ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Турбины Газовые турбины из "Техническая термодинамика и основы теплопередачи " По мере развития энергетики возникла потребность в создании высокооборотных мощных двигателей, предназ1наченных для приведения в движение электрогенераторов. [c.218] Идея двигателя, в котором отсутствует возвратно-поступательно движущиеся части п процесс преобразования теплоты в работу протекает непрерывно, была известна еще в древности ( 33). Однако только в конце XIX в. были созданы промышленные образцы таких двигателей, получивших, как уже было сказано ( 9), название турбин. [c.218] Первая газовая турбина была построена в 1897 г. инженером-механиком русского флота П. Д. Кузьминским. В турбине Кузьминского продукты сгорания, приводившие ее в движение, получались 1В специальной камере, в которую впрыскивался керосин и подавалась смесь воздуха 1и пара. [c.218] Начиная с 1900 г., в различных странах делались многочисленные попытки создать работоспособную газовую турбину. Однако промышленное применение газовая турбина получила лишь в конце тридцатых годов XX столетия. Так, в 1939 г. были опубликованы материалы по (испытанию газотурбинной установки Броун-Бовери мощностью 4000 кет, которая предназначалась для привода электрогенератора. Эффективный к. п. д. этой установки достигал 18 /о. В том же году Харьковский турбогенераторный завод построил экспериментальную газовую турбину В. М. Маковского, которая при расчетном режиме (4800 об/ми1н) развивала мощность 400 кет. Турбина Маковского была установлена на станции подземной газ1ификации угля в. Горловке (Донбасс). [c.218] В этот же период (а также во время войны) проводились настойчивые исследования по вопросу о возмож1ности использования газовой турбины в области авиации, которые завершились созданием газотурбинных реактивных двигателей. [c.218] В течение последних 10 лет в Советском Союзе ведутся интенсивные работы по созданию и усовершенствованию газотурбинных двигателей для промышленности и транспорта. [c.218] Практически различают два принципа осуществления рабочего процесса турбины. В одном случае энтальпия преобразуется в кинетическую энергию потока до рабочего колеса в так называемом направляющем аппарате (в сопле, рис. 54). К моменту соприкосновения с лопатками турбины струя рабочего тела приобретает максимальную скорость. Межлопаточное пространство имеет по длине неизменное сечение, поэтому при течении рабочего тела его давление не изменяется, но изменяется направление движения. Вследствие изменения направления движущееся рабочее тело производит давление на вогнутые поверхности лопаток и заставляет, таким образом, диск турбины вращаться. Турбины, работающие по этому принципу, называются активными, или турбинами равного давления. [c.219] ЧИХ лопаток, как в активной турбине, а часть — яа самих лопатках). [c.220] Современные газотурбинные установки в большинстве случаев работают с подводом тепла в процессе при постоянном давлении. Схема газотурбинной установки приведена на рис. 55. Идеализированный цикл такой установки изображен на рис. 56. [c.220] Процесс 1—2 отвечает сжатию воздуха в кампрессоре (яа рисунке изображено адиабатное сжатие), хотя в действительности процесс несколько отличается от адиабатного из-за наличия теплообмена между сжимаемым воздухом и окружающей средой точнее было бы этот процесс рассматривать как политропный. В процессе 2—3 происходит изобарный подвод тепла (сгорание гоолива). Процесс 3—4 соответствует адиабатному расширению продуктов сгорания на лопатках турбины (в действительности этот процесс является политропным). Изобарный процесс 4—1 условно замыкает цикл. [c.221] Условность процесса 4—1 объясняется тем, что реальный цикл газовой турбины является разомкнутым, так как отработавшие продукты сгорания не возвращаются в исходное состояние, отвечающее точке 7, а выбрасываются в окружающую среду. Таким образом, охлаждение продуктов сгорания до температуры окружающей среды происходит вне пределов турбины. Этот процесс отвечает условию р = onst. Поэтому количество теплоты и работа в процессе 4—1 могут быть рассчитаны по формулам для изобарного процесса ( 14). [c.221] Мы нашли для к. п. д. цикла газовой турбины выражение, аналогичное выражению для к. п. д. цикла двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла в процессе при постоянном объеме ( 31). [c.222] Важное принципиальное преимущество газовых турбин заключается в том, что для них характерна высокая начальная температура рабочего тела (легко достигаемая, поскольку последнее представляет собой продукты сгорания топлива) и как следствие принципиальная возможность получения более высокого коэффициента полезного действия цикла. Однако на практике переход в область высоких температур ухудшает условия работы металла (приходится применять опециальные жаропрочные шлавы) и создает большие затруднения конструктивного и технологического характера. Поэтому в реальных условиях приходится (искусственно уменьшать температуру продуктов сгорания, смешивая их, например, с окружающим воздухом. [c.223] С целью устранения этого недостатка применяют регенерацию тепла (обогрев теплом отходящих газов сжатого воздуха, поступающего в камеру сгорания). Однако установки с регенерацией тепла сложны и требуют больших капитальных вложений на их сооружение. К числу недостатков газотурбинных установок следует отнести также необходимость применения очищенного газообразного и жидкого топлива, так как при сжигании твердого топлива несгоревшие частицы бьпстро изнашивают направляющий аппарат и лопатки газовой турбины. [c.224] От этого недостатка свободны газотурбинные установки, работающие (ПО замкнутому циклу. В них продукты сгорания твердого топлива поступают не на лопатки турбины, а в специальный теплообменник — газовый отел. В этом котле теплота от продуктов сгорания передается воздуху или какому-либо другому газу, который и подается в сопловой аппарат турбины. Основным недостатком установок последнего типа является громоздкость их газового котла и теплообменников. [c.224] В настоящее время газовые турбины применяются для приведения в действие нагнетателей авиационных двигателей, различных воздуходувок на предприятиях, а также в некоторых других установках. Широкого применения для энергетических целей газовые турбины пока не получили. Однако успехи последних лет (особенно в послевоенный период) позволяют надеяться, что газотурбинные энергетические установ1КИ благодаря их высоким потенциальным возможностям в ближайшем будущем получат широкое распространение. Особенно перспективно применение газовых турбин на транапорте и во флоте, где от двигателя требуются малые вес и габариты, относительно высокая экономичность и не всегда (Может быть удовлетворена потребность в питательной воде. [c.224] Вернуться к основной статье