieplny o działaniu ciągłym, w aparacie łopatkowym, w którym energia potencjalna sprężonej i podgrzanej pary wodnej zamieniana jest na energię kinetyczną, która z kolei wykonuje pracę mechaniczną na wale .

Slajd 3

Turbina składa się z trzech cylindrów (HPC, CSD i LPC), dolne połówki obudów są oznaczone odpowiednio numerami 39, 24 i 18. Każdy z cylindrów składa się ze stojana, którego głównym elementem jest korpus nieruchomy, oraz obracającego się wirnika. Poszczególne wirniki cylindrów (wirnik HPC 47, wirnik CSD 5 i wirnik LPC 11) są sztywno połączone sprzęgłami 31 i 21. Połowa sprzęgająca wirnika generatora elektrycznego jest połączona z połówką sprzęgającą 12, a wirnik wzbudnicy jest z nią połączony . Łańcuch zmontowanych pojedynczych wirników cylindrów, generatora i wzbudnicy nazywany jest linią wału. Jego długość przy dużej liczbie cylindrów (a największa liczba w nowoczesnych turbinach to 5) może osiągnąć 80 m. Konstrukcja silnika

Slajd 4

Zasada działania

Turbiny parowe działają w następujący sposób: para powstająca w kotle parowym pod wysokim ciśnieniem wchodzi na łopatki turbiny. Turbina obraca się i wytwarza energię mechaniczną, która jest wykorzystywana przez generator. Generator produkuje prąd. Moc elektryczna turbin parowych zależy od różnicy ciśnień pary na wlocie i wylocie instalacji. Moc turbin parowych w jednej instalacji sięga 1000 MW. W zależności od charakteru procesu cieplnego turbiny parowe dzieli się na trzy grupy: kondensacyjne, grzewcze i specjalnego przeznaczenia. Ze względu na rodzaj stopni turbiny dzieli się je na aktywne i reaktywne.

Slajd 5

Slajd 6

Turbiny parowe - zalety

praca turbin parowych możliwa jest na różnych rodzajach paliwa: gazowym, ciekłym, stałym wysoka moc jednostkowa swobodny wybór chłodziwa szeroki zakres mocy imponująca żywotność turbin parowych

Slajd 7

Turbiny parowe - wady

duża bezwładność elektrowni parowych (długi czas rozruchu i postoju) wysoki koszt turbin parowych mała ilość wyprodukowanej energii elektrycznej w stosunku do ilości energii cieplnej kosztowne remonty turbin parowych zmniejszenie efektywności środowiskowej w przypadku stosowania ciężkich olejów opałowych i paliwa stałe

Slajd 8

Aplikacja:

Reakcyjna turbina parowa Parsonsa była przez pewien czas używana głównie na okrętach wojennych, ale stopniowo ustąpiła miejsca bardziej kompaktowym kombinowanym turbinom parowym o aktywnej reakcji, w których wysokociśnieniowa część reakcyjna została zastąpiona aktywnym dyskiem z pojedynczą lub podwójną koroną. W rezultacie zmniejszyły się straty spowodowane wyciekiem pary przez szczeliny w aparacie łopatkowym, turbina stała się prostsza i bardziej ekonomiczna. W zależności od charakteru procesu termicznego turbiny parowe dzieli się zwykle na 3 główne grupy: kondensacyjne, grzewcze i specjalnego przeznaczenia.

Slajd 9

Główne zalety PTM:

Szeroki zakres mocy; Zwiększona (1,2-1,3 razy) wydajność wewnętrzna (~75%); Znacząco zmniejszona długość instalacji (nawet 3-krotnie); Niskie koszty inwestycyjne instalacji i uruchomienia; Brak instalacji olejowej zapewniającej bezpieczeństwo pożarowe i umożliwiającej pracę w kotłowni; Brak przekładni pomiędzy turbiną a mechanizmem napędzanym, co zwiększa niezawodność działania i zmniejsza poziom hałasu; Płynna kontrola prędkości obrotowej wału od biegu jałowego do obciążenia turbiny; Niski poziom hałasu (do 70 dBA); Niski ciężar właściwy (do 6 kg/kW mocy zainstalowanej). Długa żywotność. Czas eksploatacji turbiny przed wyłączeniem z eksploatacji wynosi co najmniej 40 lat. Przy sezonowym użytkowaniu agregatu turbinowego okres zwrotu inwestycji nie przekracza 3 lat.

Silajew Platon,
Gonczarowa Waleria
Szkoła 8"M" nr 188

Co się stało?

Turbina to maszyna łopatkowa, w której
następuje transformacja kinetyczna
energia i/lub energia wewnętrzna pracownika
ciała (para, gaz, woda) na pracę mechaniczną
na wale.

Turbina parowa.

Turbina parowa przedstawia
to bęben lub seria
dyski obrotowe,
zamocowane na jednej osi, one
zwany wirnikiem turbiny i
serię naprzemiennie z nimi
dyski stałe,
mocowana do podłoża,
zwany stojanem.

Historia wynalazku turbin

Podstawy działania turbiny parowej
istnieją dwie zasady stworzenia
siły działające na wirnik, znane z
czasy starożytne, reaktywne i
aktywny. W samochodzie Branke'a
zbudowany w 1629 r., odrzutowiec
para wprawiona w ruch
koło podobne do koła
Młyn wodny.

Turbina parsonsa

Parsons podłączył turbinę parową
z generatorem elektrycznym
energia. Korzystanie z turbiny
stało się możliwe, aby się rozwijać
energii elektrycznej i wzrosła
zainteresowanie opinii publicznej termowizją
turbiny. W wyniku 15 lat badań stworzył
najbardziej zaawansowane tematycznie
czasami turbina odrzutowa.

Zastosowania turbin parowych

Turbiny parowe

Pierwszy poprzednik nowoczesności
turbiny parowe można uznać za zabawkę
silnik, który został wynaleziony w II wieku. zanim. OGŁOSZENIE
Aleksandryjski naukowiec Heron. Pierwszy
prekursor nowoczesnych maszyn parowych
turbiny można uznać za silnik zabawkowy,
który został wynaleziony w II wieku. zanim. OGŁOSZENIE
Aleksandryjski naukowiec Heron.

Pierwszy projekt turbiny

W 1629 roku włoski Branca stworzył projekt koła z ostrzami. Powinno
miał się obracać, jeśli strumień pary uderza z dużą siłą w łopatki kół.
Był to pierwszy projekt turbiny parowej, który później otrzymał
nazwa aktywnej turbiny. W 1629 roku projekt stworzył włoski Branca
koła z ostrzami. Powinien był się obracać, jeśli strumień pary wypływa z dużą siłą
uderza w łopatki kół. Był to pierwszy projekt turbiny parowej,
która później stała się znana jako aktywna turbina. Para
przepływ w tych wczesnych turbinach parowych nie był skoncentrowany, oraz
większość jego energii została rozproszona we wszystkich kierunkach, co
doprowadziło do znacznych strat energii. Wczesny przepływ pary
turbiny parowe nie były skoncentrowane i to w większości
energia została rozproszona we wszystkich kierunkach, co doprowadziło do
znaczne straty energii.

Próby stworzenia turbiny

Próby stworzenia mechanizmów na wzór turbin podejmowane są od bardzo dawna.
Znany jest opis prymitywnej turbiny parowej wykonanej przez Herona.
Aleksandryjski (I wiek n.e.). Według I. V. Lindego XIX wiek zrodził
„wiele projektów”, które zatrzymały się przed „materiałem”.
trudności” w ich realizacji. Dopiero pod koniec XIX w., kiedy
rozwój termodynamiki (zwiększenie sprawności turbin do porównywalnych
maszyna tłokowa), inżynieria mechaniczna i metalurgia (wzrost
wymagana wytrzymałość materiałów i precyzja wykonania
tworzenie kół szybkich), Gustaf Laval (Szwecja) i Charles
Parsons (Wielka Brytania) niezależnie stworzył odpowiedni
turbiny parowe dla przemysłu.

Pierwsza turbina parowa

Pierwszą turbinę parową stworzył szwedzki wynalazca Gustaf Laval. Przez
jedną z wersji, Laval stworzył ją, aby przynieść
działający separator mleka własnej konstrukcji. Do tego było to konieczne
szybki napęd. Silniki tamtych czasów nie zapewniały wystarczającej siły
prędkość obrotowa. Jedynym wyjściem było zaprojektowanie
turbina wysokoobrotowa. Laval szeroko wybierał jako płyn roboczy
używana wówczas para. Wynalazca zaczął pracować nad swoim
zaprojektować i ostatecznie zmontować działające urządzenie. W 1889 r
roku Laval uzupełnił dysze turbin o stożkowe ekspandery, tzw
pojawiła się słynna dysza Lavala, która stała się protoplastą przyszłości
dysze rakietowe. Turbina Lavala była przełomem w inżynierii. Wystarczająco
wyobraź sobie obciążenia, jakie doświadczył w nim wirnik w odpowiedniej kolejności
zrozumieć, jak trudno było wynalazcy osiągnąć stabilną pracę turbiny.
Przy ogromnych prędkościach obrotowych koła turbiny nawet niewielkie przesunięcie w
środek ciężkości powodował silne wibracje i przeciążenie łożysk.
Aby tego uniknąć, Laval zastosował cienką oś, która po obróceniu
mógł się zgiąć.

Turbiny parowe są zainstalowane na potężnych
elektrownie i duże
statki.
Aby obsługiwać silnik parowy, potrzebujesz
szereg maszyn i urządzeń pomocniczych.
Wszystko to razem nazywa się
elektrownia parowa.

Wirnik z łopatkami
- ruchome
część turbiny.
Stojan z dyszami
- nieruchomy
Część.

Sprawność silników cieplnych:

Para
samochód 8-12%
LÓD 20-40%
Para
turbina
20-40%
Diesel
30-36%

wady pracy
turbina parowa
zalety
działanie turbiny parowej
prędkość obrotowa nie
może się zmienić
w szerokich granicach
długi czas rozruchu i
przystanki
wysoki koszt pary
turbiny
niska głośność
wytworzony
prąd, w
w związku z
objętość termiczna en.
rotacja następuje w
jeden kierunek;
nic
drżenie, jak przy pracy
tłok
praca parowa
turbiny są możliwe
różne rodzaje
paliwo: gazowe,
płynny, stały
wysoki singiel
moc

Turbina gazowa
Turbina gazowa jest silnikiem cieplnym o działaniu ciągłym
działanie polegające na zamianie energii gazu na energię mechaniczną
prace na wale turbiny gazowej. W przeciwieństwie do tłoka
silnik, procesy w silniku turbinowym
występują w przepływie poruszającego się gazu. Jakość gazu
turbina charakteryzuje się sprawnością sprawnościową, tj
stosunek pracy usuniętej z wału do dostępnej
energia gazowa przed turbiną
Fabuła
kreacja
1500 – Leonardo da Vinci narysował diagram
grill, którego używa
zasada turbiny gazowej
1903 – Norweg Aegidius Jelling stworzył pierwsze dzieło
gaz
turbina, która była używana
sprężarka rotacyjna i turbina oraz
stworzył użyteczną pracę.

Turbina gazowa składa się z tarcz turbiny i sprężarki,
zamontowany na jednym wale. Turbina pracuje w ten sposób: powietrze
jest pompowany przez sprężarkę do komory spalania turbiny, gdzie następnie się znajduje
wtryskiwane jest paliwo płynne. Palna mieszanina pali się bardzo szybko
wysoka temperatura, gazy rozszerzają się i pędzą w kierunku
króciec wydechowy, po drodze opadają na łopatki turbiny i
wpraw je w ruch obrotowy.

Aplikacja
Obecnie jako główne wykorzystywane są turbiny gazowe
silniki statków transportu morskiego.
W niektórych przypadkach stosuje się turbiny gazowe małej mocy
jako napęd pomp, awaryjnych generatorów elektrycznych, pomocniczych
sprężarki doładowujące itp.
Szczególnie interesujące są turbiny gazowe jako główne silniki
wodolotów i poduszkowców.
Turbiny gazowe są również stosowane w lokomotywach i czołgach.

Zalety i wady turbin gazowych
silniki
Zalety silników turbinowych
Możliwość uzyskania większej ilości pary podczas pracy (w
w przeciwieństwie do silnika tłokowego)
W połączeniu z kotłem parowym i turbiną parową wyższa wydajność
w porównaniu z silnikiem tłokowym. Stąd ich zastosowanie w
elektrownie.
Porusza się tylko w jednym kierunku, przy znacznie mniejszym wysiłku
wibracje, w przeciwieństwie do silnika tłokowego.
Mniej ruchomych części niż silnik tłokowy.
Znacznie niższa emisja szkodliwych substancji w porównaniu do
silniki tłokowe
Niski koszt i zużycie oleju smarowego.

Wady silników turbinowych
Koszt jest znacznie wyższy niż tłok o podobnej wielkości
silniki, ponieważ materiały użyte w turbinie muszą mieć
wysoka odporność na ciepło i odporność na ciepło, a także wysoka specyficzność
wytrzymałość. Operacje maszynowe są również bardziej złożone;
W każdym trybie pracy mają niższą wydajność niż tłok
silniki. Do zwiększenia wymaga dodatkowej turbiny parowej
Efektywność
Niska sprawność mechaniczna i elektryczna (zużycie gazu ponad
1,5 razy więcej prądu na 1 kWh w porównaniu do tłoka
silnik)
Gwałtowny spadek wydajności przy małych obciążeniach (w przeciwieństwie do tłoka
silnik)
Konieczność użycia gazu pod wysokim ciśnieniem, który
wymaga użycia sprężarek wspomagających
dodatkowe zużycie energii i spadek ogólnej wydajności
systemy.

Slajd 1

Historia wynalazku turbiny parowej

Slajd 2

Silnik parowy
silnik cieplny spalinowy, który zamienia energię podgrzanej pary na pracę mechaniczną ruchu posuwisto-zwrotnego tłoka, a następnie na ruch obrotowy wału. W szerszym znaczeniu silnik parowy to dowolny silnik spalinowy, który zamienia energię pary na pracę mechaniczną.

Slajd 3

Na pierwszej parze

Slajd 4

Nie bez powodu XIX wiek został nazwany wiekiem pary. Wraz z wynalezieniem maszyny parowej nastąpiła prawdziwa rewolucja w przemyśle, energetyce i transporcie. Możliwa stała się mechanizacja pracy, która wcześniej wymagała zbyt wielu rąk ludzkich.

Slajd 5

Zwiększenie wielkości produkcji przemysłowej postawiło sektor energetyczny przed zadaniem zwiększenia mocy silników na wszelkie możliwe sposoby. Jednak początkowo to nie duża moc powołała do życia turbinę parową...

Slajd 6

Turbina hydrauliczna jako urządzenie przetwarzające energię potencjalną wody na energię kinetyczną obracającego się wału jest znana od czasów starożytnych. Turbina parowa ma równie długą historię, a jeden z pierwszych projektów znany jako turbina Herona sięga I wieku p.n.e. Jednak od razu zauważmy, że do XIX wieku turbiny napędzane parą były raczej ciekawostkami technicznymi, zabawkami niż prawdziwymi urządzeniami mającymi zastosowanie w przemyśle.

Slajd 7

I dopiero wraz z początkiem rewolucji przemysłowej w Europie, po powszechnym praktycznym wprowadzeniu silnika parowego D. Watta, wynalazcy zaczęli bliżej przyglądać się turbinie parowej, że tak powiem, „z bliska”.

Slajd 8

Stworzenie turbiny parowej wymagało głębokiej znajomości właściwości fizycznych pary i praw jej przepływu. Jego wytworzenie stało się możliwe dopiero przy dostatecznie wysokim poziomie technologii obróbki metali, gdyż wymagana precyzja wykonania poszczególnych części i wytrzymałość elementów były znacznie wyższe niż w przypadku silnika parowego.

Slajd 9

Czas jednak mijał, technologia się poprawiała i wybiła godzina praktycznego wykorzystania turbiny parowej. Prymitywne turbiny parowe po raz pierwszy zastosowano w tartakach we wschodnich Stanach Zjednoczonych w latach 1883-1885. do napędzania pił tarczowych.

Slajd 10

Wynalazek Carla Gustava Patricka Lavala (1845-1913)
Turbina parowa Laval to koło z łopatkami. Strumień pary powstający w kotle wydostaje się z rury (dyszy), naciska na łopatki i obraca koło. Eksperymentując z różnymi rurkami doprowadzającymi parę, projektant doszedł do wniosku, że powinny one mieć kształt stożka. Tak powstała używana do dziś dysza Lavala (patent 1889). Wynalazca dokonał tego ważnego odkrycia raczej intuicyjnie; teoretykom zajęło jeszcze kilka dziesięcioleci udowodnienie, że dysza o tym konkretnym kształcie daje najlepszy efekt.

Slajd 11

Charles Algernon Parsons (1854-1931)
Prace nad turbinami rozpoczął w 1881 roku, a trzy lata później otrzymał patent na własny projekt: Parsons połączył turbinę parową z generatorem energii elektrycznej. Za pomocą turbiny stało się możliwe wytwarzanie energii elektrycznej, co natychmiast wzrosło zainteresowanie opinii publicznej turbinami parowymi. W wyniku 15 lat badań Parsons stworzył najbardziej zaawansowaną wówczas wielostopniową turbinę odrzutową. Dokonał kilku wynalazków zwiększających wydajność tego urządzenia (udoskonalił konstrukcję uszczelek, sposób mocowania ostrzy do koła, system kontroli prędkości).

Slajd 12

Auguste Rateau (1863-1930)
Stworzył kompleksową teorię maszyn przepływowych. Opracował oryginalną turbinę wielostopniową, która z sukcesem została zaprezentowana na Wystawie Światowej zorganizowanej w stolicy Francji w 1900 roku. Dla każdego stopnia turbiny Rato obliczył optymalny spadek ciśnienia, który zapewnił wysoką ogólną sprawność maszyny.

Slajd 13

Glenna Curtisa (1879-1954)
W jego maszynie prędkość obrotowa turbiny była mniejsza, a energia pary została wykorzystana pełniej. Dlatego turbiny Curtis były mniejsze i bardziej niezawodne w konstrukcji. Jednym z głównych obszarów zastosowań turbin parowych są układy napędowe statków. Pierwszy statek z silnikiem turbinowym parowym, Turbinia, zbudowany przez Parsonsa w 1894 roku, osiągał prędkość do 32 węzłów (około 59 km/h).

Turbina parowa (turbina francuska od łac. turbo wir, obrót) to silnik cieplny o działaniu ciągłym, w aparacie łopatkowym, w którym energia potencjalna sprężonej i podgrzanej pary wodnej zamieniana jest na energię kinetyczną, która z kolei wykonuje pracę mechaniczną na wał.

Turbina składa się z trzech cylindrów (HPC, CSD i LPC), dolne połówki obudów są oznaczone odpowiednio numerami 39, 24 i 18. Każdy z cylindrów składa się ze stojana, którego głównym elementem jest nieruchoma obudowa, oraz obracający się rotor. Poszczególne wirniki cylindrów (wirnik HPC 47, wirnik CSD 5 i wirnik LPC 11) są sztywno połączone sprzęgłami 31 i 21. Połówka sprzęgająca wirnika generatora elektrycznego jest połączona z połówką sprzęgła 12, a wirnik wzbudnicy jest z nią połączony. Łańcuch zmontowanych pojedynczych wirników cylindrów, generatora i wzbudnicy nazywany jest linią wału. Jego długość przy dużej liczbie cylindrów (a największa liczba w nowoczesnych turbinach to 5) może osiągnąć 80 m. Konstrukcja silnika

Zasada działania Turbiny parowe działają w następujący sposób: para powstająca w kotle parowym pod wysokim ciśnieniem wchodzi na łopatki turbiny. Turbina obraca się i wytwarza energię mechaniczną, która jest wykorzystywana przez generator. Generator produkuje prąd. Moc elektryczna turbin parowych zależy od różnicy ciśnień pary na wlocie i wylocie instalacji. Moc turbin parowych w jednej instalacji sięga 1000 MW. W zależności od charakteru procesu cieplnego turbiny parowe dzieli się na trzy grupy: kondensacyjne, grzewcze i specjalnego przeznaczenia. Ze względu na rodzaj stopni turbiny dzieli się je na aktywne i reaktywne.

Turbiny parowe - zalety Praca turbin parowych możliwa jest na różnych rodzajach paliw: gazowym, ciekłym, stałym Praca turbin parowych możliwa jest na różnych rodzajach paliw: gazowym, ciekłym, stałym wysoka moc jednostkowa duża moc jednostkowa swobodny wybór chłodziwa swobodny wybór chłodziwa szeroki zakres mocy szeroki zakres mocy imponujący zasób turbin parowych imponujący zasób turbin parowych

Turbiny parowe - wady duża bezwładność elektrowni parowych (długie czasy rozruchu i zatrzymania) duża bezwładność elektrowni parowych (długie czasy rozruchu i zatrzymania) wysoki koszt turbin parowych wysoki koszt turbin parowych mała ilość wyprodukowanej energii elektrycznej w stosunku do wolumenu energii cieplnej, małego wolumenu wyprodukowanej energii elektrycznej w stosunku do wolumenu wytworzonej energii cieplnej, kosztownych remontów turbin parowych, kosztownych remontów turbin parowych, obniżenia wskaźników środowiskowych, w przypadku stosowania ciężkich olejów opałowych i paliw stałych paliw, zmniejszenie wskaźników środowiskowych, w przypadku stosowania ciężkich olejów opałowych i paliw stałych

Zastosowanie: Odrzutowa turbina parowa Parsons była przez pewien czas stosowana głównie na okrętach wojennych, stopniowo jednak ustąpiła miejsca bardziej kompaktowym kombinowanym turbinom parowym z aktywnym strumieniem powietrza, w których wysokociśnieniową część strumieniową zastąpiono jedno- lub dwukoronowym aktywnym dyskiem. W rezultacie zmniejszyły się straty spowodowane wyciekiem pary przez szczeliny w aparacie łopatkowym, turbina stała się prostsza i bardziej ekonomiczna. W zależności od charakteru procesu termicznego turbiny parowe dzieli się zwykle na 3 główne grupy: kondensacyjne, grzewcze i specjalnego przeznaczenia.

Główne zalety PTM: Szeroki zakres mocy; Zwiększona (1,2-1,3 razy) wydajność wewnętrzna (~75%); Znacząco zmniejszona długość instalacji (nawet 3-krotnie); Niskie koszty inwestycyjne instalacji i uruchomienia; Brak instalacji olejowej zapewniającej bezpieczeństwo pożarowe i umożliwiającej pracę w kotłowni; Brak przekładni pomiędzy turbiną a mechanizmem napędzanym, co zwiększa niezawodność pracy i zmniejsza poziom hałasu; Płynna kontrola prędkości obrotowej wału od biegu jałowego do obciążenia turbiny; Niski poziom hałasu (do 70 dBA); Niski ciężar właściwy (do 6 kg/kW mocy zainstalowanej) Długa żywotność. Czas eksploatacji turbiny przed wyłączeniem z eksploatacji wynosi co najmniej 40 lat. Przy sezonowym użytkowaniu agregatu turbinowego okres zwrotu inwestycji nie przekracza 3 lat.

Generator turboelektryczny oparty na turbinie parowej typu PTM wypada korzystnie na tle innych źródeł energii ze względu na zwiększoną sprawność wewnętrzną, długą żywotność, małe wymiary, płynną regulację w szerokim zakresie obciążeń, brak układu zasilania olejem i łatwość montażu .