В промышленности электрическая энергия из тепловой получается путем промежуточного преобразования ее в механическую работу. Современная техника не позволяет пока создавать более или менее мощные установки для получения электричества непосредственно из тепла. Превращение тепла в электричество с достаточно высоким КПД)без промежуточного преобразования его в механическую работу было бы крупным шагом вперед. Тогда отпала бы надобность в тепловых электростанциях, а также во многих других случаях необходимость установки тепловых двигателей, которые имеют относительно низкий КПД, весьма сложны и требуют довольно квалифицированного ухода при эксплуатации.
В тепловой электростанции или в любых других областях техники, где используется теплота для приведения в движение мощных агрегатов, нельзя обойтись без тепловых двигателей. Тепловые двигатели, являющиеся неотъемлемой частью всей тепловой энергетики, в настоящее время очень широко применяются во многих областях народного хозяйства.
Процесс сгорания топлива и выделения тепла может происходить внутри самого двигателя и вне его, в другом агрегате. Продукты сгорания топлива как носители тепла в одних случаях при превращении тепла в работу непосредственно являются рабочим телом в двигателях, а в других случаях передают свое тепло другому веществу (воде), и тогда уже другое промежуточное вещество (пар) является рабочим телом в тепловом двигателе. Таким образом, в первом случае рабочий процесс в двигателе осуществляется без промежуточного теплоносителя, а во втором — с промежуточным теплоносителем.
Способы превращения тепла в механическую работу разнообразны. Наиболее распространены следующие пять типов тепловых двигателей:
1) паровые машины;
2) паровые турбины;
3) двигатели внутреннего сгорания;
4) газовые турбины;
5) реактивные двигатели (турбореактивные и ракетные).
Применяемый в конкретных условиях тип двигателя определяется потребностями народного хозяйства, необходимой мощностью, наличными видами топлива, эксплуатационными требованиями к двигателю и т. д.
В крупных тепловых электростанциях и мощных промышленных теплоэнергетических установках наиболее экономичными остаются паросиловые установки с паровыми турбинами. Почти все крупные тепловые электростанции, а также и атомные электростанции снабжены паротурбинными установками.
Идея теплового двигателя, (работающего по принципу паровой турбины, возникла еще за 120 лет до начала н. э., когда Герон Александрийский описал прибор, у (которого вращение шара осуществлялось за счет реактивного действия струй пара, вытекающих из изогнутых трубок.
В паровой турбине превращение тепла в механическую работу осуществляется в результате двух процессов. В первом процессе пар от начального состояния до конечного расширяется в соплах или насадках и приобретает большую скорость, во втором кинетическая энергия движущейся струи пара превращается в механическую работу.
Промышленные конструкции паровых турбин начали создаваться в конце XIX – начале XX вв. на основе работ шведского инженера Г. Лаваля (1845 – 1913 гг.), построившего первую промышленную активную паровую турбину, и англичанина Ч. Парсонса (1854 – 1931 гг.), работавшего в области реактивных турбин. Во Франции О. Рато (1863 – 1930 гг.) разработал конструкцию активных турбин со ступенями давлений, которые в дальнейшем были усовершенствованы швейцарским инженером Целли. Американский инженер Кертис (1860 – 1953 гг.) построил активную турбину со ступенями скорости. Значительный вклад в разработку теории процессов, протекающих в паровой турбине, и в практическое турбостроение, внес чехословацкий ученый А. Стодола (1859 – 1942 гг.). Успешную и плодотворную работу по развитию строительства паровых турбин провели коллективы советских турбостроительных заводов и научно–исследовательских институтов. В развитие паровых турбин внесли вклад советские ученые А. А. Радциг, Г. С. Жирициий, А. В. Щегляев и другие.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.