Газовая турбина
Стремление избавиться от котла направило изобретателей на использование воздуха в качестве рабочего тела теплосиловых установок, получивших название «калорических». Примером таких установок является установка шведского инженера Д.Эриксона (середина XIX века), работавшая на одном из заводов в Нью-Йорке. Калорическими двигателями было оборудовано морское судно «Эриксон». Подобный двигатель использовался на заводе Нобиля в Петербурге.
Первая попытка реализации газовой турбины была сделана инженером-механиком русского флота П.Д.Кузьминым в 1897 году [2]. Смерть изобретателя в 1900 году не позволила ему привести свое изобретение к законченному виду и преодолеть трудности, среди которых основной было отсутствие жароупорных сплавов. Только с 30-х годов XX века появилась реальная возможность сооружения экономически выгодных газовых турбин.
Воздушный котел и газовая турбина современного двигателя соответствуют по выполняемым ими функциям цилиндру калорического двигателя с расположенной под ним топкой. В современной газовой турбине используются и теплообменник и компрессор. Несмотря на тождество принципиальных схем, вытекающих из тождества принятых циклов, между калорическими двигателями и газовыми турбинами лежит длительный путь исторического развития, разработки эффективных циклов газового двигателя, исследования и обобщения условий теплообмена, осуществление перехода от поршневых конструкций к роторным, освоение технологии получения жаропрочных сталей, достижение высокого КПД турбокомпрессоров.
Что касается теоретических проблем, то до конца XIX века развитие теплоэнергетики характеризуется значительными успехами в исследовании свойств водяного пара и газов. Среди обобщающих теоретических работ следует отметить труды французских ученых Ж.Б.Фурье («Аналитическая теория тепла», 1822 год) и С.Карно («Размышление о движущей силе огня», 1824 год).
Конструктивно газотурбинная установка состоит из воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины. Компрессор состоит из ротора, укрепленного на одной оси с турбиной, и неподвижного направляющего аппарата.
При работе турбины ротор компрессора вращается. Лопатки ротора имеют такую форму, что при их вращении давление перед компрессором понижается, а за ним повышается. Воздух засасывается в компрессор, несколько ступеней лопаток компрессора обеспечивают повышение давления воздуха в 5-7 раз.
Процесс сжатия протекает адиабатно, поэтому температура воздуха повышается до температуры 200°С и более. Сжатый воздух поступает в камеру сгорания. Одновременно через форсунку в нее впрыскивается под большим давлением жидкое топливо - керосин, мазут.
При горении топлива воздух, служащий рабочим телом, нагревается до температур 1500°С - 2000°С. Нагревание воздуха происходит при постоянном давлении, поэтому воздух расширяется и скорость его движения увеличивается.
Движущийся с большой скоростью воздух и продукты горения направляются в турбину. Переходя от ступени к ступени, они отдают кинетическую энергию лопаткам турбины. Часть полученной турбиной энергии расходуется на вращение компрессора, а остальная используется для вращения.
Воздух и продукты горения выбрасываются из газовой турбины с большой скоростью. Реактивная сила тяги, возникающая при этом, может быть использована для движения любого вида транспорта.
- История теплоэнергетики
- Содержание
- История теплоэнергетики
- Лекция 1. Тема: Энергия и энергетика
- Виды энергии и развитие человеческого общества
- Вопросы для самопроверки
- Лекция 2 Тема: Количественные показатели энергетики
- Естественные ресурсы
- Предпосылки развития гидроэнергетики
- Водяные колеса
- Гидравлический двигатель
- Гидроэнергетика и теплоэнергетика
- Вопросы для самопроверки
- Лекция 3, 4.
- Тема: Предпосылки возникновения теплоэнергетики
- Источники тепловой энергии
- Процесс перехода от гидроэнергетики к теплоэнергетики
- Начальный период развития теплового двигателя
- Вопросы для самопроверки
- Лекция 5, 6 Тема: Цикл парового двигателя Папена Этап отделения теплового двигателя от рабочей машины
- Лекция 7,8. Тема: Появление универсального парового двигателя Революция в промышленности в середине XVIII в. Первые практические действующие универсальные паровые машины
- Специализация паросиловых установок и дальнейшее развитие паровых машин
- Вопросы для самопроверки
- Лекция 9. Тема: Паровой котел
- Вопросы для самопроверки
- Лекция 10. Тема: Возникновение парового транспорта
- Вопросы для самопроверки
- Лекция 11. Тема: Двигатели внутреннего сгорания
- Вопросы для самопроверки
- Лекция 12. Тема: Паровая турбина
- Газовая турбина
- Вопросы для самопроверки
- Лекция 13,14. Тема: Тепловые машины и их влияние на окружающую среду
- Развитие первичной энергетики в связи с электрификацией
- Вопросы для самопроверки Лекция 15. Тема: Развитие котлостроения
- Вопросы для самопроверки
- Лекция 16. Тема: Развитие паровых турбин
- Развитие гидравлических турбин
- Вопросы для самопроверки
- Лекция 17,18. Тема: Развитие тепловых электростанций
- Развитие гидроэлектростанций
- Вопросы для самопроверки
- Темы для рефератов
- Литература