Turbina ( fr. turbina lat. turbó - forgószél , forgás ) - motor , lapátos gép , amelyben a munkaközeg ( gőz , gáz , víz ) mozgási energiájának és / vagy belső energiájának [1] mechanikai munkává történő átalakítása a tengely. A munkafolyadék sugara a forgórész kerülete körül rögzített lapátokra hat , és mozgásba hozza azokat.
Hő-, atom- és vízerőművekben elektromos generátor meghajtásaként , tengeri, szárazföldi és légi szállítás hajtásainak szerves részeként, gázturbinás motor kompresszorhajtásaként, valamint hidrodinamikus hajtóműként, hidraulikus erőművekben használják. szivattyúk.
Nagyon régóta történtek kísérletek turbinákhoz hasonló mechanizmusok létrehozására. Ismeretes egy Alexandriai Heron által készített primitív gőzturbina leírása (Kr. u. 1. század). I. V. Linde [2] szerint a 19. század „projektek tömegét” hozta létre, amelyek a megvalósításuk „anyagi nehézségei” előtt megálltak. Csak a 19. század végén, amikor a termodinamika ( a turbinák hatásfokának növelése a dugattyús gépekhez képest), a gépészet és a kohászat (az anyagok szilárdságának és a gyártási pontosság növelése a nagy sebességű kerekek létrehozásához szükséges) fejlődésével Gustaf Laval ( Svédország ) és Charles Parsons ( Nagy-Britannia ) egymástól függetlenül alkottak ipari használatra alkalmas gőzturbinákat. [3]
Az első gőzturbinát Gustav Laval svéd feltaláló alkotta meg 1883-ban . Az egyik verzió szerint Laval azért hozta létre, hogy saját tervezésű tejleválasztót tápláljon . Ehhez nagy sebességű meghajtóra volt szükség . Az akkori motorok nem biztosítottak kellő sebességet. Az egyetlen kiút egy nagy sebességű turbina tervezése volt. A Laval az akkoriban széles körben használt gőzt választotta munkaközegnek. A feltaláló elkezdett dolgozni a tervezésén, és végül összeállított egy működőképes eszközt. 1889-ben a Laval a turbina fúvókáit kúpos expanderekkel egészítette ki, így megjelent a híres Laval fúvóka , amely a leendő rakétafúvókák elődje lett. A Laval turbina áttörést jelentett a tervezésben. Elég elképzelni a járókerék által tapasztalt terheléseket, hogy megértsük, milyen nehéz volt a feltalálónak elérnie a turbina stabil működését. A turbinakerék hatalmas fordulatszámánál a súlypont enyhe eltolódása is erős vibrációt és a csapágyak túlterhelését okozta . Ennek elkerülése érdekében a Laval egy vékony tengelyt használt, amely elforgatva hajlítható volt.
1884-ben Charles Parsons angol mérnök szabadalmat kapott egy többfokozatú turbinára. A turbinát elektromos generátor meghajtására tervezték. 1885-ben kifejlesztett egy továbbfejlesztett változatot, amelyet széles körben használtak az erőművekben. A turbina tervezésénél egy szintező berendezést használtak, amely rögzített felnik (tárcsák) készlete, amelynek lapátjai ellenkező irányúak voltak. A turbinának három különböző nyomású fokozata volt, eltérő lapátgeometriával és -emelkedéssel. A turbina így az „ aktív ” és a „ reaktív ” elvet is alkalmazta.
1889-ben körülbelül háromszáz ilyen turbinát használtak villamos energia előállítására. Parsons megpróbálta kiterjeszteni találmánya hatókörét, és 1894-ben megépített egy kísérleti hajót , a " Turbiniát ", amelyet gőzturbina hajt. A tesztek során 60 km/h-s rekordsebességet mutatott ki.
A nagy összteljesítmény elérésének lehetetlensége és az egyfokozatú Laval gőzturbinák nagyon magas forgási sebessége (legfeljebb 30 000 ford./perc az első mintáknál) ahhoz a tényhez vezetett, hogy jelentőségüket csak a segédmechanizmusok meghajtásában őrizték meg. Az aktív gőzturbinák a többlépcsős tervek létrehozásának irányába fejlődtek, amelyekben a gőzexpanziót számos, egymás után elrendezett szakaszban hajtják végre. Ez lehetővé tette az egység teljesítményének jelentős növelését, miközben a turbina tengelyének az általa forgatható mechanizmussal való közvetlen összekapcsolásához szükséges mérsékelt forgási sebességet fenntartotta.
A Parsons sugársugárzós gőzturbinát egy ideig használták (főleg hadihajókon), de fokozatosan átadta helyét a kompaktabb kombinált aktív sugárturbináknak, amelyekben a nagynyomású sugárhajtású részt egy- vagy kétkoronás aktív korongra cserélték. Ennek eredményeként csökkentek a lapátberendezés hézagain keresztüli gőzszivárgásból eredő veszteségek, a turbina egyszerűbbé és gazdaságosabbá vált.
A turbina fokozat két fő részből áll. Járókerék - a forgórészre (a turbina mozgó része) szerelt lapátok, amelyek közvetlenül forognak. És a fúvókaberendezés - az állórészre (a turbina rögzített része) szerelt lapátok, amelyek forgatják a munkafolyadékot, hogy az áramlás a szükséges támadási szöget adja a járókerék lapátjaihoz képest.
A munkaközeg áramlásának iránya szerint megkülönböztetik az axiális gőzturbinákat , amelyekben a munkaközeg áramlása a turbina tengelye mentén mozog, és radiálisan a munkaközeg áramlási irányát, amelyben a munkaközeg áramlási iránya. merőleges a turbina tengelyére. Különféle turbinaként megkülönböztetik a centrifugális turbinákat (turbófeltöltőket).
Az áramkörök száma szerint a turbinákat egykörös, kétkörös és háromkörösre osztják. Nagyon ritkán a turbinák négy vagy öt körrel rendelkeznek. A többhurkos turbina lehetővé teszi nagy hőentalpia- különbségek alkalmazását azáltal, hogy számos különböző nyomásfokozatot alkalmaz.
A tengelyek száma szerint megkülönböztetnek egytengelyes, kéttengelyes, ritkábban háromtengelyes, közös termikus eljárással vagy közös hajtóművel ( hajtómű ) összekötöttet. A tengelyek elrendezése egyaránt lehet koaxiális és párhuzamos a tengelyek tengelyeinek független elrendezésével.
Azokon a helyeken, ahol a tengely áthalad a ház falán, végtömítéseket kell felszerelni , hogy megakadályozzák a munkaközeg kiszivárgását és a levegő beszívását a házba.
A tengely elején egy korlátozó centrifugális szabályozó (biztonsági szabályzó) van felszerelve, amely automatikusan leállítja (lelassítja) a turbinát, ha a fordulatszám 10-12%-kal a névleges érték fölé emelkedik.
| Motorok | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| Lásd még örökmozgó Fogaskerék motor gumi motor | |||||||||||||||||