Презентация на тему изобретение паровых турбин. История изобретения турбин

«История развития тепловых двигателей» - Двигатели внешнего сгорания 1.Паровая машина 2.Паровая и газовая турбина. Принцип работы тепловых двигателей. Тепловой двигатель состоит. Вопросы классу. Паровые турбины. Проверь диаграмму. Техническая задача. Способы ликвидации вредных воздействий тепловых двигателей. Заполни диаграмму. Двигатели внутреннего сгорания 1 Карбюраторные, дизельные 2 Реактивные.

«Тепловые насосы» - Тепловой насос сочетается практически с любой циркуляционной теплопроводной системой; НАДЕЖНОСТЬ. Сечение различных типов вертикальных грунтовых теплообменников. Подготовка двойного U-образного зонда для грунтовой скважины. ООО «ПСП Энергия» ООО «Климатек» 2008 г. Отсутствуют выбросы парниковых газов в атмосферу; УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ.

«Изобретатели вечных двигателей» - Далее стекшее вниз масло снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда. Масло, поднимающееся по фитилям 11. Магнит и желоба. Масло, поднимающееся по фитилям. 12.Установка инженера Потапова. Идея изобретателя: Идея основана на применении колеса с неуравновешенными грузами. Идея изобретателя: Гидродинамическая тепловая установка Потапова с КПД, превышающим 400%.

«Идеальный тепловой двигатель» - А) i,iv b) ii,iii c) ii,iv d) ii,iv,v e) ii,iii,v. №1: КПД идеальной тепловой машины 20%. А) 270oc B) -3oc C) -93oc D) 180oc E) -40oc. II. Определить количество теплоты отданное холодильнику, если КПД.двигателя 20%. Температура холодильника неизменна. При увеличении количества теплоты, отданного холодильнику.

«Принцип действия теплового двигателя» - Рабочее тело. Тепловые двигатели- машины, преобразующие внутреннюю энергию топлива в механическую. Холодильник. История создания тепловых двигателей. Тепловые машины и развитие техники. КПД тепловых двигателей. Нагреватель. Пар. T2

«Тепловые двигатели физика» - КПД теплового двигателя. Содержание. Для всех других циклов. 0. Французский инженер Сади Карно в 1824 г. Чем дышат в челябинске. Машины опаснее, чем заводы. Полезная работа а. Отрицательное воздействие на окружающую среду. Учитель физики МОУ ВСОШ №2 Заикина Н.В. Тепловой двигатель. Только для цикла Карно КПД определяется выражением:

Всего в теме 31 презентация

Слайд 1

История изобретения паровой турбины

Слайд 2

Паровая машина
тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию нагретого пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина - любой двигатель внешнего сгорания, который преобразовывает энергию пара в механическую работу.

Слайд 3

На первых парах

Слайд 4

Слайд 5

Расширение объемов промышленного производства поставило перед энергетикой задачу всемерного повышения мощности двигателей. Однако первоначально вовсе не высокая мощность вызвала к жизни паровую турбину...

Слайд 6

Гидравлическая турбина как устройство для преобразования потенциальной энергии воды в кинетическую энергию вращающегося вала известна с глубокой древности. У паровой турбины история столь же долгая, ведь одна из первых конструкций известна под наименованием "турбины Герона" и датируется первым столетием до нашей эры. Однако сразу заметим - вплоть до XIX века турбины, приводимые в движение паром, являлись скорее техническими курьезами, игрушками, чем реальными промышленно применимыми устройствами.

Слайд 7

Слайд 8

Создание паровой турбины требовало глубокого знания физических свойств пара и законов его истечения. Изготовление ее стало возможным только при достаточно высоком уровне технологии работы с металлами, поскольку потребная точность изготовления отдельных частей и прочность элементов были существенно более высокими, чем в случае паровой машины.

Слайд 9

Однако время шло, техника совершенствовалась, и час практического применения паровой турбины пробил. Впервые примитивные паровые турбины были использованы на лесопилках в восточной части США в 1883-1885 гг. для привода дисковых пил.

Слайд 10

Изобретение Карла Густава Патрика Лаваля (1845-1913)
Паровая турбина Лаваля представляет собой колесо с лопатками. Струя пара, образующегося в котле, вырывается из трубы (сопла), давит на лопасти и раскручивает колесо. Экспериментируя с разными трубками для подачи пара, конструктор пришёл к выводу, что они должны иметь форму конуса. Так появилось применяемое до настоящего времени сопло Лаваля (патент 1889 г.). Это важное открытие изобретатель сделал, скорее, интуитивно; понадобилось ещё несколько десятков лет, чтобы теоретики доказали, что сопло именно такой формы даёт наилучший эффект.

Слайд 11

Чарльз Алджернон Парсонс (1854- 1931)
Заниматься турбинами начал в 1881 г., а уже спустя три года ему выдали патент на собственную конструкцию: Парсонс соединил паровую турбину с генератором электрической энергии. С помощью турбины стало возможно вырабатывать электричество, и это сразу повысило интерес общества к паровым турбинам. В результате 15-летних изысканий Парсонс создал наиболее совершенную по тем временам реактивную многоступенчатую турбину. Он сделал несколько изобретений, повысивших экономичность этого устройства (доработал конструкцию уплотнений, способы крепления лопаток в колесе, систему регулирования числа оборотов).

Слайд 12

Огюст Рато (1863-1930)
Создал комплексную теорию турбомашин. Он разработал оригинальную многоступенчатую турбину, которая с успехом демонстрировалась на Всемирной выставке, проходившей в столице Франции в 1900 г. Для каждой ступени турбины Рато рассчитал оптимальное падение давления, что обеспечило высокий общий коэффициент полезного действия машины.

Слайд 13

Гленн Кертис (1879-1954)
В его машине скорость вращения турбины была ниже, а энергия пара использовалась полнее. Поэтому турбины Кертиса отличались меньшими размерами и более надёжной конструкцией. Одна из главных областей применения паровых турбин - двигательные установки кораблей. Первое судно с паротурбинным двигателем - «Турбиния», - построенное Парсонсом в 1894 г., развивало скорость до 32 узлов (около 59 км/ч).

Силаев Платон,
Гончарова Валерия
8”M” School №188

Что такое?

Турби́на - лопаточная машина, в которой
происходит преобразование кинетической
энергии и/или внутренней энергии рабочего
тела (пара, газа, воды) в механическую работу
на валу.

Паровая турбина.

Паровая турбина представляет
собой барабан либо серию
вращающихся дисков,
закреплённых на единой оси, их
называют ротором турбины, и
серию чередующихся с ними
неподвижных дисков,
закреплённых на основании,
называемых статором.

История изобретения турбин

В основе действия паровой турбины
лежат два принципа создания
усилия на роторе, известные с
давних времен, реактивный и
активный. В машине Бранке,
построенной в 1629 году, струя
пара приводила в движение
колесо, напоминающее колесо
водяной мельницы.

Паровая турбина Парсонса

Парсонс соединил паровую турбину
с генератором электрической
энергии. С помощью турбины
стало возможно вырабатывать
электричество, и это повысило
интерес общества к тепловым
турбинам. В результате 15летних изысканий он создал
наиболее совершенную по тем
временам реактивную турбину.

Применение паровых турбин

Паровые турбины

Первым предшественником современных
паровых турбин может считаться игрушечный
двигатель, который изобрёл ещё во 2 в. до. н.э.
александрийский учёный Герон. Первым
предшественником современных паровых
турбин может считаться игрушечный двигатель,
который изобрёл ещё во 2 в. до. н.э.
александрийский учёный Герон.

Первый проэкт турбины

В 1629 г. итальянец Бранка создал проект колеса с лопатками. Оно должно
было вращаться, если струя пара с силой ударяется по лопаткам колеса.
Это был первый проект паровой турбины, которая в последствии получила
название активной турбины. В 1629 г. итальянец Бранка создал проект
колеса с лопатками. Оно должно было вращаться, если струя пара с силой
ударяется по лопаткам колеса. Это был первый проект паровой турбины,
которая в последствии получила название активной турбины. Паровой
поток в этих ранних паровых турбинах был не концентрированным, и
большая часть его энергии рассеивалась во всех направлениях, что
приводило к значительным потерям энергии. Паровой поток в этих ранних
паровых турбинах был не концентрированным, и большая часть его
энергии рассеивалась во всех направлениях, что приводило к
значительным потерям энергии.

Попытки создать турбину

Попытки создать механизмы, похожие на турбины, делались очень давно.
Известно описание примитивной паровой турбины, сделанное Героном
Александрийским (1 в. н. э.). По словам И. В. Линде, XIX векпородил
«массу проектов», которые остановились перед «материальными
трудностями» их выполнения. Лишь в конце XIX века, когда
развитиетермодинамики (повышение КПД турбин до сравнимого с
поршневой машиной), машиностроения и металлургии (увеличение
прочности материалов и точности изготовления, необходимых для
создания высокооборотных колёс),Густаф Лаваль (Швеция) и Чарлз
Парсонс(Великобритания) независимо друг от друга создали пригодные
для промышленности паровые турбины.

Первая паровая турбина

Первую паровую турбину создал шведский изобретатель Густаф Лаваль. По
одной из версий, Лаваль создал её для того, чтобы приводить в
действиесепаратор молока собственной конструкции. Для этого нужен был
скоростной привод. Двигатели того времени не обеспечивали достаточную
частоту вращения. Единственным выходом оказалось сконструировать
скоростную турбину. В качестве рабочего тела Лаваль выбрал широко
используемый в то время пар. Изобретатель начал работать над своей
конструкцией и в конце концов собрал работоспособное устройство. В 1889
году Лаваль дополнил сопла турбины коническими расширителями, так
появилось знаменитое сопло Лаваля, которое стало прародителем будущих
ракетных сопел. Турбина Лаваля стала прорывом в инженерии. Достаточно
представить себе нагрузки, которые испытывало в ней рабочее колесо, чтобы
понять, как нелегко было изобретателю добиться стабильной работы турбины.
При огромных оборотах турбинного колеса даже незначительное смещение в
центре тяжести вызывало сильную вибрацию и перегрузку подшипников.
Чтобы избежать этого, Лаваль использовал тонкую ось, которая при вращении
могла прогибаться.

Паровые турбины ставятся на мощных
электрических станциях и на больших
кораблях.
Для работы парового двигателя необходим
ряд вспомогательных машин и устройств.
Все это вместе носит название
паросиловой станции.

Ротор с лопатками
- подвижная
часть турбины.
Статор с соплами
- неподвижная
часть.

КПД тепловых двигателей:

Паровая
машина 8-12%
ДВС 20-40%
Паровая
турбина
20-40%
Дизель
30-36%

недостатки работы
паровой турбины
преимущества
работы паровой турбины
скорость вращения не
может меняться в
широких пределах
долгое время пуска и
остановки
дороговизна паровых
турбин
низкий объем
производимого
электричества, в
соотношении с
объемом тепловой эн.
вращение происходит в
одном направлении;
отсутствуют
толчки, как при работе
поршня
работа паровых
турбин возможна на
различных видах
топлива: газообразное,
жидкое, твердое
высокая единичная
мощность

Газовая турбина
Газовая турбина - это тепловой двигатель непрерывного
действия, преобразующий энергию газа в механическую
работу на валу газовой турбины. В отличие от поршневого
двигателя, в газовотурбинном двигателе процессы
происходят в потоке движущегося газа. Качество газовой
турбины характеризуется эффективностью КПД, то есть
соотношением работы, снимаемой с вала, к располагаемой
энергии газа перед турбиной
История
создания
1500 – Леонардо да Винчи нарисовал схему
гриля, который использует
принцип газовой турбины
1903 – Норвежец Аегидиус Еллинг создал первую работающую
газовую
турбину, которая использовала
вращающийся компрессор и турбину и
выдавала полезную работу.

Газовая турбина состоит из дисков турбины и компрессора,
установленных на одном валу. Турбина работает так: воздух
нагнетается компрессором в камеру сгорания турбины, куда затем
впрыскивается жидкое горючее. Горючая смесь сгорает при очень
высокой температуре, газы расширяются, устремляются к
выхлопному отверстию, по пути попадают на лопатки турбины и
приводят их во вращение.

Применение
В настоящее время газовые турбины применяют в качестве главных
двигателей морских транспортных судов.
В отдельных случаях газовые турбины малой мощности применяют в
качестве привода насосов, аварийных электрогенераторов, вспомогательных
наддувочных компрессоров и др.
Особый интерес представляют газовые турбины как главные двигатели для
судов с подводными крыльями и судов на воздушной подушке.
Газовые турбины также используются в локомотивах и танках.

Преимущества и недостатки газотурбинных
двигателей
Преимущества газотурбинных двигателей
Возможность получения большего количества пара при работе (в
отличие от поршневого двигателя)
В сочетании с паровым котлом и паровой турбиной более высокий КПД
по сравнению с поршневым двигателем. Отсюда - использование их в
электростанциях.
Перемещение только в одном направлении, с намного меньшей
вибрацией, в отличие от поршневого двигателя.
Меньшее количество движущихся частей, чем у поршневого двигателя.
Существенно меньше выбросов вредных веществ по сравнению с
поршневыми двигателями
Низкая стоимость и потребление смазочного масла.

Недостатки газотурбинных двигателей
Стоимость намного выше, чем у аналогичных по размерам поршневых
двигателей, поскольку материалы применяемые в турбине должны иметь
высокую жаростойкость и жаропрочность, а также высокую удельную
прочность. Машинные операции также более сложные;
При любом режиме работы имеют меньший КПД, чем поршневые
двигатели. Требуют дополнительной паровой турбины для повышения
КПД.
Низкий механический и электрический КПД (потребление газа более чем
в 1.5 раза больше на 1 кВтЧ электроэнергии по сравнению с поршневым
двигателем)
Резкое снижение КПД на малых нагрузках (в отличие от поршневого
двигателя)
Необходимость использования газа высокого давления, что
обуславливает необходимость применения дожимных компрессоров с
дополнительным расходом энергии и падением общей эффективности
системы.

«МОУ Средняя общеобразовательная школа №1 с углублённым изучением английского языка»

«МОУ Средняя общеобразовательная школа №…»

Реферат по теме:

«Паровая турбина»

Выполнил: ученик … класса…

Проверил: учитель физики …

3-Паровая турбина

3-Классификация

4-Плюсы и минусы

5-Из истории паровой турбины

6-Карл-Густав-Патрик де Лаваль

8- Чарльз Алджернон Парсонс

10- Морские котлотурбинные установки

12-Триумф паротурбинной энергетики

13-Приложение

15-Литература

<
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

Р - тип турбины (с противодавлением)

15 - противодавление, кгс/см2

Теплофикационные и промышленные совмещают в себе два предыдущих типа: часть пара отбирается для производства или отопления, а часть доходит до конденсатора проходя полный цикл, применяются на теплоэлектроцентралях. Турбины с отопительным отбором маркируются Т-100/120-130, где

Т - тип турбины (с отопительным отбором)

100 - номинальная мощность, МВт

120 - максимальная мощность, МВт

130 - давление свежего пара, кгс/см2

Турбины с производственным отбором маркируются П-25/30-90/13, где

П - тип турбины (с производственным отбором)

25 - номинальная мощность, МВт

30 - максимальная мощность, МВт

90 - давление свежего пара, кгс/см2

13 - номинальное давление пара в производственном отборе, кгс/см2

Плюсы

работа паровых турбин возможна на различных видах топлива: газообразное, жидкое, твердое

высокая единичная мощность

свободный выбор теплоносителя

широкий диапазон мощностей

внушительный ресурс паровых турбин

Минусы

высокая инерционность паровых установок (долгое время пуска и останова)

дороговизна паровых турбин

низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии

дорогостоящий ремонт паровых турбин

снижение экологических показателей, в случае использования тяжелых мазутов и твердого топлива

Из истории паровой турбины

Девятнадцатый век не зря называли веком пара.С изобретением паровой машины произошел настоящий переворот в промышленности, энергетике, транспорте. Появилась возможность механизировать работы, ранее требовавшие слишком много человеческих рук. Железные дороги резко расширили возможности транспортировки грузов по суше. В море вышли огромные суда, способные двигаться против ветра и гарантировавшие своевременность доставки товаров. Расширение объемов промышленного производства поставило перед энергетикой задачу всемерного повышения мощности двигателей. Однако первоначально вовсе не высокая мощность вызвала к жизни паровую турбину…

Гидравлическая турбина как устройство для преобразования потенциальной энергии воды в кинетическую энергию вращающегося вала известна с глубокой древности. У паровой турбины история столь же долгая, ведь одна из первых конструкций известна под наименованием «турбины Герона» и датируется первым столетием до нашей эры. Однако сразу заметим - вплоть до XIX века турбины, приводимые в движение паром, являлись скорее техническими курьезами, игрушками, чем реальными промышленно применимыми устройствами.

И только с началом индустриальной революции в Европе, после широкого практического внедрения паровой машины Д. Уатта, изобретатели стали присматриваться к паровой турбине, так сказать, «вплотную». Создание паровой турбины требовало глубокого знания физических свойств пара и законов его истечения. Изготовление ее стало возможным только при достаточно высоком уровне технологии работы с металлами, поскольку потребная точность изготовления отдельных частей и прочность элементов были существенно более высокими, чем в случае паровой машины.

В отличие от паровой машины, совершающей работу за счет использования потенциальной энергии пара и, в частности, его упругости, паровая турбина использует кинетическую энергию струи пара, преобразуя ее во вращательную энергию вала. Важнейшей особенностью водяного пара является высокая скорость истечения его из одной среды в другую даже при относительно небольшом перепаде давлений. Так, при давлении 5 кгс/м2 струя пара, вытекающая из сосуда в атмосферу, имеет скорость около 450 м/с. В 50-х годах прошлого века было установлено, что для эффективного использования кинетической энергии пара окружная скорость лопаток турбины на периферии должна быть не менее половины скорости обдувающей струи, следовательно, при радиусе лопаток турбины в 1 м необходимо поддерживать частоту вращения около 4300 об/мин. Техника первой половины XIX века не знала подшипников, способных длительно выдерживать такие скорости. Опираясь на собственный практический опыт, Д. Уатт считал столь высокие скорости движения элементов машины недостижимыми в принципе, и в ответ на предупреждение об угрозе, которую могла создать турбина изобретенной им паровой машине, ответил так: «О какой конкуренции может идти речь, если без помощи Бога нельзя заставить рабочие части двигаться со скоростью 1000 футов в секунду?»

Однако время шло, техника совершенствовалась, и час практического примения паровой турбины пробил. Впервые примитивные паровые турбины были использованы на лесопилках в восточной части США в 1883-1885 гг. для привода дисковых пил. Пар подводился через ось и далее, расширяясь, направлялся по трубам в радиальном направлении. Каждая из труб заканчивалась изогнутым наконечником. Таким образом, по конструкции описываемое устройство являлось весьма близким к турбине Герона, обладало крайне низким к.п.д., но более подходило для привода высокооборотных пил, нежели паровая машина с ее возвратно-поступательным движением поршня. К тому же для нагрева пара использовалось, по тогдашним понятиям, бросовое топливо - отходы лесопильного производства.

Впрочем, эти первые американские паровые турбины широкого распространения не получили. Их влияние на дальнейшую историю техники практически отсутствует. Чего нельзя сказать об изобретениях шведа французского происхождения де Лаваля, имя которого сегодня известно любому двигателисту.

Карл-Густав-Патрик де Лаваль

Предки де Лаваля были гугенотами, вынужденно эмигрировавшими в Швецию в конце XVI века из-за преследований на родине. Карл-Густав-Патрик («основным» считалось все же имя Густав) родился в 1845 г. и получил превосходное образование, окончив технологический институт и университет в Упсале. В 1872 г. де Лаваль стал работать в качестве инженера по химической технологии и металлургии, но вскоре заинтересовался проблемой создания эффективного сепаратора для молока. В 1878 г. ему удалось разработать удачный вариант конструкции сепаратора, получивший широкое распространение; вырученные средства Густав использовал для развертывания работ по паровой турбине. Толчок к занятию новым устройством дал именно сепаратор, поскольку он нуждался в механическом приводе, способном обеспечить частоту вращения не менее 6000 об/мин.

Для того, чтобы избежать применения всякого рода мультипликаторов, де Лаваль предложил разместить барабан сепаратора на одном валу с простейшей турбиной реактивного типа. В 1883 г. на эту конструкцию был взят английский патент. Затем де Лаваль перешел к разработке одноступенчатой турбины активного типа, и уже в 1889 г. он получил патент на расширяющееся сопло (и сегодня термин «сопло Лаваля» является общеупотребительным), позволяющее уменьшить давление пара и повысить его скорость до сверхзвуковой. Вскоре после этого Густав сумел преодолеть и другие проблемы, возникавшие при изготовлении работоспособной активной турбины. Так, он предложил применить гибкий вал, диск равного сопротивления и выработал способ закрепления лопаток в диске.

На международной выставке в Чикаго, проходившей в 1893 г., была представлена небольшая турбина де Лаваля мощностью 5 л.с. с частотой вращения 30 000 об/мин! Огромная скорость вращения являлась важным техническим достижением, но одновременно она стала и ахиллесовой пятой такой турбины, поскольку для практического применения она предполагала включение в состав силовой установки понижающего редуктора. В ту пору редукторы изготавливали, главным образом, одноступенчатыми, поэтому нередко диаметр большой шестерни в несколько раз превосходил размеры самой турбины. Необходимость применения громоздких зубчатых понижающих передач помешала широкому внедрению турбин де Лаваля. Самая большая одноступенчатая турбина мощностью 500 л.с. имела расход пара на уровне 6...7 кг/л.с.·ч.

Интересной особенностью творчества Лаваля можно считать его «голый эмпиризм»: он создавал вполне работоспособные конструкции, теорию которых позднее разрабатывали другие. Так, теорией гибкого вала впоследствии глубоко занимался чешский ученый А. Стодола, он же систематизировал основные вопросы расчета на прочность турбинных дисков равного сопротивления. Именно отсутствие хорошей теории не позволило де Лавалю добиться больших успехов, к тому же он был человеком увлекающимся и легко переключался с одной темы на другую. Пренебрегая финансовой стороной дела, этот талантливый экспериментатор, не успев реализовать очередное изобретение, быстро охладевал к нему, увлекшись новой идеей. Иного рода человеком был англичанин Чарльз Парсонс, сын лорда Росса.