Паровая турбина на 10 квт своими руками: Паровая турбина – Принцип работы паровых турбин – «АГТ»

Паровая турбина – Принцип работы паровых турбин – «АГТ»

 

ПАРОВАЯ ТУРБИНА – это паровой двигатель, в котором лопатки ротора вращаются под действием струи пара и вырабатывают электрическую энергию. Компания «АГТ» предлагает паровые турбины с разными тепловыми циклами и составом, для применения во всех сферах промышленности: металлургическая, нефтеперерабатывающая, химическая промышленность, коммунальное хозяйство, на электростанциях, работающих на биомассе, на утилизационных станциях.

Содержание

1. Принцип работы паровых турбин
2. Преимущества паровых турбин
3. Состав паровых турбин
4. Тепловые циклы паровых турбин
5. Применение паровых турбин

Принцип работы паровых турбин

Паровые турбины имеют следующий принцип работы: в паровом котле образуется пар и далее проходит через лопатки турбины под высоким давлением.

В результате происходит вращение установки, которая производит механическую энергию. Эта энергия поступает в генератор и используется для выработки электричества. Мощность системы будет зависеть от того, какой перепад давления пара образуется на входе и выходе оборудования. Компания «АГТ» подберет паровую турбину исходя из принципа работы вашего предприятия и поставленных задач.

Чтобы паровая турбина была эффективной и работала с минимальными потерями, пар должен подаваться с высокой температурой и давлением. Поэтому к котельному оборудованию предъявляются повышенные требования. Преимущества данной технологии производства электроэнергии заключаются в том, что есть возможность использовать любой спектр топлива, в том числе и твердое. Однако стоит учесть, что твердое топливо и нефтяные фракции способны снизить экологические показатели системы.

Код	мощность	скорость	давление на входе	температура на входе	давление на выхлопе	расход пара
	кВт	об/мин	МПа	С	МПа	Т/Н
М20	132-750	3000	0. 5-2.35	225-330	0.15-0.3	3.54-13.86
М21	250-1000	3000	2.0-2.45	260-390	0.2-0.98	4.76-33
М30	300-700	3000	0.7-1.1	270-330	0.15-0.3	5.88-15.26
М32	1000-2500	3000	2.35-4.0	390-450	0.78-0.98	23.36-43.7
М40	250-1250	3000	0.8-1.0	250-330	0.15-0.55	4.6-21.5
М60	1000-2000	3000	2.35-4.0	390-445	0.297-0.785	17.41-31-32
М70	1000-2500	3000	0.6-1.27	260-300	0. 2-0.5	23.2-48.8
М51А	750-1500	1500-6500	2.35-3.43	390-435	0.294-0.98	9.6-30
Т4	3000-6000	3000-6000	3.43	435	0.294-1.57	27.27-118.7
Конденсационная паровая турбина
Код	Мощность	Скорость	Давление на входе	Температура на входе	Давление на выхлопе	расход пара
	кВт	об/мин	МПа	С	МПа	Т/Н
М80	1500	5600-3000	1	300	0.0103	8. 8
Q02	1500	6500-1500	2.35-0.2	390	0.0103	8.4
Q03	3000	5600-3000	2.35-0.2	390	0.0103	16.1

Запрос цены

 

Преимущества паровых турбин:

Одно из преимуществ паровых турбин, что можно использовать разные виды топлива, для получения пара. Ведь главная задача – это обеспечение его бесперебойной подачи, согласно ТУ. Компания «АГТ» поможет подобрать паровую турбину по вашему техническому заданию. Паровые турбины заслуженно заняли свое место в российской промышленности, их хорошая эффективность определяется следующими преимуществами:

• широкий выбор теплоносителя;
• использование различных видов топлива: твердого, газообразного, жидкого;
• большой диапазон мощностей;
• высокая мощность;
• долгий ресурс установки.

Состав паровых турбин

На самом деле основной состав паровых турбин примерно одинаковый на всех моделях. Паровая турбина состоит из корпуса, лопатки ротора и сопла. Пар проводится по трубопроводам к оборудованию из внешнего источника. Проходя через сопла, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию струи пара. Через специально спрофилированные лопатки из сопел вырывается пар и начинает вращать ротор. Вытекая с большой скоростью под углом к плоскости лопаток, пар приводит их в движение.

В некоторых конструкциях паровая турбина имеет сопловой аппарат, состоящий из ряда неподвижных лопаток. Они расположены радиально и искривлены в направлении поступающего потока.

Специалисты проектируют паровые турбины таким образом, чтобы они находились на одном валу с потребляющим энергию устройством. От прочности материалов, из которых изготовлены лопатки и диск, зависит скорость вращения рабочего колеса. Многоступенчатые турбины позволяют более эффективно преобразовывать энергию пара.

.Специалисты «АГТ» проектируют паровые турбины таким образом, чтобы они находились на одном валу с потребляющим энергию устройством. От прочности материалов, из которых изготовлены лопатки и диск, зависит скорость вращения рабочего колеса. Многоступенчатые турбины позволяют более эффективно преобразовывать энергию пара.

Тепловые циклы паровых турби

• Экологически чистый цикл Ранкина. Пар поступает в установку от внешнего источника. В этой ситуации между ступенями нет дополнительного прогрева и отмечаются потери тепла;
• Цикл с промежуточным подогревом. Пройдя первые ступени, пар направляется в теплообменник для дополнительного подогрева. Далее он возвращается в оборудование, где и происходит окончательное расширение. При повышении температуры рабочего тела значительно повышается экономичность;
• Цикл с промежуточным отбором, утилизацией тепла отработанного пара. При выходе из турбины пар имеет значительное количество тепловой энергии, которая рассеивается в конденсаторе. Некоторую часть энергии можно отобрать на промежуточных ступенях, а часть — при конденсации. Эту энергию можно использовать для технологических процессов.

Необходимо обратить внимание и на конструкцию. Так как именно тут происходит расширение рабочего тела, необходим большой диаметр для пропуска увеличенного объемного расхода. Увеличение диаметра паровой турбины определено максимальными допустимыми напряжениями, которые обусловлены центробежными нагрузками.

Применение паровых турбин

Паровые турбины с небольшой мощностью успешно применяются во всех сферах промышленности. Успешно используются на предприятиях с когенерационным циклом в составе электростанций, для получения не только электрической, но и тепловой энергии, а так же на утилизационных станциях, использующих тепловую энергию технологических процессов. В настоящее время набирает популярность применение паровых турбин на возобновляемых источниках энергии. Компания «АГТ» спроектирует турбину, согласна вашего применения.

Паровые турбины вращаясь с большой скоростью, обеспечивает высокий КПД. На тепловых электростанциях располагают электрогенераторы со скоростью вращения от 1500 до 6500 об/мин. На валу паровой турбины могут быть установлены вентиляторы, насосы, центрифуги, нагнетатели. В качестве понижающего редуктора может быть установлено низкоскоростное оборудование.

Нужна более подробная информация — паровые турбины?

Москва + 7 (499) 704-24-48
Санкт-Петербург + 7 (812) 389-23-48
Ростов на Дону + 7 (863) 303-48-46

Казань + 7 (843) 202-37-55
Красноярск + 7 (3919) 89-80-89
Челябинск + 7 (351) 240-80-89
Краснодар + 7 (8612) 05-69-05
Калининград + 7 (4012) 65-80-99
Самара + 7 (846) 300-23-73
Новосибирск + 7 (383) 207-88-90
Екатеринбург + 7 (343) 226-02-11

принцип работы, устройство, кпд, схема > Домашнее инженерное оборудование

Идея пpaктического применения энергии пара далеко не нова, использование паровых турбин в промышленных масштабах давно стало частью нашей жизни. Именно эти агрегаты, установленные на различных электростанциях и ТЭЦ, на 99% снабжают электричеством наши дома. Однако, некоторые мастера-умельцы умудряются внедрить принцип преобразования тепловой энергии в электрическую у себя дома. Для этого используется самодельная паровая турбина минимальных размеров и мощности. О том, как ее собрать в домашних условиях, и пойдет речь в данной статье.

Как работает паровая турбина?

В сущности, паровые турбины являются составной частью сложной системы, призванной преобразовать энергию топлива в электричество, иногда – в тепло.

На данный момент этот способ считается экономически выгодным. Технологически это происходит следующим образом:

• твердое или жидкое топливо сжигается в паровой котельной установке. В результате рабочее тело (вода) обращается в пар;
• полученный пар дополнительно перегревается и достигает температуры 435 ºС при давлении 3.43 МПа. Это необходимо для того, чтобы добиться максимального КПД работы всей системы;
• по трубопроводам рабочее тело доставляется к турбине, где равномерно распределяется по соплам с помощью специальных агрегатов;
• сопла подают острый пар на изогнутые лопатки, закрепленные на валу, и заставляет его вращаться. Таким образом, кинетическая энергия расширяющегося пара переходит в механическое движение, это и есть принцип действия паровой турбины;
• вал генератора, представляющего собой «электродвигатель наоборот», вращается ротором турбины, в результате чего выpaбатывается электроэнергия;
• отработанный пар попадает в конденсатор, где от соприкосновения с охлажденной водой в теплообменнике переходит в жидкое состояние и насосом снова подается в котел на прогрев.

Примечание. В лучшем случае КПД паровой турбины достигает 60%, а всей системы – не более 47%. Значительная часть энергии топлива уходит с теплопотерями и расходуется на преодоления силы трения при вращении валов.

Ниже на функциональной схеме показан принцип работы паровой турбины совместно с котельной установкой, электрическим генератором и прочими элементами системы:

Чтобы не допускать снижения эффективности работы, на валу ротора располагается максимальное расчетное число лопаток. При этом между ними и корпусом статора обеспечивается наименьший зазор посредством специальных уплотнений. Простыми словами, чтобы пар «не крутился вхолостую» внутри корпуса, все зазоры минимизируются. Лопатка сконструирована таким образом, чтобы расширение пара продолжалось не только на выходе из сопла, но и в ее углублении. Как это происходит, отражает рабочая схема паровой турбины:

Следует отметить, что рабочее тело, чье давление после попадания на лопатки снижается, после рабочего цикла в первом блоке не сразу попадает в конденсатор. Ведь оно еще располагает достаточным запасом тепловой энергии, а потому по трубопроводам пар отправляется во второй блок низкого давления, где снова воздействует на вал посредством лопаток другой конструкции. Как показано на рисунке, устройство паровой турбины может предусматривать несколько таких блоков:

1 – подача перегретого пара; 2 – рабочее прострaнcтво блока; 3 – ротор с лопатками; 4 – вал; 5 – выход отработанного пара в конденсатор.

Для справки. Скорость вращения ротора генератора может достигать 30 000 об/мин, а мощность паровой турбины – до 1500 МВт.

Как сделать паровую турбину в домашних условиях?

Множество интернет-ресурсов публикует алгоритм, согласно которому в домашних условиях и с применением небольшого количества инструментов изготавливается мини паровая турбина из консервной банки. Помимо самой банки понадобится алюминиевая проволока, небольшой кусочек жести для вырезания полоски и крыльчатки, а также элементы крепежа.

В крышке банки делают 2 отверстия и впаивают в одно кусочек трубки. Из куска жести вырезают крыльчатку турбины, прикрепляют ее к полосе, согнутой в виде буквы П. Затем полосу прикручивают ко второму отверстию, расположив крыльчатку таким образом, чтобы лопасти находились напротив трубки. Все технологические отверстия, сделанные во время работы, тоже запаивают. Изделие нужно установить на подставку из проволоки, заполнить водой из шприца, а снизу разжечь сухое горючее. Импровизированный ротор паровой турбины начнет вращаться от струи пара, вырывающегося из трубки.

Понятно, что такая конструкция может служить лишь прототипом, игрушкой, поскольку данная паровая турбина, сделанная своими руками, не может использоваться с какой-то целью. Слишком мала мощность, а о каком-то КПД и речи не идет. Разве что можно показывать на ее примере принцип действия теплового двигателя.

Мини-генератор электроэнергии можно реально изготовить из старого металлического чайника. Для этого, кроме самого чайника, потребуется медная или нержавеющая трубка с тонкими стенками, кулер от компьютера и небольшой кусочек листового алюминия. Из последнего вырезается круглая крыльчатка с лопатками, из которой будет сделана паровая турбина малой мощности.

С кулера снимается электродвигатель и устанавливается на одной оси с крыльчаткой. Получившееся устройство монтируется в круглом корпусе из алюминия, по размерам он должен подойти вместо крышки чайника. В днище последнего делается отверстие, куда впаивается трубка, а снаружи из нее выполняется змеевик. Как видите, конструкция паровой турбины очень близка к реальности, поскольку змеевик играет роль пароперегревателя. Второй конец трубки, как нетрудно догадаться, подводится к импровизированным лопаткам крыльчатки.

Примечание. Самая сложная и трудоемкая часть устройства – это как раз змеевик. Изготовить его из медной трубки легче, чем из нержавейки, но она долго не прослужит. От контакта с открытым огнем медный перегреватель быстро прогорит, поэтому лучше сделать его своими руками из нержавеющей трубки.

Применение паровой турбины

Налив в чайник воды и поставив его на включенный газ, можно убедиться, что при закипании энергии выходящего из трубки пара достаточно, чтобы на выходе электродвигателя появилась ЭДС. Для этого к нему стоит подключить светодиодный фонарик. Помимо питания для электрических лампочек, возможно и другое применение паровой турбины, например, для зарядки аккумулятора сотового телефона.

В условиях квартиры или частного дома подобная мини-электростанция может показаться простой игрушкой. А вот оказавшись в походе и взяв с собой турбированный чайник с электрогенератором, вы сможете оценить по достоинству его функциональность. Возможно, в процессе вам удастся найти еще какое-нибудь назначение турбины. Больше информации об изготовлении походного генератора из чайника можно узнать, посмотрев видео:

Заключение

К сожалению, конструктивно паровые машины достаточно сложны и сделать дома турбину, чья мощность достигала хотя бы 500 Вт, весьма затруднительно. Если стремиться к тому, чтоб соблюдалась схема работы турбины, то затраты на комплектующие и потраченное время будут неоправданными, КПД самодельной установки не превысит 20%. Пожалуй, проще купить готовый дизель-генератор.

устройство, принцип действия, основные элементы

Конструкция данного агрегата описывается еще в учебниках 8 класса по физике. Об устройстве паровой турбины рассказывается в книгах следующим образом. Данный вид турбины — это вид двигателя, в котором пар или же нагретый воздух способен вращать вал двигателя без взаимодействия с поршнем, шатуном или коленчатым валом.

Краткое описание устройства

Кратко устройство паровой турбины можно описать следующим образом. На основной элемент, то есть вал, закрепляется диск, к которому крепятся лопатки. Около данных элементов также располагаются такие части, как трубы-сопла. Через них и происходит подача пара из котла. При прохождении пара сквозь сопло он оказывает определенное давление на лопатки, а также диск всей установки. Именно это воздействие приводит во вращение диск турбины вместе с лопатками.

В настоящее время в таких агрегатах чаще всего используется несколько дисков, которые насаживаются на один вал. При таком устройстве паровой турбины происходит следующее. Энергия пара, проходя через каждую лопатку каждого диска, будет отдавать часть своей энергии этим элементам. Основное применение паровые турбины нашли на атомных, а также тепловых электрических станциях, где они соединяются с валом электрического тока. Скорость вращения вала паровой турбины достигает 3000 оборотов в минуту. Данного значения хватает для приемлемой работы генераторов электрического тока.

Если говорить о применении данных агрегатов, то стоит упомянуть, что они успешно эксплуатируются на кораблях и суднах. Однако из-за устройства паровой турбины, в частности, по причине того, что необходимо большое количество воды для работы турбины, ее эксплуатация на сухопутных и воздушных средствах передвижения невозможна.

Устройство сопла турбины. На что оно влияет

Одним из важнейших элементов для работы устройства стало сопло, сквозь которое и осуществляется прохождение пара.

В наиболее раннем устройстве паровой турбины, когда еще до конца не были изучены такие вещи, как расширение пара, построить рационально функционирующий агрегат с высоким КПД было проблематично. Причина заключалась в том, что сопло, которое использовалось вначале, имело одинаковый диаметр по всей своей длине. А это влекло за собой то, что пар, проходя через трубу и попадая в пространство с меньшим давлением, чем внутри, терял давление и увеличивал свою скорость, но только до определенного значения. Если говорить о насыщении сухого пара, то его давление на выходе из трубки не может быть меньше, чем 0,58 от начального давления. Данный параметр называют критическим давлением. Основываясь на этом значении, можно получить и предельную скорость движения пара, которую называют также критической скоростью, а ее значение для перегретого пара равно 0,546 от начального давления.

Таких параметров оказалось мало для нормального функционирования турбины. К тому же при выходе из сопла такой формы пар начинал клубиться из-за расширения в атмосфере. Все эти недостатки удалось устранить, когда устройство паровой турбины, ее сопла, было изменено. В начале отбора труба была узкой, постепенно расширяясь к концу. Основная отличительная особенность, которая стала решающим фактором, — это то, что с такой формой стало возможно привести давление у конца сопла к давлению окружающей среды после трубы. Это решило проблему с клубами пара, которые сильно снижали скорость, а также удалось добиться сверхкритических значений для этого параметра, а также давления.

Устройство паровой турбины и принцип работы

Здесь важно сказать о том, что паровая турбина использует два различных принципа работы, которые зависят от ее устройства.

Первый принцип называют активными турбинами. В этом случае, имеются в виду устройства, у которых расширения пара осуществляется только в неподвижных соплах, а также до поступления его на рабочие лопатки.

Устройство паровой турбины и принцип работы второго типа называют реактивным. К таким агрегатам относят те, у которых расширение пара происходит не только до вступления его на рабочие лопатки, но и во время прохождения между таковыми. Еще такие устройства называют работающими на реакции. Если падения тепла в соплах составляет примерно половину от общего теплопадения, то турбину называют также реактивной.

Если рассматривать устройство паровой турбины и ее основных элементов, то нужно обратить внимание на следующее. Внутри турбины происходит такой процесс: струя жидкости, которая направляется на лопатку, будет оказывать на нее давление, которое будет зависеть от таких параметров, как расход, скорость при входе, а также при выходе на поверхность, форма поверхности лопатки, угол направления струи по отношению к данной поверхности. Здесь важно отметить, что при такой работе вовсе не нужно делать так, чтобы поток воды бил о лопатку. Напротив, в устройствах паровых агрегатов этого принято избегать, и чаще всего делают так, чтобы струя плавно обтекала лопатку.

Активная работа

Каково устройство паровой турбины, работающей на таком принципе. Здесь за основу взят закон о том, что любое тело, обладающее даже малой скоростью, может иметь высокую кинетическую энергию, если движется с большой скоростью. Однако здесь сразу же надо учитывать, что эта энергия очень быстро пропадает, если скорость тела начнет падать. В таком случае, имеется два варианта развития событий, если струя пара ударится о плоскую поверхность, которая будет перпендикулярна ее движению.

Первый вариант — удар происходит о неподвижную поверхность. В таком случае вся кинетическая энергия, которой обладало тело, частично превратится в тепловую энергию, а остальная часть израсходуется на то, чтобы отбросить частицы жидкости в обратном направлении, а также назад. Естественно, что никакой полезной работы выполнено при этом не будет.

Второй вариант — поверхность может перемещаться. В таком случае некоторая часть энергии уйдет на то, чтобы сдвинуть платформу с места, а остальная все так же будет затрачена впустую.

В устройстве паровой турбины и принципе действия, который называется активным, используется именно второй вариант. Естественно, нужно понимать, что при работе агрегата необходимо добиться того, чтобы расход энергии на бесполезную работу был минимальным. Еще одно важное условие заключается в том, что необходимо направить струю пара таким образом, чтобы она не повреждала лопатки при ударе. Достичь выполнения этого условия можно лишь при определенной форме поверхности.

Путем испытаний и расчетов было установлено, что наилучшей поверхностью для работы со струями пара является та, которая сможет обеспечить плавный поворот, после которого движение рабочего вещества будет перенаправлено в противоположную сторону от изначальной. Другими словами, необходимо придать лопаткам форму полукруга. В таком случае, сталкиваясь с препятствием, максимальная часть кинетической энергии будет передаваться механическом устройству, заставляя его вращаться. Потери же сведутся к минимуму.

Как работает активная турбина

Устройство и принцип действия паровой турбины активного типа заключается в следующем.

Свежий пар с определенными значениями давления и скорости передается в сопло, где происходит его расширение также до определенного показателя давления. Естественно, что вместе с этим параметром, будет увеличиваться и скорость струи. С увеличенным значением скорости, поток пара доходит до механических частей — лопаток. Воздействуя на эти элементы, струя рабочего вещества заставляет вращаться диск, а также вал, на котором он закреплен.

Далее, при выходе из лопаток, поток пара обладает уже другим значением скорости, которое обязательно будет ниже, чем перед этими элементами. Это происходит из-за того, что часть кинетической энергии преобразовалась в механическую. Здесь также важно отметить, что во время прохождения по лопаткам значение давления меняется. Однако важно то, что на входе и на выходе из этих элементов данный параметр имеет одинаковое значение. Это обусловлено тем, что каналы между лопатками обладают одинаковым сечением по всей своей длине, а также внутри этих деталей не происходит добавочного расширения пара. Для того чтобы выпустить пар, который уже отработал, имеется специальный патрубок.

Механическое устройство турбины

Устройство и работа паровой турбины с точки зрения механики выглядят так.

Агрегат состоит из трех цилиндров, каждый из которых представляет собой статор, имеющий неподвижный корпус, а также вращающийся ротор. Отдельно расположенные роторы соединяются муфтами. Цепочка, которая собирается из отдельных роторов цилиндров, а также из генератора и возбудителя, называется валопроводом. Длина данного устройства при максимальном значении составляющих компонентов (в настоящее время — это не больше 5 генераторов) — 80 метров.

Далее, устройство и работа паровой турбины выглядят так. Валопровод выполняет вращательное движение в таких элементах, как опорные подшипники скольжения вкладышей. Вращение происходит на тонкой масляной пленке, металлической же части этих вкладышей вал во время вращения не касается. На сегодняшний день все роторы конструкции размещаются на двух опорных подшипниках.

В некоторых случаях между роторами, принадлежащими к ЦВД и ЦСД, имеется лишь один общий опорный подшипник. Весь пар, который расширяется в турбине, заставляет каждый из роторов выполнять вращательное движение. Вся мощность, которая вырабатывается каждым из роторов, складывается на полумуфте в общее значение и там достигает своего максимального показателя.

Кроме того, каждый элемент находится под воздействием осевого усилия. Эти усилия суммируются, а их максимальное значение, то есть общая осевая нагрузка, передается с гребня на упорные сегменты. Эти детали устанавливаются в корпусе упорного подшипника.

Устройство ротора турбины

Каждый ротор помещается в корпус цилиндра. Показатели давления на сегодняшний день они могут достигать 300 МПа, так что корпус данных устройств выполняется двустенным. Это помогает уменьшить разность давления на каждый из них, что позволяет уменьшать толщину каждой из них. Кроме того, это помогает упростить процесс затяжки фланцевых соединений, а также дает возможность турбине при необходимости быстро изменить показатель своей мощности.

Обязательным является наличие горизонтального разъема, который предназначен для легкого процесса монтажа внутрь корпуса, а также должен обеспечивать быстрый доступ к уже установленному ротору, во время проведения ревизии или ремонта. Когда осуществляется непосредственный монтаж турбины, то все плоскости разъемов нижних корпусов монтируются специальным образом. Чтобы упростить данную операцию, принято считать, что все горизонтальные плоскости соединены в одну общую.

Когда в дальнейшем наступает момент монтажа валоповоротного устройства паровой турбины, то его помещают в уже имеющийся горизонтальный разъем, что обеспечивает его центровку. Это необходимо для того, чтобы избежать ударения ротора о статор во время вращения. Такой дефект может привести к довольно серьезной аварии на объекте. Из-за того, что пар внутри турбины характеризуется очень высокой температурой, а вращение ротора происходит на масляных пленках, температура масла должна быть не более чем 100 градусов по Цельсию. Это значение подходит как по требованиям пожаробезопасности, так и соответствует наличию определенных смазочных свойств у материала. Для того чтобы добиться таких показателей, вкладыши подшипников выносятся за корпус цилиндра. Их размещают в специальных точках — опорах.

Паровые установки на атомных станциях

Устройство паровой турбины на АЭС можно рассматривать на примере установок насыщенного пара, которые имеются лишь на тех объектах, где используется водяной теплоноситель. Здесь стоит отметить, что начальные характеристики паровых турбин на атомных станциях, характеризуются низкими показателями. Это вынуждает пропускать большее количество рабочего вещества, чтобы добиться нужного результата. Кроме того, из-за этого образуется повышенная влажность, которая быстро нарастает по ступеням турбины. Это привело к тому, что на таких объектах приходится использовать внутритурбинные и внешние влагоулавливающие устройства.

Из-за высокой влажности используемого пара снижается коэффициент полезного действия, а также довольно быстро развивается эрозийный износ проточных частей. Для того чтобы избежать данной проблемы, приходится использовать различные методы укрепления поверхности. К таким способам относятся хромирование, закаливание, электроискровая обработка и т. д. Если на других объектах удается использовать простейшее устройство паровых турбин, то на АЭС нужно не только думать о защите от коррозии, но и об отводе влаги.

Наиболее эффективным способом отвода лишней влаги из турбины стал отбор пара. Отбор вещества осуществляется на регенеративные подогреватели. Тут важно отметить, что если такие отборы установлены после каждой ступени расширения, то необходимость в разработке дополнительных внутритурбинных влагоулавливателей отпадает. Также можно добавить, что допустимые пределы влажности пара основываются на диаметре лопатки, а также на скорости вращения.

Каково устройство паровых и газовых турбин

Наилучшим качеством, которое стало важнейшим преимуществом паровой турбины, является то, что она не требует какого-либо соединения с валом электрического генератора. Также это устройство отлично справлялось с перегрузками, и его легко можно было регулировать по частоте вращения. Коэффициент полезного действия у таких агрегатов также довольно высок, что в сочетании с другими преимуществами и вывело их на передний план, если возникала необходимость соединения с электрическими генераторами. Таким же является и устройство паровой турбины AEG.

Схожими объектами стали и газовые турбины. Если рассматривать эти приспособления с точки зрения конструкции, то они практически ничем не отличаются. Как и паровая турбина, газовая является машиной лопаточного типа. Кроме этого, в обоих агрегатах вращение ротора достигается за счет того, что происходит трансформация кинетической энергии потока рабочего вещества.

Существенное отличие между этими установками заключается как раз в типе рабочего вещества. Естественно, что в паровой турбине таким веществом является водяной пар, а в газовой установке — это газ, который чаще всего получен при сжигании каких-либо продуктов, либо является смесью пара и воздуха. Еще одно отличие заключается в том, что для образования этих рабочих веществ необходимо иметь разное дополнительное оборудование. Таким образом, получается, что сами по себе турбины очень похожи, но установки, образующиеся на объектах вокруг них, довольно сильно отличаются.

Паровая турбина с конденсатом

Конденсационные устройства и паровые турбины Лосев С. М. описывал в своей книге, выпущенной в 1964 году. Издание содержало теорию, конструкцию и эксплуатацию паровых установок, а также конденсационных агрегатов.

Турбинная установка, которая находится в котле, имеет три среды — вода, пар и конденсат. Эти три вещества образуют между собой некий замкнутый цикл. Тут важно отметить, что в такой среде во время преобразования теряется достаточно малое количество пара и жидкости. Чтобы компенсировать небольшие потери, в установку добавляют сырую воду, которая перед этим проходит водоочистительное устройство. В этом агрегате жидкость подвергается воздействию различных химикатов, основное предназначение которых в удалении ненужных примесей из воды.

Принцип работы в таких установках следующий:

• Пар, который уже отработал и обладает пониженным давлением и температурой, попадает из турбины в конденсатор.
• При прохождении этого участка пути имеется большое количество трубок, по которым непрерывно качается охлаждающая вода при помощи насоса. Чаще всего эта жидкость берется из рек, озер или прудов.
• В момент соприкосновения с холодной поверхностью трубки отработавший пар начинает образовывать конденсат, так как его температура все еще выше, чем в трубах.
• Весь скопившийся конденсат постоянно поступает в конденсатор, откуда он непрерывно откачивается насосом. После этого жидкость передается в деаэратор.
• Из этого элемента вода снова поступает в паровой котел, где превращается в пар, и процесс начинается сначала.

Кроме основных элементов и простого принципа работы, имеется пара дополнительных агрегатов, таких как турбонаддув и подогреватель.

Как работает паровая турбина?

Большая часть электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается с помощью паротурбинных двигателей — по данным Министерства энергетики США, более 88 процентов энергии в США вырабатывается с помощью паротурбинных генераторов на центральных электростанциях, таких как солнечные тепловые электрические, угольные и атомные электростанции. Предлагая более высокий КПД и низкую стоимость, паровые турбины стали неотъемлемой частью многих американских производств электроэнергии.

Первая паровая турбина

Первая современная паровая турбина была разработана сэром Чарльзом А. Парсонсом в 1884 году. Эта турбина использовалась для освещения выставки в Ньюкасле, Англия, и вырабатывала всего 7,5 кВт энергии. Теперь паротурбинные генераторы могут производить более 1000 МВт энергии на крупных электростанциях. Несмотря на то, что генерирующие мощности значительно увеличились со времен Парсонса, конструкция осталась прежней. Но, как бы интуитивно ни был дизайн Парсонса, это не так просто, как пар, движущийся по лопастям.Он был основан на втором законе термодинамики и теореме Карно (), которая утверждает, что чем выше температура пара, тем выше эффективность электростанции. Давайте рассмотрим, как пар помогает приводить в действие большинство электростанций страны.

Как так много энергии забирают из пара?

Возвращаясь к школьной физике, вода кипит при 100 ° C. В этот момент молекулы расширяются, и мы получаем испаренную воду — пар. Используя энергию, содержащуюся в быстро расширяющихся молекулах, пар обеспечивает замечательную эффективность выработки энергии.

Учитывая высокую температуру и давление пара, неудивительно, что были случаи, когда аварии происходили из-за ненадлежащего использования или установки предохранительных клапанов. Один из самых заметных инцидентов произошел на атомной электростанции Три-Майл-Айленд. Все произошло из-за повышения давления пара, когда перестали работать насосы, подающие воду на парогенераторы.

Как работает паровая турбина?

Проще говоря, паровая турбина работает за счет использования источника тепла (газового, угольного, атомного, солнечного) для нагрева воды до чрезвычайно высоких температур, пока она не превратится в пар.Когда этот пар проходит мимо вращающихся лопастей турбины, пар расширяется и охлаждается. Таким образом, потенциальная энергия пара во вращающихся лопатках турбины превращается в кинетическую энергию. Поскольку паровые турбины создают вращательное движение, они особенно подходят для приведения в действие электрических генераторов для выработки электроэнергии. Турбины соединены с генератором с осью, которая, в свою очередь, вырабатывает энергию через магнитное поле, которое производит электрический ток.

Как работают лопатки турбины?

Лопасти турбины предназначены для управления скоростью, направлением и давлением пара, проходящего через турбину.Для больших турбин к ротору прикреплены десятки лопастей, как правило, в разных наборах. Каждый набор лопастей помогает извлекать энергию из пара, а также поддерживает давление на оптимальном уровне.

Этот многоступенчатый подход означает, что лопатки турбины снижают давление пара очень небольшими приращениями на каждой стадии. Это, в свою очередь, снижает силы, действующие на них, и значительно улучшает общую мощность турбины.

Важность гибких средств управления для вращающегося турбинного оборудования

При таком большом количестве энергии, проходящей через паровые турбины, необходимы механизмы управления, которые могут регулировать их скорость, контролировать поток пара и изменять температуру внутри системы.Так как большинство паровых турбин —

Лучшая цена турбина 10 кВт — Выгодные предложения на турбину 10 кВт от глобальных продавцов турбин 10 кВт

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для турбины 10 кВт. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эта турбина мощностью 10 кВт станет одним из самых востребованных бестселлеров в кратчайшие сроки. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели турбину на 10 кВт на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в турбине 10 кВт и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести turbine 10 kw по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Паровая турбина

| Статья о паровой турбине по The Free Dictionary

паровой тягач с вращательным движением приводного элемента, или ротора, и непрерывной работой.Он преобразует тепловую энергию пара в механическую работу. Поток пара проходит через направляющие устройства и сталкивается с изогнутыми лопатками, установленными по периферии ротора. Воздействуя на лопасти, поток пара заставляет ротор вращаться. В отличие от поршневого парового двигателя, паровая турбина использует кинетическую, а не потенциальную энергию пара.

Первые попытки построить паровую турбину были сделаны давно. Существует описание примитивной паровой турбины, построенной героем Александрии в первом веке г. до н. Э.С . Однако только в конце XIX века, когда термодинамика, машиностроение и металлургия достигли достаточно высокого уровня, появились паровые турбины, пригодные для использования в промышленности. Они были построены независимо CGP de Laval из Швеции и CA Parsons из Великобритании в период с 1884 по 1889 год. Лаваль использовал расширение пара в конических неподвижных соплах за один шаг от начального до конечного давления и направил полученную струю. который имел сверхзвуковую выходную скорость, на один ряд движущихся лопастей, установленных на диске.Паровые турбины, основанные на этом принципе, стали называть импульсными. Парсонс сконструировал многоступенчатую реактивную турбину, в которой расширение пара происходило в большом количестве последовательных ступеней как в проходах неподвижных лопаток или сопел, так и между движущимися лопастями ротора.

Паровая турбина оказалась очень удобным двигателем для привода вращательных механизмов, таких как электрогенераторы, насосы, нагнетатели и гребные винты судов. Он работал на более высоких скоростях, был компактнее, легче, лучше сбалансирован и более экономичен, чем поршневой паровой двигатель.Разработка паровых турбин шла чрезвычайно быстро: повысился КПД, увеличилась выходная мощность, и были разработаны специальные турбины для различных целей.

Одноступенчатые турбины типа Лаваля не могут достигать больших выходных мощностей, и они имеют очень высокие скорости вращения — до 30 000 об / мин в первых прототипах. В результате они продолжали иметь значение только как приводы для вспомогательных механизмов. Импульсные паровые турбины развивались в направлении многоступенчатых конструкций, в которых расширение пара производилось в ряд последовательно расположенных ступеней.Такое переключение позволило значительно увеличить выходную мощность паровых турбин при сохранении умеренной скорости вращения, необходимой для непосредственного соединения вала турбины с механизмом, приводимым в движение турбиной.

Реакционная турбина Парсонса использовалась некоторое время, особенно на военно-морских судах, но постепенно ее вытеснили более компактные комбинированные импульсно-реакционные турбины, в которых реакционная часть высокого давления была заменена на одно- или двухступенчатые импульсные. диск. В результате уменьшились потери из-за утечки пара через зазоры в лопаточном аппарате, а турбина стала проще и эффективнее.

Классификация. Паровые турбины обычно делят на три основные группы, в зависимости от характера теплового процесса: прямоточные конденсационные турбины, теплоэнергетические турбины и турбины специального назначения.

ПРОХОДНЫЕ ТУРБИНЫ КОНДЕНСАТОРА . Прямоточные конденсационные турбины используются для преобразования максимально возможной части тепла пара в механическую работу. Отработанный пар турбин сбрасывается в конденсатор, где поддерживается разрежение.Такие турбины можно использовать в промышленных, центральных станционных или транспортных целях.

При подключении к генераторам переменного электрического тока в турбогенераторах прямоточные конденсационные турбины являются основным оборудованием конденсационных электростанций. Чем больше мощность турбогенератора, тем он экономичнее и тем ниже стоимость 1 киловатта (кВт) установленной мощности. По этой причине мощность парогенераторов ежегодно увеличивается.К 1974 г. совокупная мощность достигла 1200 мегаватт (МВт) при давлении острого пара до 35 меганьютон (МН) / м ² (1 ньютон / м ² = 10 ^–5 килограмм-сила / см ² ) и температурах до 650 ° C. Принятая частота электрического тока в СССР — 50 герц; соответственно, частота вращения паровой турбины, напрямую подключенной к двухполюсному генератору, должна быть равна 3000 об / мин. Турбины подразделяются на три типа в зависимости от их предполагаемого использования на электростанциях: турбины с основной нагрузкой, рассчитанные на поддержание постоянной базовой нагрузки; турбины с пиковой нагрузкой, которые работают в течение коротких периодов времени и выдерживают пиковые нагрузки; и домашние турбины, которые обеспечивают потребности завода в электроэнергии.Турбины с базовой нагрузкой должны обеспечивать высокий КПД почти при полной нагрузке (около 80 процентов). Турбины с пиковой нагрузкой должны быть способны к быстрому запуску и быстрому достижению нормальных рабочих характеристик. От домашних турбин требуется особая надежность работы. Все паровые турбины для электростанций рассчитаны на работу в течение 100 000 часов до проведения капитального ремонта.

Транспортные паровые турбины используются в качестве главных и вспомогательных двигателей на судах и других судах.Были предприняты многочисленные попытки использовать паровые турбины в локомотивах, но такие локомотивы не получили широкого распространения. Редукторный редуктор используется для соединения высокоскоростных паровых турбин с гребными винтами судов, которые требуют умеренных (от 100 до 500 об / мин) скорости вращения. В отличие от промышленных турбин и турбин центральной станции (за исключением турбовоздуходувок) судовые турбины работают с переменной скоростью вращения, которая определяется скоростью судна.

КОМБИНИРОВАННЫЕ ТУРБИНЫ ТЕПЛА И ПИТАНИЯ .Комбинированные теплоэнергетические турбины используются для одновременной выработки электрической и тепловой энергии. К ним относятся такие типы, как турбины с противодавлением, турбины с автоматическим отводом и турбины с отводом противодавления.

В турбинах с противодавлением весь отработанный пар используется для промышленных целей, например для кипячения, сушки или нагрева. Электроэнергия, вырабатываемая турбоагрегатом с такой турбиной, зависит от потребности установки или системы отопления в нагревании пара и зависит от этой потребности.Следовательно, турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с паровой конденсационной турбиной или электросетью, которая покрывает любую нехватку электроэнергии. В турбинах с автоматическим отбором часть пара отбирается из одной или двух промежуточных ступеней, а оставшийся пар поступает в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой управления. Точки отбора выбираются в соответствии с необходимыми параметрами пара. В турбинах с отводом противодавления часть пара отбирается из одной или двух промежуточных ступеней, и весь отработанный пар направляется через выпускное отверстие в систему отопления.

Давление пара в турбинах для отопления обычно составляет 0,12 МН / м ² . Давление пара для промышленных нужд, например, на сахарных, деревообрабатывающих и пищевых предприятиях, составляет от 0,5 до 1,5 МН / м ² .

ТУРБИНЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ . Турбины специального назначения обычно работают на отходящем тепле металлургических, машиностроительных и химических предприятий. К ним относятся турбины с выхлопным паром, турбины двойного давления и турбины суперпозиции.В турбинах с выхлопным паром используется выхлопной пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, который находится под давлением немного выше атмосферного. В турбинах двойного давления используется как свежий пар, так и отработанный пар паровых механизмов; пар подается на одну из промежуточных ступеней. Суперпозиционные турбины — это паровые турбины с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар из таких турбин по трубопроводу направляется в другие паровые турбины с более низким начальным давлением пара. Суперпозиционные турбины требуются при модернизации электростанций, когда паровые котлы устанавливаются для работы при высоких давлениях, несовместимых с существующими паровыми турбинами на станции.

В отличие от конденсационных и комбинированных теплоэнергетических турбин, специальные турбины серийно не производятся. В большинстве случаев они изготавливаются на заказ.

Все турбины промышленных и центральных станций оборудованы устройствами для нерегулируемого отвода пара от двух до пяти ступеней давления для регенеративного нагрева питательной воды. В СССР установлены четыре ступени начальных параметров пара: (1) давление 3,5 МН / м ² и температура 435 ° C для паровых турбин мощностью до 12 МВт, (2) 9 МН / м ² и 535 ° C для турбин мощностью до 50 МВт, (3) 13 МН / м ² и 565 ° C для турбин мощностью до 100 МВт, и (4) 24 МН / м ² и 565 ° C для турбин мощностью 200 и 300 МВт.Давление выхлопного пара составляет от 3,5 до 5 килоньютон / м ² . Тепловая нагрузка варьируется от 7,6 килоджоулей (кДж) на ватт-час (Вт-час) для самых мощных паровых турбин до 13 кДж / Вт-час для небольших конденсационных турбин.

Термический процесс. Кинетическая энергия, приобретаемая паром при расширении, эквивалентна уменьшению его энтальпии во время процесса расширения. Работа пара в килограммах-сил-метрах (1 кгс-м = 10 джоулей) равна

W = 427 ( i ₀ — i ₁ )

Скорость истечения в метрах в секунду —

Здесь i ₀ — начальная энтальпия, а i ₁ — конечная энтальпия пара.Мощность в кВт, получаемая от турбины при потреблении пара D кг / ч, равна

. Следовательно, потребление пара составляет

Если i ₀ — i ₁ равно понимается как адиабатическое изменение энтальпии, то сказанное выше справедливо только для идеальной паровой турбины, которая работает без потерь. Фактическая выходная мощность на валу реальной турбины равна

, где η _e — относительный эффективный КПД, который представляет собой отношение фактической выходной мощности, полученной на валу турбины, к выходной мощности турбины. идеальная турбина:

Здесь d _e — расход пара в кг / (кВт-ч).Для существующих паровых турбин расход пара определяется экспериментально, а i ₀ — i ₁ находится из энтальпийно-энтропийной диаграммы или диаграммы Молье.

В импульсной турбине свежий пар с давлением p ₀ и скоростью c ₀ поступает в сопло, где расширяется до давления p ₁ . При этом скорость потока пара увеличивается до c ₁ , т.е. скорости, с которой пар сталкивается с лопастями ротора.В результате изменения направления в изогнутых каналах между лопастями поток пара оказывает давление на лопасти и заставляет диск и вал вращаться. На выходе из лопастей поток пара имеет скорость c ₂ , что меньше c ₁ , потому что значительная часть кинетической энергии была преобразована в механическую энергию вращения. вала. Давление p ₁ на входе в канал равно давлению p ₂ на выходе, так как каналы между лопатками имеют одинаковую площадь поперечного сечения по всей длине и расширению пара в них не бывает.Однако в реальных импульсных турбинах площади поперечного сечения каналов между лопатками немного увеличиваются в направлении потока пара, чтобы сохранить равенство давлений на входах и выходах каналов. Это увеличение необходимо, потому что энтальпия пара увеличивается, когда пар проходит между лопатками из-за трения и ударов о кромки лопаток. Внутри изогнутых каналов давление различается в разных местах: именно разница между давлением на вогнутой и выпуклой сторонах каждой лопасти заставляет ротор вращаться.Так, в импульсной турбине падение давления пара происходит в сопле или соплах; давление пара на входе в лопасти и на выходе одинаковое.

Кинетическая энергия будет полностью использована, если абсолютная скорость пара c ₂ на выходе из лопастей равна нулю. Это условие выполняется, если c ₁ = 2 u, , где u — окружная скорость. Окружная скорость, измеренная в м / с, равна

u = π dn /60

, где d — средний диаметр ряда лопастей в м, а n — скорость вращения в об / мин.Следовательно, оптимальная окружная скорость лопастей должна быть u = c ₁ /2.

Очевидно, что в реальной турбине C ₂ не может быть равно нулю, так как пар должен течь от лопаток в конденсатор. Однако выходная скорость должна быть минимальной, поскольку кинетическая энергия выходящего потока пара представляет собой потерю полезной работы. Отклонение от оптимального значения отношения u / c ₁ приводит к резкому падению КПД турбины.Таким образом, создание одноступенчатых турбин с высокими значениями начальных параметров пара пока невозможно, поскольку по состоянию на начало 1970-х годов не существовало материалов, способных выдерживать напряжения, возникающие от центробежных сил при окружных скоростях, превышающих 400 м / сек. Поэтому одноступенчатые импульсные турбины используются только для привода высокоскоростных вспомогательных механизмов, эффективность которых не имеет первостепенного значения. Высокий КПД паровых турбин, работающих при умеренных окружных скоростях и с большим перепадом температуры, достигается за счет ступенчатого регулирования давления.

Если падение давления разделено на несколько ступеней с одинаковыми перепадами температуры, то скорость на выходе, измеренная в м / с, в ступенях равна

, где z — количество ступеней. Следовательно, скорость на каждой ступени будет соответствовать скорости одноступенчатой ​​турбины. Оптимальная окружная скорость u, , то есть скорость вращения ротора, будет соответственно ниже.

Рисунок 1. Продольный схематический разрез импульсной турбины с тремя ступенями давления: (1) кольцевая камера острого пара, (2) сопла первой ступени, (3) лопатки ротора первой ступени, (4) сопла второй ступень, (5) лопатки ротора второй ступени, (6) сопла третьей ступени, (7) лопатки ротора третьей ступени

Корпус паровой турбины с несколькими ступенями давления разделен диафрагмами на отдельные камеры; в каждой камере находится один из дисков с лопастями ротора (рис. 1).Пар может проникать из одной камеры в другую только через сопла, расположенные по периферии диафрагм. Давление пара снижается после каждой ступени, и скорости на выходе пара C ₁ остаются примерно такими же — результат достигается выбором соответствующих размеров сопла. Количество ступеней давления в мощных турбинах с высокими начальными параметрами пара может достигать 30 или 40. Поскольку объем пара увеличивается по мере расширения пара, площади поперечного сечения сопел и высоты лопаток увеличиваются от от первого до последнего.Последние ступени турбин большой мощности обычно имеют двухпоточный режим. В очень больших турбинах последние ступени могут быть приспособлены для тройного или даже учетверенного потока из-за неприемлемо большого размера лопаток, которые потребовались бы на последних ступенях, если бы весь объем пара проходил через одну ступень.

В ступени давления кинетическая энергия может быть использована в нескольких, а не в одном, рядах лопастей посредством ступенчатого регулирования с увеличенной скоростью. Для этого на ободе диска устанавливают два, реже три ряда лопаток ротора, а между ними устанавливают ряд неподвижных направляющих лопаток.Пар под давлением p ₀ подается в форсунки (Рисунок 2) и со скоростью c ₂ сталкивается с первым рядом лопастей ротора, где его динамическое давление частично преобразуется в работу и направление. изменений потока. Выходя со скоростью C ₂ из первого ряда лопастей ротора, пар проходит через неподвижные лопасти и, снова изменив направление, попадает во второй ряд лопастей со скоростью c ₁ , что несколько ниже C ₂ из-за потерь в неподвижных лопастях.Пар выходит из второго ряда лопаток с незначительной скоростью C ₁ ’.

Теоретически для двухрядной ступени с компаундом скорости окружная скорость и будет вдвое меньше, чем для однорядной ступени с таким же падением энтальпии. Для ступеней скорости Z оптимальное соотношение u / c = 1 / 2z. Однако на практике большое количество ступеней скорости не используется из-за больших потерь в лопастях. Наиболее распространенным типом турбин является импульсная турбина с одинарным двухрядным диском на первой ступени давления и с однорядными дисками на остальных ступенях.Важность двухрядного диска заключается в том, что, используя значительную часть имеющегося падения энтальпии на первой ступени давления, он позволяет снизить температуру и давление в корпусе паровой турбины и, в то же время, уменьшить необходимое количество ступеней давления. Другими словами, это позволяет сократить и снизить стоимость турбины.

Отличительной особенностью реактивной паровой турбины является то, что расширение пара в ней происходит в проходах как неподвижных, так и движущихся рядов лопаток, то есть как в соплах, так и в лопатках ротора.Степень реакции ρ — это отношение части доступного адиабатического падения энтальпии h ₂ , передаваемого на лопатки ротора, к общему адиабатическому падению ступени h ₀ = h ₁ + h ₂ , где h ₁ — перепад температуры в неподвижных лопастях: ρ = h ₂ / ( h ₁ + h ₂ ).

Рис. 2. Схематический разрез импульсной турбины с двухрядной ступенчатой ​​компоновкой: 1 — вал, 2 — диск, 3 — первый ряд лопаток ротора, 4 — сопло, 5 — кожух, (6) второй ряд лопаток ротора, (7) неподвижные лопатки

Если ρ ≥ 1/2, турбина называется реактивной. В чисто импульсной турбине ρ должно быть равно нулю. Однако на практике импульсные турбины всегда работают с некоторой степенью реакции, которая усиливается на более поздних стадиях. Это приводит к некоторому повышению эффективности, особенно в условиях эксплуатации, отличных от расчетных.

Ряды подвижных лопаток реактивных турбин установлены в пазах роторов барабанного типа. Ряды неподвижных лопаток расположены в пространствах между рядами лопаток ротора и установлены на корпусе турбины; они образуют проходы сопла. Профили подвижных и неподвижных лопастей обычно одинаковы. Острый пар поступает в кольцевую камеру (рис. 3), откуда попадает в первый ряд неподвижных лопаток. В межлопаточных проходах ряда пар расширяется, его давление несколько снижается, а скорость увеличивается с c ₀ до c ₁ .Затем пар попадает на первый ряд лопастей ротора. Пар также расширяется между лопастями ротора, и его относительная скорость увеличивается. Однако абсолютная скорость c ₂ на выходе из лопастей ротора будет ниже, чем c ₁ , поскольку механическая работа была получена за счет кинетической энергии. Процесс повторяется на последующих этапах. Чтобы уменьшить утечку пара через пространства между лопатками, ротором и корпусом турбины, имеющийся перепад давления разделен на большое количество — до 100 — ступеней.В результате разница давлений между соседними ступенями мала.

Рис. 3. Схематическое изображение небольшой реакционной турбины: (1) кольцевая камера острого пара, (2) нагнетательный поршень, (3) соединительный паропровод, (4) роторный барабан, (5) и (8) ротор лопатки, (6) и (9) неподвижные лопатки, (7) кожух

Промышленные реактивные паровые турбины и реактивные паровые турбины центральных станций не строятся в СССР, но несколько зарубежных фирм продолжают производить паровые турбины с действием высокого давления часть, за которой следуют стадии реакции.

Структура. Паровые турбины классифицируются по направлению потока пара на осевые и радиальные. В осевых турбинах пар течет вдоль оси турбины. В радиальных турбинах направление потока пара перпендикулярно оси вращения, а движущиеся лопасти расположены параллельно оси. В СССР строятся только осевые паровые турбины.

По количеству корпусов или цилиндров паровые турбины делятся на одно-, двух-, трех- и четырехкорпусные.Четырехкорпусные турбины строятся редко. Конструкция с несколькими кожухами позволяет использовать большие доступные перепады энтальпии за счет включения большого количества ступеней давления, использования высококачественных металлов в части высокого давления и разделения потока пара в части низкого давления. Однако такая турбина более дорогая, тяжелая и сложная.

Паровые турбины по расположению вала классифицируются как одновальные турбины и турбины с перекрестным соединением. В одновальных турбинах валы всех корпусов расположены на одной оси.Комбинированные турбины имеют два, реже три вала, расположенных параллельно и соединенных общим термическим процессом; в судовых турбинах валы также соединяются общим редуктором.

Стационарная часть паровой турбины — кожух — предназначена для разборки в горизонтальной плоскости для установки ротора. В корпусе имеются пазы для размещения диафрагм, которые отделяются в той же плоскости, что и корпус. Проходы сопел расположены по периферии диафрагм.Проходы образованы изогнутыми лопастями, залитыми в корпуса диафрагм или приваренными к диафрагмам. В местах прохождения вала через стенки корпуса используются лабиринтные насадки для предотвращения утечки пара наружу на стороне высокого давления и всасывания воздуха на стороне низкого давления. Лабиринтные насадки используются в местах прохождения ротора через диафрагмы для предотвращения перехода пара от одной ступени к другой без прохождения через сопла. На переднем конце вала установлен регулятор превышения скорости.

Он автоматически останавливает турбину, если скорость вращения достигает 110–112 процентов от номинальной скорости. Задний конец ротора оборудован поворотным механизмом с электроприводом для медленного (4–6 об / мин) вращения ротора после остановки турбины. Такое вращение необходимо для равномерного охлаждения турбины.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Лосев С.М. Паровые турбины и конденсационные устройства: Теория конструкции и эксплуатации, 10-е изд. Москва-Ленинград, 1964.
Щегляев А.В. Паровые турбины: Теория теплового процесса и конструкции турбины, 4 изд. Москва-Ленинград, 1967.

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

Паровая турбина

— Принцип работы и типы паровой турбины

ЧТО ТАКОЕ ПАРОВАЯ ТУРБИНА?

Паровая турбина — это один из видов тепловых машин, в которых тепловая энергия пара преобразуется в механическую работу.Конструкция паровой турбины очень проста: к турбине не прикреплены шток поршня, маховик или золотниковые клапаны, поэтому обслуживание довольно простое. Она состоит из ротора и набора вращающихся лопастей, которые прикреплены к валу и валу. расположен в середине ротора. Электрогенератор, известный как паротурбинный генератор, подключен к валу ротора. Турбогенератор собирает механическую энергию с вала и преобразует ее в электрическую энергию. Парогенератор также повышает КПД турбины.

ИСТОРИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Первая паровая турбина была изобретена греческим математиком Героем Александрийским около 120 г. до н.э. и имела возвратно-поступательное движение. Современная паровая турбина была изготовлена ​​сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году, конструкция многократно менялась. Мощность турбины от 0,75 кВт до 1000 МВт. Это широкий спектр применений, таких как насосы, компрессоры и т. Д. Современная паровая турбина также используется в качестве первичного двигателя на большой тепловой электростанции.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Принцип работы паровой турбины зависит от динамического действия пара. Пар с высокой скоростью выходит из сопел и ударяется о вращающиеся лопатки, установленные на диске, установленном на валу. Этот высокоскоростной пар создает динамическое давление на лопасти, в которых и лопасти, и вал начинают вращаться в одном направлении. Как правило, в паровой турбине энергия давления пара отбирается, а затем преобразуется в кинетическую энергию, позволяя пару проходить через сопла.Преобразование кинетической энергии выполняет механическую работу с лопастями ротора, и ротор соединен с паротурбинным генератором, который действует как посредник. Турбогенератор собирает механическую энергию от ротора и преобразует ее в электрическую энергию. Поскольку конструкция паровой турбины проста , его вибрация намного меньше, чем у другого двигателя при той же скорости вращения. Хотя для повышения скорости вращения турбины используются разные типы систем управления.

ТИПЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

По принципу работы различают типа паровой турбины .

, г.

1. По принципу работы паровые турбины в основном делятся на две категории:

а) Импульсная турбина

б). Реакционная паровая турбина

⇨Когда пар попадает на движущиеся лопасти через сопла, называемые импульсной турбиной, и когда он ударяет по движущимся лопастям под давлением через направляющий механизм, называемый реакционной турбиной.

Ознакомьтесь с принципом работы импульсной и реактивной паровой турбины.

Паровой двигатель и генератор мощностью 2 кВт

Эта страница представляет собой дневник о наших усилиях по созданию парового «резервного генератора» для зарядки наших батарей.По большей части у нас есть вся необходимая мощность от нашей небольшой солнечной батареи на 600 Вт и ветряной турбины диаметром 20 футов, но иногда мне действительно нужно запускать генератор, и я всегда считал, что паровой двигатель будет самым лучшим вариантом. веселье, плюс … Мне не нужно полагаться на бензин — вокруг меня много дерева!

Этот проект продвигался медленно в течение года, поскольку мы собрали все необходимые детали. Двигатель — 6-сильный паровой двигатель C&BC 1903 года.Я купил его на аукционе поблизости (украл) менее чем за 150. Он в очень хорошем состоянии, я считаю, что он был восстановлен и с тех пор больше не эксплуатируется. Котел мы получили примерно через год. Я предполагаю, что это примерно 4-сильный котел. Изготовлен котельной компанией Look Out в 1940 году. Вроде в хорошем состоянии. Первым шагом было проведение гидростатических испытаний котла. Мы наполнили его до самого верха (на самом деле выше верха, потому что мы разместили трубы над котлом) водой, а затем приложили к нему давление воздуха 150 фунтов на квадратный дюйм и искали утечки.Он держался хорошо. Котел рассчитан только на 100 фунтов на квадратный дюйм, и мы будем использовать его немного ниже, чтобы у нас был некоторый запас прочности.

На фото выше изображено большинство других нужных нам битов. Необходим паровой свисток — это свисток журавля 1880-х годов. У нас также есть инжектор Penberthy диаметром 3/4 дюйма. В инжекторе используется пар для подачи горячей воды в котел во время работы. Также на изображении выше показаны две капельные масленки для смазки крейцкопфа, паромер и обратный клапан, которые находятся между инжектором. и котел.Конечно, требуется много других клапанов, труб и т. Д. Важнейшими частями, не изображенными на рисунке, являются отрывной клапан (отрывной клапан — это предохранитель, который открывается, если в котле давление превышает 100 фунтов на квадратный дюйм) и лубрикатор двигателя, который впрыскивает масло в паропровод и поддерживает смазку цилиндра.

Практически полностью настроен и запущен. Пока все хорошо …

Наше первое испытание заключалось в установке на двигатель одной из наших ветряных турбин диаметром 10 дюймов. Этот генератор имеет КПД примерно 50% при выходной мощности 1000 Вт.С такой установкой мы могли легко работать с выходной мощностью 1 кВт, прекрасно зная, что генератор также рассеивает 1000 Вт тепла в статоре. Так что, хотя это было не очень эффективно, это был забавный тест, и я был уверен, что с генератором большего размера мы могли бы легко получить непрерывную выходную мощность 1500 Вт. С этим генератором на нем я мог произвести около 1 кВтч с 60 фунтами сосны в качестве топлива. Неплохо не подумал …

Итак, мы начали строить генератор переменного тока большего размера.На фото выше 12 катушек для нашего трехфазного генератора. Статор идентичен тем, которые мы строим для более крупных ветряных турбин диаметром 17 дюймов, за исключением того, что мы изменили его форму (чтобы мы могли установить его на бетонную площадку) и немного по-другому намотали катушки. Эти катушки намотаны 4-мя жилами из проволоки №15 (эквивалентно 9-ти мерной проволоке), и на каждую катушку приходится 40 витков.

На изображении выше мы отливаем статор из сложного винилового эфира, смешанного примерно 50:50 по объему с ATH (тригидрат алюминия) в качестве наполнителя.

Вот статор устанавливается в форму — мы прижали к нему прозрачную крышку из оргстекла.

Генератор будет двухроторного типа с осевым потоком — точно так же, как ветряные турбины, которые мы строим. Роторы со стальными магнитами имеют диаметр 18 дюймов и толщину 1/2 дюйма.

Есть один ротор со всем магнитом. На каждом роторе есть 16 магнитов NdFeB класса N40, их размеры составляют 1,5 x 3 x 0,75 дюйма. Опять же, это примерно идентично 17-футовой ветряной турбине.

Мы берем обвязочный материал из нержавеющей стали 3/4 дюйма, протягиваем его по окружности роторов и обрезаем примерно на 3/16 дюйма. Затем мы свариваем это вместе, так что у нас есть лента, которая не совсем подходит для ротора. Мы нагреваем его горелкой до тех пор, пока он не начнет менять цвет (нержавеющая сталь при определенной температуре станет слегка золотистой). Когда он горячий, он расширяется, и мы опускаем его на ротор, и он там сжимается. Это добавляет некоторую страховку от магнитов при каждом вылете.

Как только лента проходит вокруг магнитных роторов, мы помещаем деревянный «островок» в середину и заливаем смесь винилового эфира, ATH и измельченного стекловолокна в ротор до самого верха ленты из нержавеющей стали. На фото выше готовый магнитный ротор, прикрепленный болтами к ступице прицепа. Это та же ступица прицепа Dexter 81-9A, которую мы используем на ветряных турбинах диаметром 10 дюймов. Для парового двигателя мне пришлось выбить кольца подшипников и расточить внутренний диаметр, чтобы он соответствовал валу двигателя.

Ротор с задним магнитом установлен на валу двигателя.

Джордж и Том закрепляют статор болтами между двумя кусками 2-дюймового стального уголка. Уголок будет служить в качестве основы, с помощью которой мы можем прикрепить статор к бетонной подушке.

На фото выше я прикрепляю статор к заднему ротору — затем я отметил место для шпилек, которые мы вставили в бетон. Мы просверлили бетон с помощью перфоратора 1/2 дюйма и установили шпильки для крепления статора.

Вот и все закончено. Пора наполнить котел, развести огонь и посмотреть, что будет!

Очень весело использовать все, что горит в качестве топлива. Нашим лучшим топливом в этой области является сосна … если бы у нас был дуб или что-то в этом роде. Я знаю некоторых людей, у которых есть деревянные лавки в городе, которые могут предложить хорошие маленькие кусочки твердой древесины.

Требуется около 40 минут, чтобы перейти от холодного котла до 80 фунтов пара, и я люблю это делать.На фото выше двигатель работает с регулятором вверху. В моем приложении регулятор на самом деле не требуется, потому что генератор переменного тока поддерживает постоянную нагрузку на двигатель. Однако если генератор каким-либо образом отключится, регулятор не позволит двигателю разогнаться.

Этот генератор начинает заряжать мою батарею 48 В при 120 об / мин. При 200 об / мин мы генерируем чуть более 2000 Вт. Это довольно интересно — легко поддерживать такой уровень выходной мощности даже с использованием древесины низкого качества, которую мы имеем здесь.На этом уровне мощности генератор почти не нагревается, и все кажется очень эффективным.