Паровые турбины. Газотурбинные установки. Двигатели внутреннего сгорания, страница 23

21.  Как изменяется энтальпия пара в расширяющейся части сопла Лаваля?

22.  Каковы цели построения треугольников скоростей на входе и выходе пара из сопел?

23.  Что такое степень реактивности ступени турбины?

24.  Какие потери в турбине относятся к внутренним?

25.  Какие потери определяются с помощью формулы Стодола?

26.  В каких случаях определяют потерю от влажности пара?

27.  Что такое механический КПД турбины?

28.  Что такое коэффициент возврата тепла паровой турбины?

29.  Что такое коэффициент Парсонса?

30.  Как определяется номинальная мощность паровой турбины?

2. Газотурбинные установки

2.1. Краткий обзор развития газовых турбин и газотурбинных установок

В настоящее время в энергетических установках внедряется новый двигатель – газовая турбина, которая при известных условиях сможет конкурировать не только с поршневым газовыми двигателями, но и с чрезвычайно широко распространенным паровыми турбинами, являющимися до сих пор основными двигателями мощных и сверхмощных тепловых электростанций.

Преимущества газовых турбин перед поршневыми газовыми двигателями заключаются в том, что в движущихся элементах газовых турбин не возникают инерционные усилия, обусловленные свойственным поршневым двигателям возвратно-поступательным движения: поршня, и что при сравнительно небольших габаритах этих турбин он в состоянии развивать большие мощности. По отношению к паровым турбинам преимущества газовых турбин проявляются в том, что при их установке отпадает необходимость сооружения крупных зданиях котельных и установки в них дорогостоящего котельного оборудования. Однако фактически рентабельность газотурбинной установки тес но связана с разрешением проблемы выпуска жаропрочных сталей пригодных для работы в условиях высоких начальных температуру рабочего тела (700°С и более).

Идея создания ГТУ возникла еще в XVIII в., однако промышленные турбины стали строить лишь в конце XIX в., так как ранее из-за отсутствия сталей необходимого качества это было невозможно.

Большой вклад в разработку газовых турбин был внесен русскими учеными и инженерами. В 1897 – 1900 гг. инженер П. Д. Кузьминский построил газотурбинную установку с изобарным подводом теплоты и предназначенную для морского катера. В первом десятилетии ХХ в. русский инженер Кароводин, работавший во Франции, создал первую действующую газовую турбину малой мощности. Начиная с 30–х годов после проведения ряда теоретических изысканий (за рубежом – А. Стодолом, в Советском Союзе проф. В. М. Маковским, проф. В. В. Уваровым, проф. Г. С. Жирицким), а также благодаря появлению жароупорных сталей строительство газовых турбин начало протекать более успешно. В 1939 г. проф. В. М. Маковским была построена газовая турбина, топливом для которой служил газ подземной газификации углей.

За рубежом действующие стационарные газотурбинные установки для электрических станций построены в Европе фирмами Броун-Бовери и Эшир-Висс, в Америке фирмами Аллис-Чэлмерс и Эллиот. В СССР еще до Великой Отечественной войны опытные газотурбинные установки были сооружены Центральным котлотурбинным научно–исследовательским институтом в Ленинграде.

В 1959 г. на Шатской (близ г. Тулы) станции подземной газификации углей пущены две газовые турбины мощностью по 12000 кВт.

Газотурбинные установки широко используются в авиации, однако распространение газовые турбины получили сравнительно недавно. Это объясняется тем, что для осуществления экономичной и надежной газотурбинной установки необходимо было предварительно получить особо жаростойкие стали, а также создать турбину и компрессор с высокими КПД.

Газовые турбины относительно небольшой мощности успешно применяют в качестве вспомогательных агрегатов, например, для наддува (повышения начального давления воздуха) у двигателей внутреннего сгорания и паровых котлов.