История изобретения турбин

1. Доклад на тему : История изобретения турбин

Подготовил ученик 8А класса Столяренко Степан

2.

Паровая турбина
Паровая турбина — это тепловой двигатель, тепловая энергия пара в котором преобразуется в
механическую работу. Вместе с гидротурбинами огромное значение для развития мировой энергетики имело
изобретение и широкое применение паровых турбин, которые являются основным двигателем тепловых (ТЭС)
и атомных электростанций (АЭС). Принцип действия паровых турбин схож с гидравлическими, разница лишь в
том, что в первом случае турбину приводила в действие струя разогретого пара, во втором — струя воды.
Паровая турбина оказалась проще, экономичнее и удобнее, чем паровая машина Уатта. Изобретатели давно
пытались создать машину (паровую турбину), где струя пара напрямую бы вращала рабочее колесо. При
этом, скорость вращения колеса должна быть очень высокой за счет большой скорости струи пара.
Паровая турбина Лаваля
В 1883 году Лавалю удалось создать первую паровую машину, которая представляла легкое колесо с
лопатками. Через поставленные под углом сопла на лопатки направляли пар, который давил на них и
раскручивал колесо. В 1889 году Лаваль усовершенствовал конструкцию, применив сопло, которое
расширялось на выходе. Благодаря этому увеличилась скорость пара и, соответственно, скорость вращения
ротора. Полученная струя направлялась на один ряд лопаток, которые были насажены на диск. Давление
пара и число сопел определяли мощность турбины, работающей по активному принципу. Если отработанный
пар не попадал в воздух, а направлялся в конденсатор, где при пониженном давлении сжижался, то мощность
турбины оказывалась наивысшей. Турбина Лаваля получила всеобщее признание, она давала большие
выгоды при соединении с машинами, имеющими высокую скорость (сепараторы, пилы, центробежные
насосы). Использовали ее и в качестве привода для электрогенератора, правда, только через редуктор (из-за
ее высокой скорости). В 1884 году английский изобретатель Парсонс запатентовал многоступенчатую
реактивную турбину, специально созданную им для приведения в действие электрогенератора. При меньшей
скорости вращения энергия пара здесь использовалась максимально благодаря тому, что пар, проходя через
15 ступеней, расширялся постепенно. Каждая ступень имела пару венцов лопаток. Неподвижным был один
венец с направляющими лопатками, которые крепились на корпусе турбины. Второй — подвижный с рабочими
лопатками на диске, который был насажен на вращающийся вал. Лопатки венцов (неподвижных и подвижных)
сориентированы в противоположных направлениях. Это была первая паровая турбина, которая начала с
успехом применяться в промышленности.
В 1889 году уже 300 турбин применяли для получения электроэнергии, в 1899 году появилась первая
электростанция с турбинами Парсонса. В 1894 году был спущен на воду первый пароход «Turbinia» с
приводом от паровой турбины. Вскоре паровые турбины начали устанавливать на быстроходных судах.
Французский ученый Рато вывел комплексную теорию турбомашин на основе имевшегося опыта. Со
временем турбина Парсонса уступила место компактным активно-реактивным турбинам. Хотя и сегодня
паровые турбины в основном сохранили черты турбины Парсонса.

3.

Газовые турбины
Применение горячего газа для извлечения энергии, с целью создания работы для механизма, знакома людям
издавна. Согласно существующим сведениям, такая идея была осуществлена ещё Героном Александрийским,
им был создано устройство, которое извлекает энергию с помощью газа.
Позже, в пятнадцатом столетии, для того чтобы жарить мясо, Леонардо да Винчи заявил о концепции
"дымового вертела”. Правила такой установки абсолютно аналогично ветряной мельнице. Вертело
располагалось в дымоходе, и оборот формировался, выработанными газами, которые шли по всему колесу с
лопастями.
В нашей стране конструктор механик военно-морского флота Кузьминский, тоже стремился сформировать
конструкцию при использовании газа. Он создал небольшого размера паровую газовую турбину. Она была
сделана из камеры горения, в неё помимо кислорода и горючего, попадал и пар из воды. Данный состав далее
поступал в многостадийную турбину радиального вида.
Настоящее использование газовых турбин стартовало в 1950 году.
Турбины использовались на газе, отработанных мотором. При этом осуществляя надув этого же мотора
(цилиндрическое расширение зарядки). Такая концепция в первый раз была использована пилотами и дала
возможность минимизировать снижение силы двигателя при повышении высоты.
Совершенствование турбин продолжилось и в XX веке. До середины XX века были изобретены:
газовая турбина, выделяющая энергии больше, чем было затрачено на ее выработку (Эджидиус Эллинг –
Норвегия);
реактивная газовая турбина (Фрэнк Уиттл – Англия);
поршневой двигатель, являвшийся источником энергии для газовой турбины (Рауль Пескара - Аргентина).
Роль турбин в современном мире не уменьшается, а лишь возрастает. Турбины продолжают
совершенствоваться и работать на благо человечества.