В промышленности превращение теплоты в электричество происходит с промежуточным преобразованием ее в механическую работу.
В связи с этим пока основная доля электрической энергии вырабатывается на тепловых электростанциях, где теплота используется для вращения роторов мощных турбогенераторов.
По способу превращения теплоты в механическую работу различают следующие типы тепловых двигателей:
– паровые машины;
– паровые турбины;
– газовые турбины;
– двигатели внутреннего сгорания;
– реактивные двигатели.
Паровые машины (поршневые) ранее, широко использовались в паровозах и пароходах, но в настоящее время заменены более экономическими машинами (установками).
Паровая турбина (ПТ) двигатель, в котором внутренняя энергия пара превращается в кинетическую, а кинетическая – в механическую энергию вращения ротора. Ротор турбины непосредственно (через муфту) соединен с ротором электрогенератора, либо насоса, либо компрессора и др.
Газовая турбина (ГТ) по принципу действия и конструктивно аналогична паровой.
В газовой турбине (ГТ) рабочим телом являются продукты сгорания топлива (жидкого, твердого, газового) в смеси с воздухом.
Газотурбинные установки (ГТУ) уступают паротурбинным (ПТУ) по мощности и долговечности, могут быть более требовательны к качеству топлива.
ГТ как самостоятельные силовые агрегаты применяются значительно реже (кроме авиации), чем ПТ. Таким образом ГТ устанавливают на ГЭС чаще в качестве резервных, пиковых установок на газоперекачивающих компрессорных станциях (магистральных газопроводов при подаче газа), на крупных предприятиях в качестве утилизованных турбин, на морском флоте, на газотурбовозах ж. д. транспорта.
Если требуются по условиям эксплуатации мобильные компактные силовые установки малой и средней мощности (до 20000 л.с.) и применяют ДВС.
В ДВС рабочим телом является газообразные продукты сгорания топлива (жидкого либо газового). В них преобразование теплоты в механическую работу происходит при высокой разнице термодинамических потенциалов газов – при горении и в конце расширения.
Это и предопределяет получение в ДВС наибольшего КПД среди других тепловых двигателей.
ДВС обладают высокой экономичностью (малым расходом топлива), относительно малой массой и габаритами; быстрым пуском, большой единичной мощностью (до 40 тыс. кВт); широко используются в различных отраслях.
Реактивные двигатели с газовыми турбинами позволяют получать большие скорости движения и широко применяются в авиации (турбореактивные двигатели), устанавливают в ракетах, но в стационарных наземных установках практически не используются
С повышением скорости локомотивов, судов на воздушной подушке и др. перспектива использования в них воздушно–реактивных двигателей вместо традиционных ГТУ и ДВС.
Используют сейчас для различных целей отработавшие летный ресурс турбоактивные авиационные двигатели.
Окислителем топлива на борту ракет является кислород атмосферы.
Паровая турбина состоит из вращающегося ротора и неподвижно установленного корпуса.
Ротор турбины – это вал, на котором прочно закреплен диск, либо диски, каждый из которых имеет венец рабочих лопаток на ободе.
В корпусе турбины закреплены неподвижные диафрагмы с размещенными в них соплами или направляющими лопатками. Направляющие и рабочие лопатки располагаются на окружности одинакового среднего диаметра.
В каналах между сопловыми (направляющими) лопатками пар расширяется, и его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию потока. В каналах между рабочими лопатками кинетическая энергия пара вследствие обтекания криволинейных профилей (по сечению) рабочих лопаток преобразуется в механическую работу вращения ротора турбины. Так пар постепенно расширяется от первой до последней ступени турбины и далее, при низком давлении выходит из турбины. Теоретическим циклом для ПТУ является цикл Ренкина.
Главные преимущества ПТ – их быстроходность (3000 и более оборотов ротора в минуту), и, соответственно, малые габариты.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.