Исторические сведения
Исторические сведения
ПТУ.
Современная энергетика основывается на централизованной выработке электроэнергии. Устанавливаемые на электрических станциях генераторы электрического тока в подавляющем большинстве имеют привод от турбин. Доля электроэнергии, производимой в нашей стране тепловыми электростанциями, где почти всегда применяются паровые турбины, составляет 83…85%. Аналогичное соотношение характерно и для большинства других стран.
Таким образом, паровая турбина является основным типом двигателя на современной тепловой электростанции, в том числе на атомной.
Создание паровой турбины, как и всякое новое крупное изобретение, нельзя приписать творчеству отдельного лица. В течение 19 века различными изобретателями было выдвинуто много предложений для преобразования тепловой энергии в механическую с использованием скоростного напора вытекающей струи пара. Имеются сведения о том, что уже в 30-х годах 19 века в отдельных установках применялись паровые турбины использующие реактивное усилие вытекающей струи пара.
Наибольший сдвиг в конструктивном оформлении паровой турбины и дальнейшем ее развитии наметился в конце 19 века, когда в Швеции Густав Лаваль и в Англии Чарльз Парсонс независимо друг от друга стали работать над созданием и усовершенствованием паровой турбины. Достигнутые ими результаты позволили паровой турбине со временем стать основным типом двигателя для привода генераторов электрического тока и получить широкое применение в качестве судового двигателя.
Несмотря на ряд новых конструктивных решений, использованных в одноступенчатых активных турбинах, экономичность их была невысока. Поэтому одноступенчатые турбины Лаваля, получив в начале развития турбостроения значительное распространение в качестве агрегатов небольшой мощности (до 500 кВт), в дальнейшем уступили место другим типам турбин.
Наряду с развитием конденсационных турбин уже в начале 20 века начинают применяться установки для комбинированной выработки электрической энергии и тепла, которые потребовали создания турбин с противодавлением и промежуточным регулируемым отбором пара. Первая турбина с регулированием давления отбираемого пара была построена в 1907 г.
Развитие ядерной энергетики потребовало создания паровых турбин, приспособленных к специфическим особенностям атомных станций (АЭС) с реакторами различного типа. Главным образом эти отличия касались начальных параметров пара.
В России первые паровые турбины начали выпускать с 1907 г. на Металлическом заводе (ныне ЛМЗ).
Рекомендуемые материалы
В середине 20 века развитие турбостроения характеризуется выпуском турбин на сверхкритические параметры пара. Это в первую очередь турбины ХТГЗ и ЛМЗ мощностью 300 МВт, которые были созданы в 1960 г. и рассчитаны на начальные параметры пара 23,5 МПа и 560°С.
Паровые турбины с промежуточными отборами пара в основном выпускаются УТМЗ.
Наряду с ЛМЗ, ХТГЗ и УТМЗ, где сконцентрирован выпуск турбин большой мощности, в России имеются заводы, изготавливающие турбины средней и малой мощности. К ним относятся НЗЛ, КТЗ.
ГТУ.
Эффективность ГТУ в сравнении с другими тепловыми двигателями обнаруживается только при высокой температуре газа и высокой экономичности турбины и компрессора. Поэтому простой по принципу действия газотурбинный двигатель стали применять в промышленности позднее других тепловых двигателей, после того как был достигнут прогресс в технологии жаропрочных материалов и накоплены необходимые знания в области аэродинамики турбомашин.
Первые патенты с описанием устройств, относящихся по принципу действия к газотурбинному двигателю, были выданы в Англии Джону Барберу (1791) и во Франции Брессону (1837).
Информация в лекции "5 Адиабата Пуассона" поможет Вам.
Первый газотурбинный двигатель был построен в России в 1897-1900 гг. инженером флота П. Д. Кузьминским.
Полезная энергия от газотурбинного двигателя впервые была получена в 1906 г. при испытании установки французских инженеров Арменго и Лемаля. КПД агрегата Арменго и Лемаля составлял всего 3…4%.
В 1941 г. первый полет совершил самолет с газотурбинным (турбореактивным) двигателем. Впоследствии газотурбинный двигатель занял ведущее место в авиации, почти полностью вытеснив ДВС. Начиная с 1950 г. предпринимаются попытки поставить газотурбинный двигатель и на автомобиль.
В последние годы газотурбинная установка получает все более широкое применение в различных отраслях промышленности. Причиной этого являются характерные качества газотурбинного двигателя: простота тепловой и кинематической схемы; относительная простота конструкции; малая масса, приходящаяся на единицу мощности; сравнительно простая автоматизация эксплуатации. Кроме того, в последние годы имеются значительные достижения как в области аэродинамики турбомашин, так и в разработке жаропрочных сталей и сплавов. Успехи аэродинамики и металлургии позволили поднять тепловую экономичность ГТУ до необходимого уровня и создать предпосылки для внедрения ГТУ в различные области народного хозяйства.
Весьма перспективно применение газовых турбин в сочетании с паровыми. Такие установки, называемые парогазовыми (ПГУ) позволяют уменьшать расход топлива на 3…7% по сравнению с лучшими ПТУ.
Современная тенденция в развитии ГТУ состоит в повышении начальной температуры и давления рабочих газов при простых схемных решениях. Применение специального охлаждения горячих деталей и жаропрочных материалов позволило поднять температуру рабочих газов до 1000°С. Дальнейший прогресс в этой области связан с совершенствованием систем охлаждения и в первую очередь способов охлаждения рабочих лопаток газовых турбин, а также с разработкой новых жаропрочных материалов.
