โครงการโรงเรียนในหัวข้อกังหันไอน้ำ การนำเสนอฟิสิกส์เรื่องกังหันไอน้ำและกังหันก๊าซ

วิชาฟิสิกส์

คลาส 8 คลาส

บทเรียนในหัวข้อ “กังหันไอน้ำ. กังหันก๊าซ ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน ปัญหาสิ่งแวดล้อมการใช้เครื่องยนต์ความร้อน

หนังสือเรียนพื้นฐาน A.V. ฟิสิกส์ Peryshkin 8; ม.: ไอ้เหี้ย

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

เกี่ยวกับการศึกษา

เพื่อจัดเตรียมการศึกษาอุปกรณ์หลักการทำงานของกังหันไอน้ำและเจ็ทเทอร์ไบน์ในระหว่างบทเรียน

เพื่อสร้างแนวคิดของประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนในตัวนักเรียนและพิจารณาวิธีปรับปรุง

เปิดเผยบทบาทและความสำคัญของ TD ในอารยธรรมสมัยใหม่

เพื่อส่งเสริมความสามารถในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนจริงและในอุดมคติ

แสดงบทบาทเชิงบวกและเชิงลบของเครื่องยนต์ความร้อนในชีวิตมนุษย์

เกี่ยวกับการศึกษา

พัฒนาความสามารถในการวิเคราะห์อย่างต่อเนื่อง เน้นสิ่งสำคัญในเนื้อหาที่กำลังศึกษา เปรียบเทียบ จัดระบบ และสรุปผล

การพัฒนาขอบฟ้าของนักเรียนและการได้มาซึ่งความรู้วิทยาศาสตร์ธรรมชาติใหม่

เกี่ยวกับการศึกษา

ดำเนินการสร้างโลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ต่อไปและแสดงให้เห็นว่าความรู้นั้นขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ได้รับจากประสบการณ์ แสดงให้เห็นถึงความไม่มีที่สิ้นสุดของกระบวนการของความรู้

ประเภทบทเรียน: รวม

รูปแบบการทำงานของนักเรียน: รายบุคคลและส่วนรวม การสังเกต

จำเป็น อุปกรณ์ทางเทคนิค: คอมพิวเตอร์, โปรเจ็กเตอร์

โครงสร้างและหลักสูตรของบทเรียน

1. ขั้นตอนองค์กร.

* ตรวจสอบการปรากฏตัวของนักเรียนในชั้นเรียน;

* เตือน TB ทำงานในสำนักงาน;

* ทัศนคติที่เป็นมิตรของครูและนักเรียน

* จัดระเบียบความสนใจของนักเรียนทุกคน

* หัวข้อข้อความและวัตถุประสงค์ของบทเรียน

2. ขั้นตอนการปรับปรุงความรู้พื้นฐาน:

การอภิปรายด้านหน้าเกี่ยวกับ:

1) เครื่องยนต์ใดที่เรียกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน

2) อะไรคือส่วนหลักของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ง่ายที่สุด?

3) ปรากฏการณ์ทางกายภาพใดที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของส่วนผสมที่ติดไฟได้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน?

3. ขั้นตอนการเรียนรู้สื่อใหม่

1. การตั้งเป้าหมายของบทเรียน

2. แนวคิดการเรียนรู้ " กังหันไอน้ำ» «กังหันก๊าซ», «ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน», ผลกระทบของเครื่องยนต์ความร้อนต่อสิ่งแวดล้อม

กังหันไอน้ำ

“ในบทเรียนก่อนหน้านี้ เราได้ทำความคุ้นเคยกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน วันนี้เราจะมาทำความรู้จักกับเครื่องยนต์อีกประเภทหนึ่งที่อบไอน้ำหรือแก๊สให้ร้อน อุณหภูมิสูงหมุนเพลาเครื่องยนต์โดยไม่ต้องใช้ลูกสูบ ก้านสูบ และเพลาข้อเหวี่ยง "
(ดูสไลด์ 4 "รุ่นกังหันไอน้ำ")

ความคิดเห็นสาธิต:

ไอน้ำสร้างแรงกดบนใบพัดกังหันทำให้หมุนไปพร้อมกับเพลาที่ตั้งอยู่และยกน้ำหนักที่ติดอยู่กับเกลียว

(ดูสไลด์ 5 "กังหันไอน้ำ")

การใช้งานจริง กระบวนการนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมพลังงาน

(ดูสไลด์ 6 "การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน") .

สไลด์ความคิดเห็น

หลักการทำงานของ CHP:

กังหัน - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า - กระแสไฟฟ้า

การใช้งานกังหันไอน้ำอื่นๆ:

กังหันแก๊ส

ตัวอย่างเครื่องยนต์ที่แก๊สถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิสูงหมุนเพลาเครื่องยนต์(ดูสไลด์ 7 "เครื่องยนต์เจ็ท") :

ความคิดเห็น:

เมื่อกังหันทำงาน โรเตอร์คอมเพรสเซอร์ หมุนและดูดอากาศผ่านหัวฉีดน้ำเข้า . อากาศที่ผ่านชุดใบพัดคอมเพรสเซอร์ถูกบีบอัด ความดันและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น อากาศอัดเข้าสู่ห้องเผาไหม้ . ในขณะเดียวกันก็ฉีดเข้าไปในหัวฉีดด้วยแรงดันสูง เชื้อเพลิงเหลว(น้ำมันก๊าด, น้ำมันเชื้อเพลิง). เมื่อเผาเชื้อเพลิง อากาศจะร้อนขึ้นถึง 1500-2200 0 ค. อากาศขยายตัวและความเร็วเพิ่มขึ้น อากาศและผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะถูกส่งไปยังกังหันก๊าซ . ผ่านจากสเตจหนึ่งไปอีกสเตจ พวกมันให้พลังงานจลน์กับใบพัดของโรเตอร์เทอร์ไบน์ ในขณะที่อุณหภูมิลดลงเหลือ 550 0 ค. พลังงานส่วนหนึ่งที่ได้รับจากกังหันใช้ไปในการหมุนของคอมเพรสเซอร์ ส่วนที่เหลือจะใช้ เช่น หมุนใบพัดเครื่องบินหรือใบพัด เครื่องกำเนิดไฟฟ้า. อากาศเสียพร้อมกับผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่ความดันใกล้เคียงกับบรรยากาศและด้วยความเร็วมากกว่า 500 เมตร/วินาที จะถูกขับออกไปหัวฉีดออกสู่บรรยากาศ

การประยุกต์ใช้ในการบิน พลังงาน ฯลฯ

ประสิทธิภาพเครื่องยนต์ความร้อน:

ดูสไลด์ 8 "ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน"

นิยามของประสิทธิภาพ เราดูสไลด์ 9 "คุณค่าของประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนต่างๆ"-

เราออกเสียงประเภทของเครื่องยนต์และประสิทธิภาพของเครื่องยนต์

ปัญหาสิ่งแวดล้อมของการใช้เครื่องจักรความร้อน

วิธีลดผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม:

ชมการบรรยายเชิงโต้ตอบ "ปัญหาสิ่งแวดล้อมจากการใช้เครื่องยนต์ความร้อน"

เราดูสไลด์ 10 "มันน่าสนใจ ... "

ความจริงที่น่าสนใจ!

การเผาไหม้เชื้อเพลิงจะมาพร้อมกับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ ปัจจุบันชั้นบรรยากาศของโลกมีคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 2600 พันล้านตัน (ประมาณ 0.0033%) ก่อนช่วงเวลาของการพัฒนาพลังงานและการขนส่งอย่างรวดเร็ว ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่พืชดูดซับระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและละลายในมหาสมุทรจะเท่ากับปริมาณก๊าซที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจและการสลายตัว ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ความสมดุลนี้ถูกรบกวนมากขึ้นเรื่อยๆ ในปัจจุบัน คาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 2 หมื่นล้านตันเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกในแต่ละปีอันเนื่องมาจากการเผาไหม้ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซ

เราดูสไลด์ 11 "ปัญหาสิ่งแวดล้อม"

กังหันไอน้ำ (fr. กังหันจาก lat. turbo whirlwind, การหมุน) เป็นเครื่องยนต์ความร้อนอย่างต่อเนื่องในอุปกรณ์ใบมีดซึ่งพลังงานศักย์ของไอน้ำที่ถูกบีบอัดและความร้อนจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ ซึ่งจะทำงานเชิงกลบน เพลา.

กังหันประกอบด้วยสามกระบอก (กระบอกแรงดันสูง, กระบอกแรงดันสูงและกระบอกแรงดันต่ำ) ครึ่งล่างของร่างกายที่กำหนด 39, 24 และ 18 ตามลำดับ แต่ละกระบอกสูบประกอบด้วยสเตเตอร์องค์ประกอบหลัก ซึ่งเป็นตัวคงที่และโรเตอร์หมุน โรเตอร์แยกจากกระบอกสูบ (โรเตอร์กระบอกแรงดันสูง 47, โรเตอร์ TsSD 5 และโรเตอร์ LPC 11) เชื่อมต่ออย่างแน่นหนาด้วยคัปปลิ้ง 31 และ 21 คัปปลิ้งครึ่งหนึ่งของโรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าติดกับคัปปลิ้งครึ่ง 12 และโรเตอร์เร้า เชื่อมต่อกับมัน โซ่ของโรเตอร์ที่แยกจากกันของกระบอกสูบ, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตัวกระตุ้นเรียกว่าเส้นเพลา ความยาวที่มีกระบอกสูบจำนวนมาก (และจำนวนมากที่สุดในกังหันสมัยใหม่คือ 5) สามารถเข้าถึง 80 ม.

หลักการทำงาน กังหันไอน้ำทำงานดังนี้ ไอน้ำที่สร้างขึ้นในหม้อต้มไอน้ำภายใต้แรงดันสูงจะเข้าสู่ใบพัดกังหัน กังหันหมุนและสร้างพลังงานกลที่ใช้โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้าของกังหันไอน้ำขึ้นอยู่กับความแตกต่างของแรงดันระหว่างไอน้ำที่ทางเข้าและทางออกของโรงงาน พลังของกังหันไอน้ำสำหรับการติดตั้งครั้งเดียวถึง 1,000 MW ขึ้นอยู่กับธรรมชาติ กระบวนการทางความร้อนกังหันไอน้ำแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: การควบแน่น ความร้อน และกังหัน วัตถุประสงค์พิเศษ. ตามประเภทของสเตจของเทอร์ไบน์ พวกมันถูกจัดประเภทเป็นแอคทีฟและรีแอกทีฟ

กังหันไอน้ำ - ข้อดี กังหันไอน้ำสามารถใช้งานได้ หลากหลายชนิดเชื้อเพลิง: แก๊ส ของเหลว การทำงานที่เป็นของแข็งของกังหันไอน้ำเป็นไปได้กับเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ: แก๊ส ของเหลว ของแข็ง หน่วยสูง กำลังไฟฟ้าหน่วยสูง ทางเลือกของสารหล่อเย็นฟรี ทางเลือกของสารหล่อเย็น ช่วงกำลังกว้าง ช่วงกำลังกว้าง

กังหันไอน้ำ - ข้อเสีย ความเฉื่อยสูงของโรงผลิตไอน้ำ (เวลาเริ่มต้นและหยุดนาน) ความเฉื่อยสูงของโรงผลิตไอน้ำ (เวลาเริ่มต้นและหยุดนาน) กังหันไอน้ำต้นทุนสูง กังหันไอน้ำต้นทุนสูง ปริมาณการผลิตไฟฟ้าต่ำเมื่อเทียบกับปริมาณของ พลังงานความร้อนปริมาณการผลิตไฟฟ้าต่ำในอัตราส่วนกับปริมาณพลังงานความร้อน การซ่อมแซมกังหันไอน้ำที่มีราคาแพง การซ่อมแซมกังหันไอน้ำที่มีราคาแพง สมรรถนะด้านสิ่งแวดล้อมลดลงในกรณีน้ำมันเชื้อเพลิงหนักและ เชื้อเพลิงแข็งลดประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมในกรณีของการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงหนักและเชื้อเพลิงแข็ง

การใช้งาน: กังหันไอน้ำแบบไอพ่น Parsons ถูกใช้เป็นระยะเวลาหนึ่งโดยส่วนใหญ่บนเรือรบ แต่ค่อยๆ หลีกทางให้กับกังหันไอน้ำแบบแอกทีฟ-รีแอกทีฟแบบรวมที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น ซึ่งส่วนปฏิกิริยาแรงดันสูงถูกแทนที่ด้วยดิสก์แอคทีฟแบบสวมมงกุฎเดี่ยวหรือมงกุฎคู่ ส่งผลให้ความสูญเสียที่เกิดจากไอน้ำรั่วผ่านช่องว่างในอุปกรณ์ใบมีดลดลง กังหันได้กลายเป็นเรื่องที่เรียบง่ายและประหยัดมากขึ้น ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของกระบวนการระบายความร้อน กังหันไอน้ำมักจะแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มหลัก ได้แก่ การควบแน่น การให้ความร้อน และวัตถุประสงค์พิเศษ

ข้อได้เปรียบหลักของ PTM: ช่วงพลังงานกว้าง ประสิทธิภาพภายในเพิ่มขึ้น (1.2-1.3 เท่า) (~ 75%); ลดระยะเวลาในการติดตั้งลงอย่างมาก (สูงสุด 3 เท่า) ต้นทุนเงินทุนต่ำสำหรับการติดตั้งและการว่าจ้าง ขาดระบบจ่ายน้ำมันซึ่งรับประกันความปลอดภัยจากอัคคีภัยและช่วยให้ทำงานในห้องหม้อไอน้ำได้ ไม่มีกระปุกเกียร์ระหว่างกังหันและกลไกขับเคลื่อนซึ่งเพิ่มความน่าเชื่อถือของการทำงานและลดระดับเสียง การควบคุมความเร็วการหมุนของเพลาที่ราบรื่นตั้งแต่รอบเดินเบาจนถึงโหลดของโรงงานกังหัน ระดับเสียงต่ำ (สูงถึง 70 dBA); ความถ่วงจำเพาะต่ำ (กำลังติดตั้งสูงสุด 6 กก. / กิโลวัตต์) อายุการใช้งานสูง ระยะเวลาการทำงานของกังหันก่อนรื้อถอนอย่างน้อย 40 ปี ด้วยการใช้กังหันตามฤดูกาล ระยะเวลาคืนทุนไม่เกิน 3 ปี

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเทอร์โบที่ใช้กังหันไอน้ำประเภท PTM นั้นสามารถเปรียบเทียบได้กับแหล่งพลังงานอื่น ๆ เนื่องจากประสิทธิภาพภายในที่เพิ่มขึ้น อายุการใช้งานที่ยาวนาน ขนาดเล็ก การควบคุมที่ราบรื่นสำหรับโหลดที่หลากหลาย ขาดระบบการจ่ายน้ำมัน และความง่ายในการติดตั้ง .

สไลด์2

กังหันไอน้ำ (fr. กังหันจาก lat. turbo whirlwind, การหมุน) เป็นเครื่องยนต์ความร้อนอย่างต่อเนื่องในอุปกรณ์ใบมีดซึ่งพลังงานศักย์ของไอน้ำที่ถูกบีบอัดและความร้อนจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ ซึ่งจะทำงานเชิงกลบน เพลา.

สไลด์ 3

เทอร์ไบน์ประกอบด้วยสามกระบอกสูบ (กระบอกแรงดันสูง กระบอกแรงดันสูง และกระบอกแรงดันต่ำ) ส่วนล่างของเคสจะถูกกำหนดเป็น 39, 24 และ 18 ตามลำดับ กระบอกสูบแต่ละอันประกอบด้วยสเตเตอร์ องค์ประกอบหลักคือตัวเรือนคงที่ และโรเตอร์หมุน โรเตอร์แยกจากกระบอกสูบ (โรเตอร์กระบอกแรงดันสูง 47, โรเตอร์ TsSD 5 และโรเตอร์ LPC 11) เชื่อมต่ออย่างแน่นหนาด้วยข้อต่อ 31 และ 21 คัปปลิ้งครึ่งหนึ่งของโรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าติดกับคัปปลิ้งครึ่ง 12 และโรเตอร์เร้า เชื่อมต่อกับมัน โซ่ของโรเตอร์ที่แยกจากกันของกระบอกสูบ, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตัวกระตุ้นเรียกว่าเส้นเพลา ความยาวที่มีกระบอกสูบจำนวนมาก (และจำนวนมากที่สุดในกังหันสมัยใหม่คือ 5) สามารถเข้าถึง 80 ม.

สไลด์ 4

หลักการทำงาน

กังหันไอน้ำทำงานดังนี้: ไอน้ำที่สร้างขึ้นในหม้อต้มไอน้ำภายใต้แรงดันสูงจะเข้าสู่ใบพัดกังหัน กังหันหมุนและสร้างพลังงานกลที่ใช้โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้าของกังหันไอน้ำขึ้นอยู่กับความแตกต่างของแรงดันระหว่างไอน้ำที่ทางเข้าและทางออกของโรงงาน พลังของกังหันไอน้ำสำหรับการติดตั้งครั้งเดียวถึง 1,000 MW กังหันไอน้ำแบ่งออกเป็นสามกลุ่มตามลักษณะของกระบวนการระบายความร้อน ได้แก่ กังหันไอน้ำควบแน่น ความร้อน และกังหันสำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ ตามประเภทของสเตจของเทอร์ไบน์ พวกมันถูกจัดประเภทเป็นแอคทีฟและรีแอกทีฟ

สไลด์ 5

สไลด์ 6

กังหันไอน้ำ - ข้อดี

การทำงานของกังหันไอน้ำเป็นไปได้กับเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ: ก๊าซ ของเหลว ของแข็ง หน่วยพลังงานสูง ทางเลือกของสารหล่อเย็น ช่วงกำลังกว้าง อายุการใช้งานที่น่าประทับใจของกังหันไอน้ำ

สไลด์ 7

กังหันไอน้ำ - ข้อเสีย

ความเฉื่อยสูงของโรงผลิตไอน้ำ (เวลาเริ่มต้นและปิดนาน) ต้นทุนสูงของกังหันไอน้ำปริมาณการผลิตไฟฟ้าต่ำเมื่อเทียบกับปริมาณพลังงานความร้อนที่มีราคาแพงการซ่อมแซมกังหันไอน้ำลดประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมในกรณีของน้ำมันเชื้อเพลิงหนักและของแข็ง เชื้อเพลิง

สไลด์ 8

แอปพลิเคชัน:

กังหันไอน้ำแบบไอพ่น Parsons ถูกใช้มาเป็นระยะเวลาหนึ่งโดยส่วนใหญ่บนเรือรบ แต่ค่อยๆ หลีกทางให้กับกังหันไอน้ำแบบแอกทีฟ-รีแอกทีฟแบบรวมที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น ซึ่งส่วนปฏิกิริยาแรงดันสูงถูกแทนที่ด้วยดิสก์แอคทีฟแบบสวมมงกุฎเดี่ยวหรือแบบสวมมงกุฎคู่ ส่งผลให้ความสูญเสียที่เกิดจากไอน้ำรั่วผ่านช่องว่างในอุปกรณ์ใบมีดลดลง กังหันได้กลายเป็นเรื่องที่เรียบง่ายและประหยัดมากขึ้น ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของกระบวนการระบายความร้อน กังหันไอน้ำมักจะแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มหลัก: การควบแน่น โคเจนเนอเรชั่น และวัตถุประสงค์พิเศษ

สไลด์ 9

ข้อได้เปรียบหลักของ PTM:

ช่วงพลังงานกว้าง ประสิทธิภาพภายในเพิ่มขึ้น (1.2-1.3 เท่า) (~ 75%); ลดระยะเวลาในการติดตั้งลงอย่างมาก (สูงสุด 3 เท่า) ต้นทุนเงินทุนต่ำสำหรับการติดตั้งและการว่าจ้าง ขาดระบบจ่ายน้ำมันซึ่งรับประกันความปลอดภัยจากอัคคีภัยและช่วยให้ทำงานในห้องหม้อไอน้ำได้ ไม่มีกระปุกเกียร์ระหว่างกังหันและกลไกขับเคลื่อนซึ่งเพิ่มความน่าเชื่อถือของการทำงานและลดระดับเสียง การควบคุมความเร็วการหมุนของเพลาที่ราบรื่นตั้งแต่รอบเดินเบาจนถึงโหลดของโรงงานกังหัน ระดับเสียงต่ำ (สูงถึง 70 dBA); ความถ่วงจำเพาะต่ำ (กำลังติดตั้งสูงสุด 6 กก./กิโลวัตต์) อายุการใช้งานสูง ระยะเวลาการทำงานของกังหันก่อนรื้อถอนอย่างน้อย 40 ปี ด้วยการใช้กังหันตามฤดูกาล ระยะเวลาคืนทุนไม่เกิน 3 ปี

กังหันไอน้ำ (fr. กังหันจาก lat. กระแสน้ำวนเทอร์โบ, การหมุน) เครื่องยนต์ความร้อนอย่างต่อเนื่องในอุปกรณ์ใบมีดซึ่งพลังงานศักย์ของไอน้ำที่ถูกบีบอัดและความร้อนจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ซึ่งจะทำงานเชิงกลบนเพลา fr. lat. เครื่องยนต์ พลังงานศักย์ พลังงาน น้ำ parakinetic งานเครื่องกล

กังหันไอน้ำ กังหันที่แปลงพลังงานความร้อนของไอน้ำให้เป็นงานกล การไหลของไอน้ำเข้าสู่ใบพัดนำทางบนใบมีดโค้งซึ่งจับจ้องอยู่ที่เส้นรอบวงของโรเตอร์ และทำให้โรเตอร์หมุน กังหันไอน้ำใช้พลังงานจลน์ของกังหันไอน้ำไม่เหมือนกับเครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบ

มีความพยายามในการสร้างกังหันไอน้ำมาเป็นเวลานาน คำอธิบายของกังหันไอน้ำดึกดำบรรพ์ที่สร้างโดยนกกระสาแห่งอเล็กซานเดรีย (ศตวรรษที่ 1 ก่อนคริสต์ศักราช) เป็นที่ทราบกันดี อย่างไรก็ตาม เมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ 19 เมื่ออุณหพลศาสตร์ วิศวกรรมเครื่องกล และโลหกรรมถึงระดับที่เพียงพอ Laval (สวีเดน) และ Parsons (บริเตนใหญ่) ได้สร้างกังหันไอน้ำที่เหมาะสมกับทางอุตสาหกรรมอย่างอิสระ

Laval ใช้การขยายตัวของไอน้ำในหัวฉีดทรงกรวยคงที่ในขั้นตอนเดียวตั้งแต่แรงดันเริ่มต้นจนถึงแรงดันสุดท้าย และนำไอพ่นที่เกิด (ด้วยความเร็วไอเสียเหนือเสียง) ไปใช้กับใบมีดทำงานหนึ่งแถวที่ติดตั้งบนดิสก์ กังหันไอน้ำที่ทำงานบนหลักการนี้เรียกว่ากังหันไอน้ำ

พาร์สันส์สร้างกังหันไอน้ำแบบหลายขั้นตอนซึ่งมีการขยายไอน้ำในขั้นตอนที่จัดเรียงตามลำดับจำนวนมาก ไม่เพียงแต่ในช่องของใบมีดคงที่ (ไกด์) แต่ยังรวมถึงระหว่างใบมีดที่เคลื่อนที่ (ทำงาน) ด้วย กังหันไอน้ำกลายเป็นเครื่องยนต์ที่สะดวกมากสำหรับการขับเคลื่อนกลไกแบบหมุน (เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า ปั๊ม เครื่องเป่าลม) และใบพัดเรือ มันเร็วกว่า กะทัดรัดกว่า เบากว่า ประหยัดกว่า และมีความสมดุลมากกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบ

Silaev Platon,
กอนชาโรว่า วาเลเรีย
โรงเรียน 8"ม" №188

เกิดอะไรขึ้น?

กังหันเป็นเครื่องที่มีใบมีดซึ่ง
มีการเปลี่ยนแปลงจลนศาสตร์
พลังงานและ/หรือพลังงานภายในของผู้ปฏิบัติงาน
ร่างกาย (ไอน้ำ ก๊าซ น้ำ) เข้าสู่งานเครื่องกล
บนเพลา

กังหันไอน้ำ.

กังหันไอน้ำเป็นตัวแทนของ
กลองหรือซีรีส์
ดิสก์หมุน,
แก้ไขบนแกนเดียวของพวกเขา
เรียกว่า โรเตอร์เทอร์ไบน์ และ
ชุดสลับกับพวกเขา
ดิสก์คงที่,
ยึดที่ฐาน
เรียกว่าสเตเตอร์

ประวัติการประดิษฐ์กังหัน

ใจกลางกังหันไอน้ำ
มีสองหลักการของการสร้างสรรค์
แรงบนโรเตอร์ รู้จักจาก
สมัยโบราณ ปฏิกิริยาและ
คล่องแคล่ว. ในรถของ Branque
สร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1629 เครื่องบินเจ็ท
คู่รักเริ่มเคลื่อนไหว
ล้อเหมือนล้อ
โรงสีน้ำ

กังหันไอน้ำพาร์สันส์

พาร์สันส์เชื่อมต่อกังหันไอน้ำ
พร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
พลังงาน. ด้วยกังหัน
มันเป็นไปได้ที่จะพัฒนา
ไฟฟ้าก็แรงขึ้น
สาธารณประโยชน์ในความร้อน
กังหัน จากการวิจัย 15 ปี เขาได้สร้าง
สมบูรณ์แบบที่สุดในแง่ของ
บางครั้งก็เป็นกังหันไอพ่น

การใช้งานกังหันไอน้ำ

กังหันไอน้ำ

ผู้บุกเบิกคนแรกของยุคใหม่
กังหันไอน้ำถือได้ว่าเป็นของเล่น
เครื่องยนต์ซึ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 2 ก่อน. AD
นักวิชาการชาวอเล็กซานเดรียเฮรอน อันดับแรก
บรรพบุรุษของไอน้ำสมัยใหม่
กังหันถือได้ว่าเป็นเครื่องยนต์ของเล่น
ซึ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 2 ก่อน. AD
นักวิชาการชาวอเล็กซานเดรียเฮรอน

โครงการกังหันน้ำแห่งแรก

ในปี ค.ศ. 1629 บรังกาชาวอิตาลีได้สร้างการออกแบบสำหรับล้อที่มีใบมีด มันควรจะ
คือการหมุนถ้าไอพ่นไอน้ำกระทบกับใบพัดล้อด้วยแรง
เป็นโครงการกังหันไอน้ำแห่งแรกที่ได้รับ
ชื่อของกังหันที่ใช้งานอยู่ ในปี ค.ศ. 1629 ชาวอิตาลีบรังกาได้สร้างโครงการ
ล้อพาย มันต้องหมุนถ้าไอพ่นไอน้ำแรง
กระแทกใบล้อ เป็นโครงการกังหันไอน้ำแห่งแรก
ซึ่งต่อมากลายเป็นที่รู้จักในนามกังหันที่ใช้งานอยู่ ไอน้ำ
การไหลในกังหันไอน้ำยุคแรกเหล่านี้ไม่เข้มข้น และ
พลังงานส่วนใหญ่กระจายไปทุกทิศทุกทาง ซึ่ง
ส่งผลให้สูญเสียพลังงานอย่างมาก ไอน้ำไหลในช่วงต้นเหล่านี้
กังหันไอน้ำไม่เข้มข้น และส่วนใหญ่ก็
พลังงานจะกระจายไปทุกทิศทุกทางส่งผลให้
การสูญเสียพลังงานที่สำคัญ

ความพยายามในการสร้างกังหัน

มีความพยายามที่จะสร้างกลไกที่คล้ายกับกังหันเป็นเวลานานมาก
คำอธิบายของกังหันไอน้ำโบราณที่ทำโดยนกกระสาเป็นที่รู้จักกัน
อเล็กซานเดรีย (คริสต์ศตวรรษที่ 1) ตามคำกล่าวของ I.V. Linde ศตวรรษที่ 19 ได้ให้กำเนิด
"หลายโครงการ" ที่หยุดก่อน "วัสดุ
ความยากลำบากในการดำเนินการ เฉพาะช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เมื่อ
การพัฒนาอุณหพลศาสตร์ (เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพของกังหันเทียบได้กับ
เครื่องลูกสูบ) วิศวกรรมเครื่องกลและโลหกรรม (เพิ่มขึ้น
ความแข็งแรงของวัสดุและความแม่นยำในการผลิตที่จำเป็นสำหรับ
การสร้างล้อความเร็วสูง), Gustaf Laval (สวีเดน) และ Charles
Parsons (บริเตนใหญ่) สร้างขึ้นโดยอิสระที่เหมาะสม
กังหันไอน้ำสำหรับอุตสาหกรรม

กังหันไอน้ำเครื่องแรก

กังหันไอน้ำเครื่องแรกสร้างขึ้นโดยนักประดิษฐ์ชาวสวีเดน Gustaf Laval โดย
หนึ่งในเวอร์ชันที่ Laval สร้างขึ้นเพื่อนำไปสู่
actionmilk separator จากการออกแบบของเราเอง สำหรับสิ่งนี้มันเป็นสิ่งจำเป็น
ไดรฟ์ความเร็ว เครื่องยนต์ของเวลานั้นไม่เพียงพอ
ความถี่ในการหมุน ทางออกเดียวคือการออกแบบ
กังหันความเร็วสูง ในฐานะที่เป็นของเหลวทำงาน Laval เลือกอย่างกว้างขวาง
ไอน้ำที่ใช้ในขณะนั้น นักประดิษฐ์เริ่มทำงานกับ .ของเขา
ออกแบบและประกอบอุปกรณ์ที่ใช้งานได้ในที่สุด ในปี พ.ศ. 2432
ปีลาวาลเสริมหัวฉีดกังหันด้วยเครื่องขยายทรงกรวยดังนั้น
หัวฉีด Laval ที่มีชื่อเสียงปรากฏขึ้นซึ่งกลายเป็นบรรพบุรุษของอนาคต
หัวฉีดจรวด กังหันลาวาลเป็นความก้าวหน้าทางวิศวกรรม เพียงพอ
ลองนึกภาพโหลดที่ใบพัดประสบเพื่อ
เพื่อทำความเข้าใจว่านักประดิษฐ์สามารถทำงานกังหันได้อย่างมีเสถียรภาพเพียงใด
ที่ความเร็วมหาศาลของล้อกังหัน แม้กระทั้งการเปลี่ยนเกียร์เล็กน้อยใน
จุดศูนย์ถ่วงทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่รุนแรงและการโอเวอร์โหลดของตลับลูกปืน
เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ Laval ใช้แกนบางซึ่งเมื่อหมุน
สามารถโค้งงอได้

กังหันไอน้ำถูกติดตั้งบนเครื่องทรงพลัง
โรงไฟฟ้าและขนาดใหญ่
เรือ.
เพื่อให้เครื่องจักรไอน้ำทำงาน
เครื่องจักรและอุปกรณ์เสริมจำนวนหนึ่ง
ทั้งหมดนี้เรียกว่า
สถานีพลังงานไอน้ำ

โรเตอร์พร้อมใบมีด
- มือถือ
ส่วนหนึ่งของกังหัน
สเตเตอร์พร้อมหัวฉีด
- ไม่เคลื่อนไหว
ส่วนหนึ่ง.

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน:

ไอน้ำ
เครื่อง 8-12%
น้ำแข็ง 20-40%
ไอน้ำ
กังหัน
20-40%
ดีเซล
30-36%

ข้อบกพร่องของงาน
กังหันไอน้ำ
ประโยชน์
การทำงานของกังหันไอน้ำ
ความเร็วในการหมุนไม่ใช่
อาจเปลี่ยนแปลงใน
ช่วงกว้าง
เวลาเริ่มต้นที่ยาวนานและ
หยุด
ต้นทุนไอน้ำสูง
กังหัน
ปริมาณต่ำ
ผลิต
ไฟฟ้าใน
สัมพันธ์กับ
ปริมาณความร้อน en.
การหมุนเกิดขึ้นใน
ทิศทางเดียว;
หายไป
สั่นเหมือนที่ทำงาน
ลูกสูบ
การทำงานของไอน้ำ
กังหันได้บน
หลากหลายชนิด
เชื้อเพลิง: ก๊าซ,
ของเหลว ของแข็ง
โสดสูง
พลัง

กังหันก๊าซ
กังหันก๊าซเป็นเครื่องยนต์ความร้อนต่อเนื่อง
การกระทำที่แปลงพลังงานก๊าซเป็นพลังงานกล
ทำงานบนเพลาของกังหันก๊าซ ไม่เหมือนกับลูกสูบ
เครื่องยนต์ในกระบวนการเครื่องยนต์กังหันก๊าซ
เกิดขึ้นในกระแสก๊าซที่กำลังเคลื่อนที่ คุณภาพแก๊ส
กังหันมีลักษณะประสิทธิภาพ นั่นคือ
อัตราส่วนของงานที่ถอดออกจากเพลาต่อที่มีอยู่
พลังงานก๊าซก่อนกังหัน
ประวัติศาสตร์
การสร้าง
1500 - Leonardo da Vinci วาดไดอะแกรม
ย่างที่ใช้
หลักการกังหันก๊าซ
1903 - Norwegian Aegidius Jelling สร้างผลงานชิ้นแรก
แก๊ส
กังหันที่ใช้
คอมเพรสเซอร์โรตารี่และเทอร์ไบน์และ
ได้ผลิตผลงานที่มีประโยชน์

กังหันก๊าซประกอบด้วยดิสก์กังหันและคอมเพรสเซอร์
ติดตั้งบนเพลาเดียว กังหันทำงานในลักษณะนี้: อากาศ
ถูกฉีดโดยคอมเพรสเซอร์เข้าไปในห้องเผาไหม้ของกังหัน จากนั้น
เชื้อเพลิงเหลวถูกฉีด ส่วนผสมที่ติดไฟได้จะเผาไหม้อย่างมาก
อุณหภูมิสูง ก๊าซขยายตัว พุ่งไปที่
ช่องระบายอากาศระหว่างทางที่ตกลงมาบนใบพัดกังหันและ
นำพวกเขาเข้าสู่การหมุน

แอปพลิเคชัน
ปัจจุบันใช้กังหันก๊าซเป็นหลัก
เครื่องยนต์ขนส่งทางทะเล
ใน แต่ละกรณีใช้กังหันก๊าซขนาดเล็กใน
เป็นไดรฟ์สำหรับปั๊ม, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าฉุกเฉิน, ตัวช่วย
บูสต์คอมเพรสเซอร์ ฯลฯ
สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือกังหันก๊าซเป็นเครื่องยนต์หลักสำหรับ
hydrofoils และ hovercraft
กังหันก๊าซยังใช้ในหัวรถจักรและถัง

ข้อดีและข้อเสียของกังหันก๊าซ
เครื่องยนต์
ข้อดี เครื่องยนต์กังหันก๊าซ
ความเป็นไปได้ที่จะได้รับไอน้ำเพิ่มขึ้นระหว่างการทำงาน (in
ต่างจากเครื่องยนต์ลูกสูบ)
ร่วมกับหม้อไอน้ำและกังหันไอน้ำประสิทธิภาพสูงขึ้น
เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ลูกสูบ ดังนั้นการใช้งานใน
โรงไฟฟ้า.
เคลื่อนไปเพียงทิศเดียวมีน้อย
การสั่นสะเทือนไม่เหมือนกับเครื่องยนต์ลูกสูบ
ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยกว่าเครื่องยนต์ลูกสูบ
ลดการปล่อยสารอันตรายลงอย่างมากเมื่อเทียบกับ
เครื่องยนต์ลูกสูบ
ต้นทุนต่ำและการใช้น้ำมันหล่อลื่น

ข้อเสียของเครื่องยนต์กังหันก๊าซ
ราคาสูงกว่าลูกสูบที่มีขนาดใกล้เคียงกันมาก
เครื่องยนต์เนื่องจากวัสดุที่ใช้ในกังหันต้องมี
ทนความร้อนสูง ทนความร้อนสูง และมีความจำเพาะสูง
ความแข็งแกร่ง. การทำงานของเครื่องจักรก็ซับซ้อนมากขึ้นเช่นกัน
ในโหมดการทำงานใด ๆ พวกมันมีประสิทธิภาพต่ำกว่าลูกสูบ
เครื่องยนต์ ต้องใช้กังหันไอน้ำเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มพลัง
ประสิทธิภาพ.
ประสิทธิภาพทางกลและทางไฟฟ้าต่ำ (ปริมาณการใช้ก๊าซมากกว่า
มากกว่า 1.5 เท่าต่อกระแสไฟฟ้า 1 kWh เมื่อเทียบกับลูกสูบ
เครื่องยนต์)
ประสิทธิภาพลดลงอย่างรวดเร็วที่โหลดต่ำ (ต่างจากลูกสูบ
เครื่องยนต์)
ต้องใช้แก๊สแรงดันสูงซึ่ง
จำเป็นต้องใช้บูสเตอร์คอมเพรสเซอร์ด้วย
การใช้พลังงานเพิ่มเติมและประสิทธิภาพโดยรวมลดลง
ระบบต่างๆ