Принципы работы паровых и газовых турбин

В паровых и газовых турбинах превращение теплоты в механическую работу получают в результате двух процессов. В первом процессе пар или газ (рабочее тело) от начального состояния до конечного рас­ширяется в соплах или насадках и получает большую скорость, во втором кинетическая энергия движущейся струи превращается в меха­ническую работу. На рис. 8.13 показана принципиальная схема устройства и рабо­ты турбины, а на рис. 8.14 – 8.16 – различные турбины.

Рис. 8.13. Принципиальные схемы устройства и работы турбины.

 

Рис. 8.14. Фотографии различных турбин тепловых электростанций.

 

Рис. 8.15. Фотографии различных турбин тепловых электростанций.

Рис. 8.16. Различные турбины тепловых электростанций в разрезе.

 

Рис. 8.17. Принципиальная схема простейшей газотурбинной установки:

1 – газовая турбина; 2 – топливный насос; 3 - пусковой двигатель; 4 – камера сгорания; 5 – регенератор; 6 – компрессор.

 

В сопле рабочее тело расширяется и приобретает боль­шую скорость. Поток плавно направляется на изогнутые стальные пла­стины, называемые лопатками. Лопатки установлены на внешней поверхности диска. С наружной стороны лопатки скреплены отрезками полосовой стали (показана на рис. 8.13 слева), которые называют бандажом. На лопатках скорость струи рабочего тела изменяет свою величину и направление, вследствие чего возникают воздействующие на лопатки силы давления, приводящие во вращение диск и вал, на котором он насажен. При этом вал, соединенный с машиной-орудием, совершает механическую работу. Диск с лопатками и валом называют ротором. Один ряд сопел и один диск с лопатками носит название ступени.

Турбины, у которых расширение рабочего тела от начального до конечного давления происходит в соплах, а лопатки служат для превра­щения кинетической энергии струи в механическую энергию вращения вала ротора приводимой в действие машины, называют активными (рис. 8.18).

Существуют турбины и другого типа, у которых расширение рабо­чего тела происходит в каналах между лопатками ротора. В этом слу­чае ротор вращается в результате реактивного действия струи, анало­гичного струйному действию, вызывающего, например, полет ракет. По чисто реактивному принципу работают только радиальные турбины (рис. 8.19). Однако реактивными называют турбины, у кото­рых рабочее тело расширяется в соплах и между лопатками ротора при­мерно в равных долях по теплопадению.

Турбины, у которых 10-15% теплопадения превращается в кинети­ческую энергию между лопатками ротора, относят к активным.

 

Рис. 8.18. Схема потока пара в активной ступени турбины.

 

Рис. 8.19. Схема потока пара в реактивной ступени турбины.