- •История теплоэнергетики
- •Содержание
- •История теплоэнергетики
- •Лекция 1. Тема: Энергия и энергетика
- •Виды энергии и развитие человеческого общества
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 2 Тема: Количественные показатели энергетики
- •Естественные ресурсы
- •Предпосылки развития гидроэнергетики
- •Водяные колеса
- •Гидравлический двигатель
- •Гидроэнергетика и теплоэнергетика
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 3, 4.
- •Тема: Предпосылки возникновения теплоэнергетики
- •Источники тепловой энергии
- •Процесс перехода от гидроэнергетики к теплоэнергетики
- •Начальный период развития теплового двигателя
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 5, 6 Тема: Цикл парового двигателя Папена Этап отделения теплового двигателя от рабочей машины
- •Лекция 7,8. Тема: Появление универсального парового двигателя Революция в промышленности в середине XVIII в. Первые практические действующие универсальные паровые машины
- •Специализация паросиловых установок и дальнейшее развитие паровых машин
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 9. Тема: Паровой котел
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 10. Тема: Возникновение парового транспорта
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 11. Тема: Двигатели внутреннего сгорания
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 12. Тема: Паровая турбина
- •Газовая турбина
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 13,14. Тема: Тепловые машины и их влияние на окружающую среду
- •Развитие первичной энергетики в связи с электрификацией
- •Вопросы для самопроверки Лекция 15. Тема: Развитие котлостроения
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 16. Тема: Развитие паровых турбин
- •Развитие гидравлических турбин
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 17,18. Тема: Развитие тепловых электростанций
- •Развитие гидроэлектростанций
- •Вопросы для самопроверки
- •Темы для рефератов
- •Литература
Развитие гидравлических турбин
Глубокие изменения во взглядах на возможности гидроэнергетики произошли в связи с опытами во время Франкфуртской выставки 1891 г. С этого момента началась новая эра в области производства электроэнергии на гидравлических электростанциях.
Для характеристики водяных турбин был введен коэффициент быстроходности, который определял число оборотов при напоре один метр и мощности одна л.с. В первых радиально-осевых турбинах он составлял 60 - 70 об/мин, а к концу XX в. вырос до 320 об/мин.
Для повышения этого коэффициента стали стремиться распределить мощность между несколькими рабочими колесами. Появились горизонтальные и вертикальные турбины сдвоенного типа. Но это был не единственный путь повышения коэффициента быстроходности.
В 1914 г. профессор Дубе (Швейцария) доказал, что при значительном увеличении зазора между направляющим аппаратом и рабочим колесом и одновременным уменьшением длины лопаток рабочего колеса можно довести коэффициент быстроходности до 500 в обыкновенной (не сдвоенной) турбине. Но при работе колеса с неподвижными лопатками при такой реконструкции нельзя было сохранить высокий КПД.
Значительное увеличение коэффициента быстроходности было достигнуто в 1914-1916 гг., когда профессор В. Каплан (Чехословакия) осуществил радиальный подвод воды в направляющий аппарат и осевое прохождение воды через рабочее колесо при большом зазоре между направляющим и рабочим колесами.
Гидравлические турбины Каплана для низконапорных установок в процессе своего развития прошли 2 стадии.
Стремясь устранить всякие детали, могущие усложнить прохождение воды через рабочее колесо, Каплан в патенте 1916 г. предложил турбину без обода и придал рабочему колесу форму судового гребного винта. Коэффициент быстроходности достиг 1000, а КПД 80 - 82 % при полном давлении, которое регулировалось поворотными лопатками направляющего аппарата. Однако испытания показали, что при неполном подводе воды к рабочему колесу КПД резко падает. Вследствие этого был предложен поворотный тип лопаток рабочего колеса. В настоящее время турбины этого типа называются поворотно-лопастными.
После Днепровской ГЭС, где были установлены американские и отечественные турбины, отечественное гидростроение занимает ведущее место в мире.
Самые крупные поворотно-лопастные турбины установлены на Саратовской ГЭС (диаметр рабочего колеса 10,3 м) [1].
Рекордные мощности (126 МВт) и КПД (94%) были достигнуты в поворотно-лопастных турбинах Волжских ГЭС. Они были отмечены пятой Международной энергетической конференцией в Вене в 1956 г. как высшее достижение мирового гидротурбиностроения.
Вопросы для самопроверки
1) Дайте определение паровой турбине.
2) Что дает применение расширяющегося сопла в паровой турбине?
3) Какая величина была введена в конце XVII века для характеристики водяных турбин?
4) В качестве какого элемента электрогенератора могут быть использованы паровые турбины?
5) Почему исследователи, ученые стремились повысить коэффициент быстроходности водяных турбин, к чему это привело?
6) Какие причины способствовали развитию теплоэнергетики в начале ХХ века?
7) Что предложил для совершенствования В. Каплан в 1914-1916 годах?