Паровая турбина состоит из: Паровая турбина — урок. Физика, 8 класс.

Содержание

Судовые паровые турбины | Слесарь-судоремонтник

Паровая турбина представляет собой тепловой двигатель ротативного типа с непрерывным рабочим процессом и постоянной частотой вращения. Рабочим телом в паровой турбине является водяной перегретый пар, поступающий из парогенератора.

Принцип действия паровой турбины (рис. 44) заключается в следующем. Свежий пар, поступающий из парогенератора по трубопроводу, направляется на неподвижные направляющие сопла 1, имея определенный запас потенциальной энергии. Вытекая из сопла, пар расширяется и, так как давление его уменьшается, приобретает большую скорость. С этой скоростью пар поступает на рабочие лопатки 2, расположенные на цилиндрической части колеса или диска 3, закрепленного на валу 4 турбины. Струя пара, вытекающего из сопла, создавая давление на рабочие лопатки, заставляет колесо турбины вместе с валом вращаться и совершать механическую работу.

Рис. 44. Схема действия паровой турбины.

Таким образом, в паровой турбине происходит двойное превращение энергии: первоначально тепловая энергия пара в направляющем аппарате превращается в кинетическую энергию.

Кинетической называется энергия движения тела; в нашем случае этим телом является пар. Кинетическая энергия пара на лопатках турбины превращается в механическую работу вращения ротора.

В зависимости от способа преобразования энергии пара на рабочих лопатках турбины разделяются на активные и реактивные. В активных турбинах пар расширяется только в направляющих аппаратах (соплах), а на рабочих лопатках используется лишь кинетическая энергия пара. В реактивных турбинах расширение пара происходит как в направляющем аппарате (соплах), так и на рабочих лопатках.

На рис. 45 показана схема активной паровой одноступенчатой турбины, у которой ротор состоит из вала 1 и диска 3 с рабочими лопатками 4. В переднее днище корпуса 2 турбины вставлены одно или несколько сопел 5, к которым подводится пар.

Сопла и лопатки, по которым протекает пар, называются проточной частью турбины. Оси сопел расположены под небольшим углом а (рис. 45, б) к направлению вращения лопаток, представляющих собой изогнутые в виде желоба пластины с утолщением к середине (см. нижнюю правую часть рис. 45, б). На рис. 45, а (вверху) показана диаграмма изменения давления р и скорости с пара в различных местах проточной части турбины. Из диаграммы видно, что пар подходит к соплам с начальным давлением р0; при расширении пара в соплах давление его уменьшается до р1 и остается постоянным на лопатках и в корпусе до выхода из турбины. Скорость пара до сопел свх вследствие расширения пара при протекании его по соплам увеличивается до с1. С этой скоростью пар поступает в образованные рабочими лопатками криволинейные каналы. Изменение направления течения пара вызывает возникновение на рабочих лопатках силы, вращающей ротор. Вследствие преобразования части кинетической энергии пара в механическую работу, а также затраты части энергии на преодоление вредных сопротивлений скорость пара с1 по мере протекания его по рабочим лопаткам постепенно уменьшается до с2.

С этой скоростью пар и оставляет рабочие лопатки.

Рис. 45. Схема активной одноступенчатой паровой турбины.

Таким образом, основные характерные особенности активной турбины заключаются в следующем:
— увеличение скорости пара происходит только в сопле или в направляющем аппарате благодаря их особой форме;
— при выходе из сопла пар с большой скоростью протекает по криволинейным каналам между рабочими лопатками колеса; скорость его при этом уменьшается, а давление остается неизменным вследствие того, что каналы имеют постоянное сечение и пар в них не расширяется. Следовательно, в активной турбине давление пара при входе на рабочие лопатки и выходе с них одинаково.

Активные турбины легко отличить от реактивных по профилю рабочих лопаток (рис. 46).

Рис. 46. Профиль рабочих и направляющих лопаток активной турбины.

Рис. 47. Профиль рабочих и направляющих лопаток реактивной турбины.

В реактивных турбинах форма каналов между рабочими лопатками (рис. 47) дает возможность пару расширяться не только в направляющих аппаратах (соплах), но и при проходе через эти каналы. Сечение каналов между рабочими лопатками в реактивных турбинах различное: на выходе пара оно меньше, чем на входе. Поэтому скорость пара на выходе из рабочих лопаток получается большей, чем на входе, вследствие чего возникает реактивная сила, действующая на лопатки в сторону, противоположную движению струи пара, выходящей с лопаток.

Таким образом, реактивная турбина характеризуется следующими особенностями:
— расширение пара происходит не только в соплах, но и на рабочих лопатках;
— входные сечения каналов между рабочими лопатками больше, чем на выходе.

Для наиболее выгодного и удобного использования энергии пара при относительно небольшой частоте вращения делают турбины с многодисковыми роторами, у которых каждый отдельный диск ротора работает на определенном давлении или скорости пара. Такие многоступенчатые турбины делятся на турбины со ступенями давления и со ступенями скорости.

Турбины со ступенями скорости бывают только активные, а турбины со ступенями давления — и активные и реактивные. Название «турбина со ступенями скорости» объясняется ступенчатым понижением скорости пара на рабочих лопатках. Число ступеней скорости определяется по числу венцов рабочих лопаток, в которых происходит превращение кинетической энергии в механическую работу. Турбины со ступенями скорости применяют в качестве двигателей для вспомогательных механизмов, а также в качестве регулировочной ступени главной турбины. Назначение регулировочной ступени заключается в том, чтобы количественно регулировать впуск пара в турбину и наиболее полно использовать его тепловую энергию в начале проточной части турбины с целью получения более высокого КПД. Регулирование впуска пара производится при помощи нескольких групп сопел, каждая из которых имеет сопловые клапаны.

В турбинах со ступенями давления пар не имеет возможности расширяться в одном направляющем аппарате от начального до конечного давления; этот перепад давления разделен на несколько частей по числу ступеней давления.

При этом преобразование давления пара в скорость происходит последовательно в нескольких направляющих аппаратах, разделенных рабочими колесами. Таким образом, турбина со ступенями давления как бы состоит из нескольких элементарных (простых) турбин, каждая из которых в свою очередь состоит из неподвижных направляющих аппаратов и подвижных рабочих колес.

Устройство турбин
Способы передачи мощности от турбин к потребителям

Симбиоз двух производств — решение проблемы выброса углерода

Экологические проблемы – выброс углерода и других горючих веществ в атмосферу, экономическая неэффективность – бесполезная трата огромного количества тепла в технологическом процессе – вот несколько причин, по которым новая теплоэлектростанция мощностью 490 МВт будет расположена на сталелитейном заводе. Источником электроэнергии станут выбрасываемые горючие газы и тепло, которое рассеивается при плавке металла и коксовании.

Стоимость ископаемого топлива все увеличивается, количество соединений углерода, которые выбрасываются в атмосферу, также растет, поэтому многие компании стараются использовать дополнительные источники энергии. Например, рассеиваемая в различных технологических процессах энергия используется не эффективно или просто обогревает окружающую среду. Новая электростанция мощностью 490 МВт, расположенная на сталелитейном заводе будет вносить свой вклад в систему энергообеспечения завода. Источником электроэнергии станут выбрасываемые горючие газы и тепло, которое рассеивается при плавке металла и коксовании. Использованные технологии будут полезны и на других производствах, которые выбрасывают горючие газы с малой теплотой сгорания.

Новую электростанцию компания ThyssenKrupp Companhia Siderurgica do Atluntico (CSA) строит в промышленном районе Санта Круз на берегу бухты Сепетиба (Sepetiba), Рио-де-Жанейро. Планируется запустить производство в начале 2009 года и ежегодно производить 5 млн. тонн сырой стали. Практически вся продукция будет перевозиться на заводы ThyssenKrupp в Европе и Северной Америке для прокатки и дополнительной обработки. „В связи с ростом ЕС и рынка NAFTA возросла потребность в высококачественной углеродистой стали, чтобы ее удовлетворить, нам нужно больше сырой стали”– заявил доктор Карл-Ульрих Кохлер (Dr. Karl-Ulrich Kuhler), председатель исполнительного совета ThyssenKrupp Steel AG.

Сталелитейный завод и электростанция строятся одновременно. В соответствии с договором подряда, производство “под ключ”, проектирование и поставку оборудования для электростанции будет осуществлять компания Almstor Power. Планируется реализовать технологию с комбинированным циклом на основе двух газовых и одной паровой турбины для привода двух генераторов мощностью 90 МВт и одного на 320 МВт соответственно с суммарной полезной мощностью 490 МВт. Сначала паровая турбина будет работать на паре от котлов, а газовые турбины – по простому циклу для скорейшего получения энергии. По завершении строительства турбины перейдут на комбинированный режим работы.

Рис. Каждая из трех турбин размещена в своем собственном здании с подведенными трубопроводами и электрическими соединениями

Эффективность двух типов турбин в комбинированном цикле выше, чем при их отдельном использовании. Первая стадия цикла – газовая турбина, питающая генератор.Температура выходящего газа очень большая, он содержит много энергии, которую невозможно получить с помощью этой турбины. В комбинированном цикле выходящий газ проходит через теплоприемник парового генератора, который приводит в действие паровую турбину и генератор. Эффективность использования тепла в комбинированном цикле достигает 50 – 60%. Для сравнения, коэффициент полезного действия обычной угольной теплоэлектростанции не более 35-40%.

На электростанции CSA установлены две газовые турбины Alstom GT11N2 LBTU,которые предназначены специально для работы на газе с низкой теплотой сгорания. Компрессионная часть состоит из 14 секций, 3 из которых – с регулируемыми направляющими аппаратами. Они используются при запуске турбины и способствуют работе при неполной загрузке. Конструкция последней из 4 секций турбины разработана специально для соединения с отводящим глушителем, который передает пар в теплоотборник генератора.

Верхняя камера сгорания способна работать на топливе с теплотой сгорания до 950 БТЕ/фунт (британская тепловая единица) или 2200 кДж/кг без добавления более энергоемкого топлива. (Для сравнения: теплота сгорания стандартного топлива 18000 – 20000 БТЕ/фунт). Выбросы NOx контролируются водой или паром, который вводится в компрессор по мере необходимости.

Рис. Верхняя оболочка газовой турбины опускается на место. Сжигатель силоса монтируется на отверстии в верхней части

Объем выбрасываемых топочных газов огромен, но горючих компонентов среди них мало. Из-за трудностей утилизации энергии на большинстве заводов они считаются отходами производства. По большей части эти газы состоят из азота и углекислого газа, основной источник энергии при сгорании – это монооксид углерода и небольшие примеси метана и водорода. Для запуска цикла используется природный газ. Выходные газы из каждой турбины направляются в отдельный горизонтальный двухпоточный парогенератор без промежуточного перегрева. Получающийся пар используется в комбинированном цикле.

Паровая турбина состоит из трех секций: одной высокого сжатия и двух двупоточных низкого. В нее поступает отработанный пар из парогенераторов и дополнительно 551 тонна в час от котлов коксовальных печей. Благодаря двум источникам пара ее эффективность выше, чем у обычной газовой турбины. Для работы большей части электростанции хватило бы газа от котлов коксовальных печей, парогенераторы дают дополнительнo 10% мощности.

Рис. Сжигатель силоса. Входное отверстие для воздуха и генератор находятся в правой части, а выводная труба к генератору пара – слева

“Использовать газ, который обычно выбрасывается, выгодно не только экономически, но и экологически” – говорит Филипп Джуберт (Philippe Joubert), президент Alstom Power Systems. Этот проект подтвердил возможность Alstom создать эффективную, интегрированную, экологически чистую электростанцию на низкоэнергетических газах.

Охлаждение выходящего водяного пара происходит в водяном конденсаторе за счет расположенного рядом естественного источника, а не башни охлаждения. Газовая и паровая турбины приводят в действие турбогенераторы Topair с воздушным охлаждением, которые конструктивно проще генераторов с водородным охлаждением.

Для непрерывной и бесперебойной работы процесса требуется сложная система управления со многими параметрами. В качестве распределенной системы управления выбрана платформа Amstol Alspa. Эта платформа – ключевой элемент в интеграции масштабного управления, который позволяет провести всю работу: от начальных консультаций до сдачи конструкции“под ключ”.

Архитектура платформы Alspa разработана специально для электростанций и уже включает в себя функции управления сгоранием, паровыми котлами, турбинами, протекающим газом, уровнем NOx и SОx и другими критически важными процессами. Эта система применялась на всех типах электростанций: от атомной до гидро. Объединение контроллеров в сеть Ethernet Powerlink обеспечивает высокую скорость и точность обмена данными, функции обеспечения безопасности и подключение устройств ввода/вывода. Платформа соответствует SIL3 (класс надежности) и имеет тройную систему безопасности для турбин и паровых котлов.

Компания Alstom – создатель 350 электростанций по всему миру, в том числе и нескольких нестандартных. Например, электростанция Нейрата (Neurath plant) в Германии – крупнейшая в мире электростанция на перегретом паре на буром угле с мощностью 2×1,1 ГВт. Также компания установила огромную турбину мощностью 1750 МВт для атомной электростанции во Фламанвиле (Flamanville), Франция. Компания заслужила свою репутацию, благодаря использованию альтернативных источников энергии, высокоэффективных технологий и надежных средств управления.

Паровые турбины – Информация о турбинах

Опубликовано 3 марта 2020 г. by Turbinesinfo

КатегорииПаровые турбины

Паровая турбина представляет собой турбину с импульсной реакцией, которая преобразует тепловую энергию в механическую. История этой турбины восходит к первому веку, но сэр Чарльз Парсонс вложил современное воплощение паровой машины в 1884 . Эта турбина применяется в транспортных средствах, использующих паровые двигатели, таких как поезда и корабли, но в основном она используется для выработки электроэнергии.

Эта турбина использует пар для вращения рабочего колеса турбины. Котел используется для преобразования воды в пар. Затем этот пар проходит через сопло, создавая струю пара с высокой скоростью. Затем кинетическая энергия этой струи перемещает рабочее колесо турбины через лопатки рабочего колеса в форме ковша. Затем пар перемещается в камеру конденсатора, где пар снова превращается в воду, а вода возвращается в котел. Этот цикл продолжается постоянным вращением рабочего колеса турбины. Вся рабочая схема паровой турбины показана на рис. 1.9.0003

Рисунок 1: Схема работы всей системы паровой турбины

Основная паровая турбина состоит из роторов, лопаток и валов. Ротор и лопасти работают в герметичной капсуле цилиндрической формы, чтобы избежать утечки пара, как показано на рис. 2. Струя пара входит в турбину через небольшое отверстие, известное как подача, и выходит из турбины через более широкое отверстие, известное как выпуск. Скорость струи пара во многом зависит от степени расширения. Пар движется быстрее, если разница давлений между входом и выходом остается выше. Раньше люди создавали вакуум на выхлопе, чтобы пар выходил из турбины под очень низким давлением, чтобы больше энергии передавалось поршню турбины.

Наоборот, Парсонс поддерживал высокое давление на выпускной стороне турбины, но все же это давление оставалось ниже, чем давление струи пара на входе. Это небольшое изменение перепада давления предотвращает потерю энергии пара при движении через ротор. В этой турбине используется несколько комплектов ротора. Размер этих роторов увеличивается от стороны подачи к стороне выпуска, как показано на рисунке 2.

Каждый ротор содержит два набора лопастей; фиксированные лопасти и вращающиеся лопасти. Неподвижные лопасти задают направление пара таким образом, чтобы он ударялся о вращающиеся лопасти под таким углом, чтобы передать оптимальное количество энергии от пара к турбине. Пар покидает первый ротор и движется к неподвижным лопастям следующего ротора. Этот цикл продолжается до тех пор, пока пар не достигнет выхлопа. Таким образом, из пара можно извлечь максимальную энергию, не разрушая турбину.

Рисунок 2: Схематическая диаграмма паровой турбины типа Parson

Пар движется очень быстро по сравнению с воздухом и водой, поэтому важно иметь интеллектуальную конструкцию для преобразования этой кинетической энергии в механическую энергию без повреждения конструкции. КПД этой турбины также выше, чем у других газовых турбин, поскольку струя пара движется непрерывно, в отличие от других газов, которые поступают в турбину импульсами.

https://global.kawasaki.com/en/energy/equipment/steam_turbines/

http://www.leander-project.homecall.co.uk/turbines.html

Паровая турбина и как она работает? — Tech Process

Турбина представляет собой механическое устройство или механический механизм, преобразующий тепловую энергию в механическую/кинетическую энергию. В Нефтехимическая, химическая, электроэнергетическая, аммиачная, нефтегазовая и обрабатывающая промышленность, паровая турбина используется в качестве приводной системы или привода. Например, паровая турбина, используемая для привода электрогенератора на электростанции.

# Назначение паровой турбины:

01. В промышленности турбина используется в качестве приводной системы или привода. Он приводит в действие компрессор, насос, воздуходувку, вентилятор, генератор Ge , и т. д.

02. Турбина используется для выработки электроэнергии на электростанции.

# Принцип работы паровой турбины или Как это работает:

Мы можем объяснить принцип работы паровой турбины в два этапа.

01. Ступень накопителя тепловой энергии, и

02. Преобразуется в работу.

= Пар высокого давления обычно используется в паровых турбинах. Тепловая энергия содержится в этом паре высокого давления.

= Согласно эффекту Джулла Томсона, мы знаем, что когда сжатый газ внезапно выбрасывается на большую площадь, давление падает и увеличивается скорость молекул газа. Этот эффект относится к принципу работы паровой турбины. Здесь молекулы пара внезапно падают на реактивное сопло турбины, уменьшая давление молекул пара для увеличения скорости. Это преобразование тепловой энергии в кинетическую энергию молекул пара. Когда эта кинетическая энергия попадает на лопасть турбины, лопасть вращается вместе с валом, а это означает, что кинетическая энергия преобразуется в работу или действие.

# Классификация паровых турбин:

Турбины классифицируются по восьми основаниям:

(a). На основе процесса расширения он разделен на три части:

01. Импульсная турбина,

02. Реакционная турбина,

03. Комбинированная импульсная и реактивная турбина.

(б). По системе конденсации пара турбины делятся на четыре типа:

01. Турбина противодавления,

02. Конденсационная турбина,

03. Экстракционная турбина, 4000 Турбина смешанного давления.

(с). На основе направления потока пара:

01. Осевая турбина,

02. Радиальная турбина,

03. Турбина тангенциальная (Helel.

(д). По базе этапа:

01. Одноступенчатая турбина,

02. Многоступенчатая турбина.

(д). В зависимости от конфигурации ввода пара:

01. Турбина с полным впуском,

02. Турбина с частичным впуском,

(f). На основании заявки:

01. Турбина для производства электроэнергии,

02. Промышленная турбина,

03. Морская турбина.

(г). По давлению:

01. Паровая турбина высокого давления (>100) кг/см2

02. Турбина среднего давления (от 40 до 100) кг/см2,

-03 Низкое напорная турбина (<40) кг/см2

ч). На основе источника движения:

01. Паровые турбины,

02. Газовая турбина,

03. Ветряные турбины,

04. Гидравлическая турбина.

# Паровая турбина состоит из 04 основных деталей:-

, который несет лезвия или ведро
STATUR, состо внутри которых вращается ротор
Сопла или каналы для пара, которые обычно крепятся к внутренней части цилиндра
рама или основание для поддержки статора и ротора

# Там 4 направления потока пара Внутри S Team Turbine :-2

Поток:-

>> Обозначает поток пара, практически параллельный оси вращения, между лопастями, установленными радиально. Это единственная схема, используемая в средних и больших турбинах, и чаще всего она также используется в малых турбинах.

2️⃣ Радиальный поток:-

>>Это достигается, когда пар входит в вал или рядом с ним и течет по существу радиально наружу между лопастями, которые расположены параллельно оси вращения.

3️⃣ Тангенциальный (винтовой) поток:-

>>Тангенциальный поток — термин, применяемый при входе пара через сопло, расположенное приблизительно по колесо.

4️⃣ Смешанный поток:-

>>Смешанный поток применяется к потоку, когда он входит в радиальном направлении и выходит в осевом направлении. Эти типы турбин с радиальным впуском широко используются с газами и, в некоторых случаях, с паром. 02.

Вопрос с ответом о турбине и компрессоре в производственной установке 01.

Что такое компрессор и система сжатия? Принцип работы компрессора

Процесс очистки сточных вод или сточных вод.

Что такое сетчатый фильтр? Виды сита.

Что такое смазка и свойства смазки?

Паровая турбина и как она работает?

Что такое разрывная мембрана и как она работает?

Различные типы котлов. Работа котла и рабочий коэффициент.

Что такое критическая точка, точка пульсации, точка текучести, анилиновая точка, тройная точка, тройная точка воды, точка плавления или точка самовоспламенения?