Prezentare pe tema „Turbină cu abur, turbină cu gaz, eficiență, probleme de mediu ale utilizării motoarelor termice. Prezentare - istoria inventarii turbinei cu abur Turbine cu abur - dezavantaje

Slide 2

O turbină cu abur (turbină franceză din latină turbo, vortex, rotație) este un motor termic cu acțiune continuă, în aparatul cu palete al căruia energia potențială a vaporilor de apă comprimați și încălziți este convertită în energie cinetică, care, la rândul său, efectuează lucrări mecanice asupra arborele.

Slide 3

Turbina este formată din trei cilindri (HPC, CSD și LPC), jumătățile inferioare ale carcasei sunt desemnate 39, 24 și, respectiv, 18. Fiecare dintre cilindri este format dintr-un stator, al cărui element principal este un corp staționar și un rotor rotativ. Rotoarele cilindrice individuale (rotorul HPC 47, rotorul CSD 5 și rotorul LPC 11) sunt conectate rigid prin cuplajele 31 și 21. Jumătatea de cuplare a rotorului generatorului electric este conectată la jumătatea de cuplare 12, iar rotorul excitator este conectat la aceasta. . Un lanț de rotoare cilindrice individuale asamblate, un generator și un excitator se numește linie de arbore. Lungimea sa cu un număr mare de cilindri (și cel mai mare număr din turbinele moderne este de 5) poate ajunge la 80 m. Design motor

Slide 4

Principiul de funcționare

Turbinele cu abur funcționează astfel: aburul generat în cazanul de abur, la presiune mare, intră în paletele turbinei. Turbina se rotește și produce energie mecanică care este utilizată de generator. Generatorul produce energie electrică. Puterea electrică a turbinelor cu abur depinde de diferența de presiune a aburului la intrarea și la ieșirea din instalație. Puterea turbinelor cu abur într-o singură instalație ajunge la 1000 MW. În funcție de natura procesului termic, turbinele cu abur sunt împărțite în trei grupe: turbine de condensare, de încălzire și turbine cu destinație specială. Pe baza tipului de trepte ale turbinei, acestea sunt clasificate ca active și reactive.

Slide 5

Slide 6

Turbine cu abur - avantaje

operarea turbinelor cu abur este posibilă pe diferite tipuri de combustibil: gazos, lichid, solid putere mare unitară alegere liberă a lichidului de răcire gamă largă de puteri durată de viață impresionantă a turbinelor cu abur

Slide 7

Turbine cu abur - dezavantaje

inerția mare a centralelor cu abur (timpi mari de pornire și oprire) costuri ridicate ale turbinelor cu abur volum redus de energie electrică produsă în raport cu volumul de energie termică reparații costisitoare ale turbinelor cu abur reducerea performanței de mediu în cazul utilizării păcurelor grele și combustibili solizi

Slide 8

Aplicație:

Turbina cu abur de reacție Parsons a fost folosită o perioadă în principal pe navele de război, dar treptat a făcut loc unor turbine cu abur combinate cu reacție activă mai compacte, în care partea de reacție de înaltă presiune este înlocuită cu un disc activ cu coroană simplă sau dublă. Ca urmare, pierderile datorate scurgerii de abur prin golurile din aparatul cu lame au scăzut, turbina a devenit mai simplă și mai economică. În funcție de natura procesului termic, turbinele cu abur sunt de obicei împărțite în 3 grupe principale: condensare, încălzire și destinație specială.

Slide 9

Principalele avantaje ale PTM:

Gamă largă de putere; Eficiență internă crescută (de 1,2-1,3 ori) (~75%); Lungimea de instalare redusă semnificativ (de până la 3 ori); Costuri de capital reduse pentru instalare și punere în funcțiune; Lipsa unui sistem de alimentare cu ulei, care sa asigure siguranta la foc si sa permita functionarea in camera cazanului; Absența unei cutii de viteze între turbină și mecanismul antrenat, care crește fiabilitatea în funcționare și reduce nivelul de zgomot; Controlul ușor al vitezei de rotație a arborelui de la ralanti la sarcina turbinei; Nivel scăzut de zgomot (până la 70 dBA); Greutate specifică redusă (până la 6 kg/kW de putere instalată) Durată lungă de viață. Timpul de funcționare a turbinei înainte de scoaterea din funcțiune este de cel puțin 40 de ani. Când se utilizează o unitate de turbină sezonier, perioada de rambursare nu depășește 3 ani.

Silaev Platon,
Goncharova Valeria
8"M" Scoala Nr.188

Ce s-a întâmplat?

Turbina este o mașină cu lame în care
are loc o transformare a cineticii
energia și/sau energia internă a lucrătorului
corpuri (abur, gaz, apă) în lucru mecanic
pe ax.

Turbină cu abur.

Turbina cu abur prezinta
este o tobă sau o serie
discuri rotative,
fixate pe o singură axă, ei
numit rotorul turbinei și
o serie de alternând cu ele
discuri fixe,
fixat pe bază,
numit stator.

Istoria invenției turbinelor

Baza funcționării unei turbine cu abur
există două principii ale creaţiei
forțe asupra rotorului, cunoscute din
timpuri străvechi, reactive şi
activ. În mașina lui Branke,
construit în 1629, jet
perechea pusă în mișcare
roată asemănătoare unei roți
moara de apa.

Turbină cu abur Parsons

Parsons a conectat o turbină cu abur
cu generator electric
energie. Folosind o turbină
a devenit posibil să se dezvolte
electricitate și a crescut
interes public în domeniul termic
turbine. În urma a 15 ani de cercetare, el a creat
cel mai avansat din punct de vedere al subiectelor
uneori o turbină cu reacție.

Aplicații ale turbinelor cu abur

Turbine cu abur

Primul predecesor al modernului
turbinele cu abur pot fi considerate o jucărie
motor, care a fost inventat în secolul al II-lea. inainte de. ANUNȚ
savant alexandrin Heron. Primul
precursor al motoarelor moderne cu abur
turbinele pot fi considerate un motor de jucărie,
care a fost inventat încă din secolul al II-lea. inainte de. ANUNȚ
savant alexandrin Heron.

Primul proiect de turbină

În 1629, italianul Branca a creat un design pentru o roată cu lame. Ar trebui
trebuia să se rotească dacă un jet de abur lovește cu forță paletele roții.
Acesta a fost primul proiect al unei turbine cu abur, care mai târziu a primit
denumirea turbinei active. În 1629, italianul Branca a creat proiectul
roți cu lame. Ar fi trebuit să se rotească dacă jetul de abur cu forță
lovește lamele roții. Acesta a fost primul proiect de turbină cu abur,
care mai târziu a devenit cunoscută drept turbina activă. Aburi
fluxul în aceste turbine cu abur timpurii nu era concentrat și
cea mai mare parte a energiei sale a fost disipată în toate direcţiile, ceea ce
a dus la pierderi semnificative de energie. Fluxul de abur în aceste timpurii
turbinele cu abur nu a fost concentrată, iar cea mai mare parte a acesteia
energia a fost disipată în toate direcțiile, ceea ce a dus la
pierderi semnificative de energie.

Încercările de a crea o turbină

Încercările de a crea mecanisme similare cu turbinele au fost făcute de foarte mult timp.
Este cunoscută o descriere a unei turbine cu abur primitive realizate de Heron.
Alexandrian (secolul I d.Hr). Potrivit lui I. V. Linde, secolul al XIX-lea a dat naștere
„o mulțime de proiecte” care s-au oprit înainte de „material
dificultăţi” în implementarea lor. Abia la sfârșitul secolului al XIX-lea, când
dezvoltarea termodinamicii (creșterea eficienței turbinelor la comparabil
mașină cu piston), inginerie mecanică și metalurgie (în creștere
rezistenţa materialelor şi fabricarea de precizie necesare pentru
crearea de roți de mare viteză), Gustaf Laval (Suedia) și Charles
Parsons (Marea Britanie) creat independent adecvat
turbine cu abur pentru industrie.

Prima turbină cu abur

Prima turbină cu abur a fost creată de inventatorul suedez Gustaf Laval. De
una dintre versiuni, Laval a creat-o pentru a aduce
separator de lapte cu acțiune cu design propriu. Pentru asta a fost necesar
unitate de mare viteză. Motoarele de atunci nu asigurau suficient
viteza de rotație. Singura cale de ieșire a fost proiectarea
turbină de mare viteză. Laval a ales pe scară largă ca fluid de lucru
abur folosit la acea vreme. Inventatorul a început să lucreze la a lui
proiectat și în cele din urmă asamblat un dispozitiv funcțional. În 1889
an, Laval a completat duzele turbinei cu expansoare conice, deci
a apărut celebra duză Laval, care a devenit progenitoarea viitorului
duze pentru rachete. Turbina Laval a reprezentat o descoperire în inginerie. Suficient
imaginați-vă sarcinile pe care rotorul le-a experimentat în ordine
înțelege cât de dificil i-a fost inventatorului să realizeze o funcționare stabilă a turbinei.
La viteze enorme ale roții turbinei, chiar și o deplasare ușoară în interior
centrul de greutate a provocat vibrații severe și supraîncărcare a rulmenților.
Pentru a evita acest lucru, Laval a folosit o axă subțire, care atunci când este rotită
s-ar putea îndoi.

Turbinele cu abur sunt instalate pe puternice
centrale electrice și mari
navelor.
Pentru a opera un motor cu abur ai nevoie
o serie de mașini și dispozitive auxiliare.
Toate acestea împreună se numesc
centrala electrica cu abur.

Rotor cu palete
- mobilă
piesa de turbina.
Stator cu duze
- nemişcat
Parte.

Eficiența motoarelor termice:

Aburi
masina 8-12%
gheata 20-40%
Aburi
turbină
20-40%
Motorină
30-36%

dezavantajele muncii
turbină cu abur
avantaje
funcţionarea turbinei cu abur
viteza de rotație nu este
se poate schimba în
în limite largi
timp lung de pornire și
se opreste
cost ridicat al aburului
turbine
volum mic
produs
electricitate, în
în raport cu
volumul en termice.
rotația are loc în
O singura directie;
nici unul
tremurături, parcă ar fi lucrat
piston
lucru cu abur
turbinele sunt posibile
tipuri variate
combustibil: gazos,
lichid, solid
single înalt
putere

Turbina de gaz
O turbină cu gaz este un motor termic continuu
acțiune care transformă energia gazului în energie mecanică
lucrări la arborele turbinei cu gaz. Spre deosebire de piston
motor, procese într-un motor cu turbină cu gaz
apar într-un flux de gaz în mișcare. Calitatea gazului
turbina se caracterizează prin eficiență, adică
raportul dintre munca eliminată de pe arbore și cea disponibilă
energie gazoasă în fața turbinei
Poveste
creare
1500 – Leonardo da Vinci a desenat o diagramă
gratar care foloseste
principiul turbinei cu gaz
1903 - Norvegianul Aegidius Jelling a creat prima lucrare
gaz
turbina care a folosit
compresor rotativ și turbină și
a produs o muncă utilă.

O turbină cu gaz este formată din discuri de turbină și compresor,
montat pe un ax. Turbina funcționează astfel: aer
este pompat de un compresor în camera de ardere a turbinei, unde se află atunci
se injectează combustibil lichid. Amestecul combustibil arde la foarte
temperatură ridicată, gazele se extind și se îndreaptă spre
orificiul de evacuare, pe parcurs cad pe paletele turbinei si
puneți-le în rotație.

Aplicație
În prezent, turbinele cu gaz sunt utilizate ca principală
motoarele navelor de transport maritim.
În unele cazuri, se folosesc turbine cu gaz de putere redusă
ca antrenare pentru pompe, generatoare electrice de urgență, auxiliare
supraalimentarea compresoarelor etc.
De interes deosebit sunt turbinele cu gaz ca motoare principale pt
hidrofoile și hovercraft.
Turbinele cu gaz sunt folosite și în locomotive și rezervoare.

Avantajele și dezavantajele turbinelor cu gaz
motoare
Avantajele motoarelor cu turbine cu gaz
Posibilitatea de a obține mai mult abur în timpul funcționării (în
spre deosebire de un motor cu piston)
În combinație cu un cazan cu abur și o turbină cu abur, eficiență mai mare
comparativ cu un motor cu piston. De aici utilizarea lor în
centrale electrice.
Se mișcă într-o singură direcție, cu mult mai puțin
vibrații, spre deosebire de un motor cu piston.
Mai puține piese în mișcare decât un motor cu piston.
Emisii semnificativ mai mici de substanțe nocive în comparație cu
motoare cu piston
Cost redus și consum de ulei lubrifiant.

Dezavantajele motoarelor cu turbine cu gaz
Costul este mult mai mare decât cel al pistonului de dimensiuni similare
motoare, întrucât materialele folosite în turbină trebuie să aibă
rezistență ridicată la căldură și rezistență la căldură, precum și specific ridicat
putere. Operațiunile mașinilor sunt, de asemenea, mai complexe;
În orice mod de funcționare au o eficiență mai mică decât pistonul
motoare. Necesită o turbină cu abur suplimentară pentru a crește
Eficienţă
Eficiență mecanică și electrică scăzută (consum de gaz mai mare decât
De 1,5 ori mai multă energie electrică la 1 kWh comparativ cu piston
motor)
O scădere bruscă a eficienței la sarcini mici (spre deosebire de piston
motor)
Necesitatea de a folosi gaz de înaltă presiune, care
necesită utilizarea compresoarelor booster cu
consum suplimentar de energie și o scădere a eficienței generale
sisteme.

Slide 1

Istoria invenției turbinei cu abur

Slide 2

Motor cu aburi
un motor termic cu ardere externă care transformă energia aburului încălzit în lucru mecanic al mișcării alternative a pistonului și apoi în mișcarea de rotație a arborelui. Într-un sens mai larg, un motor cu abur este orice motor cu ardere externă care transformă energia aburului în lucru mecanic.

Slide 3

La primul cuplu

Slide 4

Nu degeaba secolul al XIX-lea a fost numit secolul aburului. Odată cu inventarea motorului cu abur, a avut loc o adevărată revoluție în industrie, energie și transport. A devenit posibilă mecanizarea lucrărilor care anterior necesitau prea multe mâini umane.

Slide 5

Extinderea volumelor de producție industrială a confruntat sectorul energetic cu sarcina de a crește puterea motorului în toate modurile posibile. Cu toate acestea, inițial nu puterea mare a dat viață turbinei cu abur...

Slide 6

Turbina hidraulică ca dispozitiv pentru transformarea energiei potențiale a apei în energia cinetică a unui arbore rotativ este cunoscută încă din cele mai vechi timpuri. Turbina cu abur are o istorie la fel de lungă, cu unul dintre primele modele cunoscut sub numele de turbina lui Heron și datând din secolul I î.Hr. Cu toate acestea, să remarcăm imediat că până în secolul al XIX-lea, turbinele conduse de abur erau mai probabil curiozități tehnice, jucării, decât dispozitive reale aplicabile industrial.

Slide 7

Și abia odată cu începutul revoluției industriale în Europa, după introducerea practică pe scară largă a motorului cu abur al lui D. Watt, inventatorii au început să privească mai atent turbina cu abur, ca să spunem așa, „îndeaproape”.

Slide 8

Crearea unei turbine cu abur a necesitat o cunoaștere profundă a proprietăților fizice ale aburului și a legilor curgerii acestuia. Fabricarea sa a devenit posibilă numai cu un nivel suficient de înalt de tehnologie pentru lucrul cu metale, deoarece precizia necesară în fabricarea pieselor individuale și rezistența elementelor au fost semnificativ mai mari decât în ​​cazul unui motor cu abur.

Slide 9

Cu toate acestea, timpul a trecut, tehnologia s-a îmbunătățit și a lovit ora pentru utilizarea practică a turbinei cu abur. Turbinele cu abur primitive au fost folosite pentru prima dată în fabricile de cherestea din estul Statelor Unite în 1883-1885. pentru antrenarea ferăstrăilor circulare.

Slide 10

Invenția lui Carl Gustav Patrick Laval (1845-1913)
Turbina cu abur Laval este o roată cu palete. Un jet de abur generat în cazan iese din conductă (duză), apasă pe palete și învârte roata. Experimentând cu diferite tuburi pentru alimentarea cu abur, proiectantul a ajuns la concluzia că ar trebui să aibă o formă de con. Așa a apărut duza Laval, care este folosită și astăzi (brevet 1889). Inventatorul a făcut această descoperire importantă mai degrabă intuitiv; a fost nevoie de mai multe decenii pentru ca teoreticienii să demonstreze că o duză cu această formă particulară dă cel mai bun efect.

Slide 11

Charles Algernon Parsons (1854-1931)
A început să lucreze la turbine în 1881, iar trei ani mai târziu a primit un brevet pentru propriul său design: Parsons a conectat o turbină cu abur la un generator de energie electrică. Cu ajutorul unei turbine, a devenit posibilă generarea de energie electrică, iar acest lucru a crescut imediat interesul publicului pentru turbinele cu abur. Ca urmare a 15 ani de cercetare, Parsons a creat cea mai avansată turbină cu reacție în mai multe etape la acel moment. A făcut mai multe invenții care au crescut eficiența acestui dispozitiv (a îmbunătățit designul garniturilor, metodele de atașare a lamelor la roată și sistemul de control al vitezei).

Slide 12

Auguste Rateau (1863-1930)
A creat o teorie cuprinzătoare a turbomașinilor. A dezvoltat o turbină originală în mai multe etape, care a fost demonstrată cu succes la Expoziția Mondială desfășurată în capitala Franței în 1900. Pentru fiecare treaptă a turbinei, Rato a calculat căderea optimă de presiune, ceea ce a asigurat o eficiență generală ridicată a mașinii.

Slide 13

Glenn Curtis (1879-1954)
La mașina lui, viteza de rotație a turbinei a fost mai mică, iar energia aburului a fost folosită mai pe deplin. Prin urmare, turbinele Curtis erau mai mici și mai fiabile în design. Unul dintre principalele domenii de aplicare a turbinelor cu abur este sistemele de propulsie a navelor. Prima navă cu motor cu turbină cu abur, Turbinia, construită de Parsons în 1894, atingea viteze de până la 32 de noduri (aproximativ 59 km/h).

O turbină cu abur (turbină franceză din latină turbo vortex, rotație) este un motor termic cu acțiune continuă, în aparatul cu palete al căruia energia potențială a vaporilor de apă comprimați și încălziți este convertită în energie cinetică, care, la rândul său, efectuează lucrări mecanice asupra arborele.

Turbina este formată din trei cilindri (HPC, CSD și LPC), jumătățile inferioare ale carcasei sunt desemnate 39, 24 și, respectiv, 18. Fiecare dintre cilindri este format dintr-un stator, al cărui element principal este o carcasă staționară și un rotor rotativ. Rotoarele cilindrice individuale (rotorul HPC 47, rotorul CSD 5 și rotorul LPC 11) sunt conectate rigid prin cuplajele 31 și 21. Jumătatea de cuplare a rotorului generatorului electric este conectată la jumătatea de cuplare 12, iar rotorul excitator este conectat la aceasta. Un lanț de rotoare cilindrice individuale asamblate, un generator și un excitator se numește linie de arbore. Lungimea sa cu un număr mare de cilindri (și cel mai mare număr din turbinele moderne este de 5) poate ajunge la 80 m. Design motor

Principiul de funcționare Turbinele cu abur funcționează astfel: aburul generat în cazanul de abur, la presiune mare, intră în paletele turbinei. Turbina se rotește și produce energie mecanică care este utilizată de generator. Generatorul produce energie electrică. Puterea electrică a turbinelor cu abur depinde de diferența de presiune a aburului la intrarea și la ieșirea din instalație. Puterea turbinelor cu abur într-o singură instalație ajunge la 1000 MW. În funcție de natura procesului termic, turbinele cu abur sunt împărțite în trei grupe: turbine de condensare, de încălzire și turbine cu destinație specială. Pe baza tipului de trepte ale turbinei, acestea sunt clasificate ca active și reactive.

Turbine cu abur - avantaje Funcționarea turbinelor cu abur este posibilă pe diverse tipuri de combustibil: gazos, lichid, solid Funcționarea turbinelor cu abur este posibilă pe diferite tipuri de combustibil: gazos, lichid, solid putere unitară mare putere unitară mare alegere liberă a lichidului de răcire alegerea liberă a lichidului de răcire gamă largă de putere gamă largă de putere resursă impresionantă de turbine cu abur resursă impresionantă de turbine cu abur

Turbine cu abur - dezavantaje inerție mare a centralelor cu abur (timpi mari de pornire și oprire) inerție mare a centralelor cu abur (timpi lungi de pornire și oprire) cost ridicat al turbinelor cu abur cost ridicat al turbinelor cu abur volum redus de energie electrică produsă, în raport la volumul de energie termică, volumul redus de energie electrică produsă, în raport cu volumul de energie termică, reparațiile costisitoare ale turbinelor cu abur, reparațiile costisitoare ale turbinelor cu abur, reducerea indicatorilor de mediu, în cazul utilizării de păcură grea și solidă. combustibili, reducerea indicatorilor de mediu, in cazul utilizarii de pacura grele si combustibili solizi

Aplicație: Turbina cu abur cu reacție Parsons a fost folosită de ceva timp în principal pe navele de război, dar treptat a făcut loc unor turbine cu abur cu jet activ combinat mai compacte, în care partea cu jet de înaltă presiune a fost înlocuită cu un disc activ cu coroană simplă sau dublă. Ca urmare, pierderile datorate scurgerii de abur prin golurile din aparatul cu palete au scăzut, turbina a devenit mai simplă și mai economică. În funcție de natura procesului termic, turbinele cu abur sunt de obicei împărțite în 3 grupe principale: condensare, încălzire și destinație specială.

Principalele avantaje ale PTM: Gamă largă de putere; Eficiență internă crescută (de 1,2-1,3 ori) (~75%); Lungimea de instalare redusă semnificativ (de până la 3 ori); Costuri de capital reduse pentru instalare și punere în funcțiune; Lipsa unui sistem de alimentare cu ulei, care sa asigure siguranta la foc si sa permita functionarea in camera cazanului; Absența unei cutii de viteze între turbină și mecanismul antrenat, care crește fiabilitatea funcționării și reduce nivelul de zgomot; Controlul ușor al vitezei de rotație a arborelui de la ralanti la sarcina turbinei; Nivel scăzut de zgomot (până la 70 dBA); Greutate specifică redusă (până la 6 kg / kW putere instalată) Durată lungă de viață. Timpul de funcționare a turbinei înainte de scoaterea din funcțiune este de cel puțin 40 de ani. Când se utilizează o unitate de turbină sezonier, perioada de rambursare nu depășește 3 ani.

Un generator turboelectric bazat pe o turbină cu abur de tip PTM se compară favorabil cu alte surse de energie datorită eficienței sale interne crescute, duratei de viață lungi, dimensiunilor mici, controlului fără probleme pe o gamă largă de sarcini, lipsei unui sistem de alimentare cu ulei și ușurinței instalării. .