การนำเสนอเรื่องกังหันในวิชาฟิสิกส์ กังหันไอน้ำ

กังหันไอน้ำรุ่นก่อนตัวแรกถือได้ว่าเป็นเครื่องยนต์ของเล่นซึ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 2 ก่อน. ค.ศ นกกระสานักวิทยาศาสตร์ชาวอเล็กซานเดรีย กังหันไอน้ำรุ่นก่อนตัวแรกถือได้ว่าเป็นเครื่องยนต์ของเล่นซึ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 2 ก่อน. ค.ศ นกกระสานักวิทยาศาสตร์ชาวอเล็กซานเดรีย

ในปี 1629 Branca ชาวอิตาลีได้ออกแบบล้อที่มีใบมีด มันควรจะหมุนหากมีไอน้ำกระทบใบพัดล้อด้วยแรง นี่เป็นการออกแบบกังหันไอน้ำครั้งแรก ซึ่งต่อมากลายเป็นที่รู้จักในชื่อกังหันแบบแอคทีฟ ในปี 1629 Branca ชาวอิตาลีได้ออกแบบล้อที่มีใบมีด มันควรจะหมุนหากมีไอน้ำกระทบใบพัดล้อด้วยแรง นี่เป็นการออกแบบกังหันไอน้ำครั้งแรก ซึ่งต่อมากลายเป็นที่รู้จักในชื่อกังหันแบบแอคทีฟ การไหลของไอน้ำในกังหันไอน้ำยุคแรกๆ เหล่านี้ไม่มีความเข้มข้น และ ส่วนใหญ่พลังงานของมันถูกกระจายออกไปทุกทิศทุกทาง ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างมาก การไหลของไอน้ำในกังหันไอน้ำยุคแรกๆ เหล่านี้ไม่มีความเข้มข้น และพลังงานส่วนใหญ่ก็ถูกกระจายไปในทุกทิศทาง ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ

กังหันไอน้ำประกอบด้วยชุดจานหมุนที่ติดตั้งอยู่บนแกนเดียว เรียกว่าโรเตอร์กังหัน และชุดจานหมุนที่อยู่นิ่งซึ่งติดตั้งบนฐานเรียกว่าสเตเตอร์ จานโรเตอร์มีใบพัดอยู่ด้านนอก โดยไอน้ำจะถูกส่งไปยังใบพัดเหล่านี้และหมุนจาน จานสเตเตอร์มีใบพัดที่คล้ายกันซึ่งติดตั้งอยู่ที่มุมตรงข้าม ซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนเส้นทางการไหลของไอน้ำไปยังจานโรเตอร์ต่อไปนี้ กังหันไอน้ำประกอบด้วยชุดจานหมุนที่ติดตั้งอยู่บนแกนเดียว เรียกว่าโรเตอร์กังหัน และชุดจานหมุนที่อยู่นิ่งซึ่งติดตั้งบนฐานเรียกว่าสเตเตอร์ จานโรเตอร์มีใบพัดอยู่ด้านนอก โดยไอน้ำจะถูกส่งไปยังใบพัดเหล่านี้และหมุนจาน จานสเตเตอร์มีใบพัดที่คล้ายกันซึ่งติดตั้งอยู่ที่มุมตรงข้าม ซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนเส้นทางการไหลของไอน้ำไปยังจานโรเตอร์ต่อไปนี้

ประเภทของเครื่องยนต์ไอน้ำ กังหันไอน้ำหรือเครื่องจักรไอน้ำอย่างเป็นทางการประเภทหนึ่ง ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ประมาณ 86% ของไฟฟ้าในโลกนี้ผลิตจากกังหันไอน้ำ กังหันไอน้ำหรือเครื่องจักรไอน้ำอย่างเป็นทางการประเภทหนึ่ง ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ประมาณ 86% ของไฟฟ้าในโลกนี้ผลิตจากกังหันไอน้ำ

พลังงานที่ซ่อนอยู่ในเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน น้ำมัน หรือ ก๊าซธรรมชาติไม่สามารถหาได้ในรูปของไฟฟ้าทันที เชื้อเพลิงจะถูกเผาครั้งแรก พลังงานที่ปล่อยออกมาจะทำให้น้ำร้อนก่อนและเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ไอน้ำหมุนกังหัน ซึ่งจะหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้า พลังงานที่ซ่อนอยู่ในเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน น้ำมัน หรือก๊าซธรรมชาติ ไม่สามารถได้รับในรูปของไฟฟ้าได้ทันที เชื้อเพลิงจะถูกเผาครั้งแรก พลังงานที่ปล่อยออกมาจะทำให้น้ำร้อนก่อนและเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ไอน้ำหมุนกังหัน ซึ่งจะหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้า

กังหันไอน้ำสำหรับเรือ ในประเทศของเรา กังหันไอน้ำถูกสร้างขึ้นด้วยกำลังตั้งแต่หลายกิโลวัตต์ไปจนถึงหนึ่งกิโลวัตต์ กังหันใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและบนเรือ กังหันก๊าซซึ่งใช้ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ของก๊าซแทนไอน้ำ กำลังมีการใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ ในประเทศของเรา มีการสร้างกังหันไอน้ำที่มีกำลังตั้งแต่หลายกิโลวัตต์ถึงกิโลวัตต์ กังหันใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและบนเรือ กังหันก๊าซซึ่งใช้ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ของก๊าซแทนไอน้ำ กำลังมีการใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ

• จัดทำโดย Andreev Dmitry
• นักเรียนกลุ่ม 190 TM.
• หัวหน้าแอลเอ เพลชเชวา
• ครู

• ชาดรินสค์ 2015

เครื่องยนต์ความร้อนจากการเผาไหม้ภายนอกที่แปลงพลังงานของไอน้ำร้อนเป็นงานกลไกของการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนของเพลา มากขึ้น ในความหมายกว้างๆเครื่องจักรไอน้ำ - เครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่แปลงพลังงานไอน้ำเป็นงานเครื่องกล

• เครื่องยนต์ความร้อนจากการเผาไหม้ภายนอกที่แปลงพลังงานของไอน้ำร้อนเป็นงานกลไกของการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนของเพลา ในความหมายที่กว้างกว่า เครื่องจักรไอน้ำคือเครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่แปลงพลังงานไอน้ำเป็นงานเชิงกล

ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่ศตวรรษที่ 19 ถูกเรียกว่าศตวรรษแห่งไอน้ำ ด้วยการประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำ ทำให้เกิดการปฏิวัติอย่างแท้จริงในอุตสาหกรรม พลังงาน และการขนส่ง เป็นไปได้ที่จะสร้างงานเครื่องจักรที่ก่อนหน้านี้ต้องใช้มือมนุษย์มากเกินไป การขยายปริมาณ การผลิตภาคอุตสาหกรรมกำหนดให้อุตสาหกรรมพลังงานมีหน้าที่เพิ่มกำลังเครื่องยนต์ในทุกวิถีทาง อย่างไรก็ตาม ในตอนแรก กังหันไอน้ำไม่ได้ใช้พลังงานสูงในตอนแรก...กังหันไฮดรอลิกเป็นอุปกรณ์สำหรับแปลงพลังงานศักย์ของน้ำให้เป็นพลังงานจลน์ของเพลาหมุนที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ กังหันไอน้ำมีประวัติศาสตร์อันยาวนานพอๆ กัน โดยเป็นหนึ่งในดีไซน์แรกๆ ที่รู้จักกันในชื่อกังหันของนกกระสาและมีอายุย้อนกลับไปในศตวรรษแรกก่อนคริสต์ศักราช อย่างไรก็ตาม ขอให้เราทราบทันทีว่าจนถึงศตวรรษที่ 19 กังหันที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำมีแนวโน้มว่าจะอยากรู้อยากเห็นทางเทคนิค เป็นของเล่น มากกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมจริง ๆ

• กังหันไฮดรอลิกเป็นอุปกรณ์สำหรับแปลงพลังงานศักย์ของน้ำให้เป็นพลังงานจลน์ของเพลาหมุนที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ กังหันไอน้ำมีประวัติศาสตร์อันยาวนานพอๆ กัน โดยเป็นหนึ่งในดีไซน์แรกๆ ที่รู้จักกันในชื่อกังหันของนกกระสาและมีอายุย้อนกลับไปในศตวรรษแรกก่อนคริสต์ศักราช อย่างไรก็ตาม ขอให้เราทราบทันทีว่าจนถึงศตวรรษที่ 19 กังหันที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำมีแนวโน้มว่าจะอยากรู้อยากเห็นทางเทคนิค เป็นของเล่น มากกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมจริง ๆ

และเฉพาะเมื่อเริ่มต้นการปฏิวัติอุตสาหกรรมในยุโรปเท่านั้น หลังจากการเริ่มใช้เครื่องจักรไอน้ำของ D. Watt ในทางปฏิบัติอย่างกว้างขวาง นักประดิษฐ์ก็เริ่มที่จะมองดูกังหันไอน้ำอย่างใกล้ชิดมากขึ้น หรือพูดง่ายๆ ก็คือ "อย่างใกล้ชิด" การสร้างกังหันไอน้ำต้องใช้ความรู้เชิงลึก คุณสมบัติทางกายภาพไอน้ำและกฎแห่งการหมดอายุ การผลิตทำได้ก็ต่อเมื่อมีความเพียงพอเท่านั้น ระดับสูงเทคโนโลยีสำหรับการทำงานกับโลหะเนื่องจากความแม่นยำในการผลิตที่ต้องการของแต่ละชิ้นส่วนและความแข็งแรงขององค์ประกอบนั้นสูงกว่าในกรณีของเครื่องยนต์ไอน้ำอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม เวลาผ่านไป เทคโนโลยีก็ดีขึ้น และชั่วโมงนั้นก็ดีขึ้น การประยุกต์ใช้จริงกังหันไอน้ำแตก กังหันไอน้ำแบบดั้งเดิมถูกนำมาใช้ครั้งแรกในโรงเลื่อยทางตะวันออกของสหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2426-2428 สำหรับการขับเลื่อยวงเดือน

• กังหันไอน้ำลาวาลเป็นล้อพร้อมใบพัด ไอพ่นที่เกิดขึ้นในหม้อไอน้ำจะหลุดออกจากท่อ (หัวฉีด) กดบนใบพัดและหมุนวงล้อ นักออกแบบได้ทดลองใช้ท่อต่างๆ เพื่อจ่ายไอน้ำ และสรุปได้ว่าควรมีรูปทรงกรวย นี่คือลักษณะของหัวฉีด Laval ซึ่งยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน (สิทธิบัตร พ.ศ. 2432) นี้ การค้นพบที่สำคัญนักประดิษฐ์ทำมันค่อนข้างสังหรณ์ใจ; นักทฤษฎีต้องใช้เวลาหลายสิบปีในการพิสูจน์ว่าหัวฉีดที่มีรูปร่างเฉพาะนี้ให้ผลดีที่สุด

• เขาเริ่มทำงานเกี่ยวกับกังหันในปี พ.ศ. 2424 และสามปีต่อมา เขาได้รับสิทธิบัตรสำหรับการออกแบบของเขาเอง: Parsons เชื่อมต่อกังหันไอน้ำกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า. ด้วยความช่วยเหลือของกังหันทำให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้และสิ่งนี้ก็เพิ่มความสนใจของสาธารณชนในทันที กังหันไอน้ำ. จากการวิจัย 15 ปี Parsons ได้สร้างกังหันไอพ่นแบบหลายขั้นตอนที่ทันสมัยที่สุดในขณะนั้น เขาสร้างสิ่งประดิษฐ์หลายอย่างที่เพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์นี้ (เขาปรับปรุงการออกแบบซีล วิธีการติดใบมีดเข้ากับล้อ และระบบควบคุมความเร็ว)

• สร้างทฤษฎีที่ครอบคลุมเกี่ยวกับเครื่องจักรเทอร์โบ เขาได้พัฒนากังหันแบบหลายขั้นตอนดั้งเดิม ซึ่งประสบความสำเร็จในการสาธิตในงานนิทรรศการโลกที่จัดขึ้นในเมืองหลวงของฝรั่งเศสในปี 1900 สำหรับแต่ละขั้นตอนของกังหัน Rato คำนวณแรงดันตกคร่อมที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งทำให้มั่นใจได้ในระดับสูง ค่าสัมประสิทธิ์โดยรวม การกระทำที่เป็นประโยชน์รถ.

ในเครื่องจักรของเขา ความเร็วในการหมุนของกังหันต่ำกว่า และพลังงานไอน้ำถูกใช้อย่างเต็มที่มากขึ้น ดังนั้นกังหัน Curtis จึงมีขนาดเล็กลงและมีความน่าเชื่อถือในการออกแบบมากกว่า การใช้งานกังหันไอน้ำหลักประการหนึ่งคือระบบขับเคลื่อนของเรือ เรือลำแรกที่ใช้เครื่องยนต์กังหันไอน้ำ Turbinia ซึ่งสร้างโดย Parsons ในปี พ.ศ. 2437 มีความเร็วสูงสุด 32 นอต (ประมาณ 59 กม./ชม.)

• ในเครื่องจักรของเขา ความเร็วในการหมุนของกังหันต่ำกว่า และพลังงานไอน้ำถูกใช้อย่างเต็มที่มากขึ้น ดังนั้นกังหัน Curtis จึงมีขนาดเล็กลงและมีความน่าเชื่อถือในการออกแบบมากกว่า การใช้งานกังหันไอน้ำหลักประการหนึ่งคือระบบขับเคลื่อนของเรือ เรือลำแรกที่ใช้เครื่องยนต์กังหันไอน้ำ Turbinia ซึ่งสร้างโดย Parsons ในปี พ.ศ. 2437 มีความเร็วสูงสุด 32 นอต (ประมาณ 59 กม./ชม.)

เครื่องจักรไอน้ำ American Doble ผลิตในปริมาณที่จำกัดอย่างยิ่ง ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2466 ถึง พ.ศ. 2475 มีการผลิตสำเนาเพียง 42 ชุดเท่านั้น ตัวอย่างในภาพประกอบลงวันที่ 1929 รถจักรไอน้ำของ Brooks ออกจากสายการผลิตที่โรงงานในเมืองสแตรทฟอร์ด รัฐออนแทรีโอ เมื่อปี 1926 กังหันไอน้ำ กังหันไอน้ำ– ไอน้ำ เข้าสู่งานเครื่องกล

• กังหันไอน้ำ– เครื่องจักรไอน้ำหลักที่มีการเคลื่อนที่แบบหมุนของตัวเครื่อง - โรเตอร์และกระบวนการทำงานต่อเนื่อง ทำหน้าที่แปลงพลังงานความร้อน ไอน้ำ เข้าสู่งานเครื่องกล

• แผนผังส่วนตามยาวของกังหันที่ใช้งานอยู่ซึ่งมีแรงดันสามระดับ: 1 - ห้องอบไอน้ำสดรูปวงแหวน; 2 - หัวฉีดขั้นแรก; 3 - ใบมีดทำงานระยะแรก; หัวฉีดขั้นที่ 4; 5 - ใบมีดทำงานของด่านที่สอง; 6 - หัวฉีดขั้นที่สาม; 7 - ใบมีดทำงานขั้นที่สาม

• ส่วนแผนผังของกังหันไอพ่นขนาดเล็ก: 1 - ห้องอบไอน้ำสดรูปวงแหวน; 2 - ลูกสูบขนถ่าย; 3 - เชื่อมต่อสายไอน้ำ; 4 - ดรัมโรเตอร์; 5, 8 - ใบมีดทำงาน; 6, 9 - ใบพัดนำทาง; 7 - ร่างกาย

• กังหันไอน้ำแบบ Double-casing (ถอดฝาครอบออก): 1 - ตัวเรือนแรงดันสูง; 2 - ตราประทับเขาวงกต; 3 - ล้อเคอร์ติส; 4 - โรเตอร์แรงดันสูง 5 - การมีเพศสัมพันธ์; 6 - โรเตอร์แรงดันต่ำ; 7 - ตัวเรือนแรงดันต่ำ

แหล่งที่มา:

• เครื่องยนต์ไอน้ำ [ ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B0 %D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0 (เวลาเข้าถึง 09/02/2015)

วิชาฟิสิกส์

คลาส 8 ต่อคลาส

บทเรียนในหัวข้อ “กังหันไอน้ำ. กังหันก๊าซ ประสิทธิภาพความร้อนของเครื่องยนต์ ปัญหาทางนิเวศวิทยาการใช้เครื่องยนต์ความร้อน

หนังสือเรียนพื้นฐานโดย A.V. ฟิสิกส์เพอริชกิน 8; ม.: อีแร้ง

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

เกี่ยวกับการศึกษา

ให้แน่ใจว่าในระหว่างบทเรียนจะมีการศึกษาโครงสร้างและหลักการทำงานของกังหันไอน้ำและเจ็ท

กำหนดแนวคิดเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนในนักเรียนและพิจารณาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพ

เปิดเผยบทบาทและความสำคัญของ TD ในอารยธรรมสมัยใหม่

ส่งเสริมความสามารถในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนจริงและในอุดมคติ

แสดงบทบาทเชิงบวกและเชิงลบของเครื่องยนต์ความร้อนในชีวิตมนุษย์

พัฒนาการ

พัฒนาความสามารถในการวิเคราะห์เน้นสิ่งสำคัญในเนื้อหาที่กำลังศึกษาเปรียบเทียบจัดระบบและสรุปข้อสรุป

การพัฒนาขอบเขตอันไกลโพ้นของนักเรียนและการได้มาซึ่งความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ธรรมชาติใหม่

เกี่ยวกับการศึกษา

ก่อตัวต่อไป โลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์และแสดงให้เห็นว่าความรู้ตั้งอยู่บนข้อเท็จจริงที่ได้รับจากประสบการณ์ แสดงให้เห็นความไม่มีที่สิ้นสุดของกระบวนการแห่งความรู้

ประเภทบทเรียน: รวม

รูปแบบการทำงานของนักเรียน: การสังเกตรายบุคคลและส่วนรวม

จำเป็น อุปกรณ์ทางเทคนิค: คอมพิวเตอร์ โปรเจคเตอร์

โครงสร้างบทเรียนและการไหล

1. เวทีองค์กร

* ตรวจสอบการมีอยู่ของนักเรียนในชั้นเรียน

* เตือนการทำงานวัณโรคในสำนักงาน

* ทัศนคติที่เป็นมิตรของครูและนักเรียน

* จัดระเบียบความสนใจของนักเรียนทุกคน

* ข้อความของหัวข้อและวัตถุประสงค์ของบทเรียน

2. ขั้นตอนการอัพเดตความรู้พื้นฐาน:

การสนทนาเบื้องหน้าในประเด็นต่อไปนี้:

1) เครื่องยนต์ใดเรียกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน?

2) อะไรคือส่วนหลักของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ง่ายที่สุด?

3) ปรากฏการณ์ทางกายภาพใดที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของส่วนผสมที่ติดไฟได้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน?

3. ขั้นตอนการเรียนรู้เนื้อหาใหม่

1. การกำหนดเป้าหมายของบทเรียน

2. ศึกษาแนวคิดเรื่อง “กังหันไอน้ำ” กังหันก๊าซ", "ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน", ผลกระทบของเครื่องยนต์ความร้อนที่มีต่อสิ่งแวดล้อม

กังหันไอน้ำ

“ในบทเรียนก่อนหน้านี้ เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน วันนี้เราจะมาทำความรู้จักกับเครื่องยนต์อีกประเภทหนึ่งที่ใช้ไอน้ำหรือแก๊สให้ความร้อน อุณหภูมิสูงหมุนเพลาเครื่องยนต์โดยไม่ต้องใช้ลูกสูบ ก้านสูบ และเพลาข้อเหวี่ยง"
(ดูสไลด์ที่ 4 “รุ่นกังหันไอน้ำ”)

ความคิดเห็นเกี่ยวกับการสาธิต:

ไอน้ำที่สร้างแรงกดดันต่อใบพัดกังหันทำให้หมุนไปพร้อมกับเพลาที่ตั้งอยู่ และยกน้ำหนักที่ติดอยู่กับเกลียว

(ดูสไลด์ 5 “กังหันไอน้ำ”)

การใช้งานจริง กระบวนการนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมพลังงาน

(ดูสไลด์ 6 "การดำเนินงานโรงไฟฟ้าพลังความร้อน") .

ความคิดเห็นบนสไลด์

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน:

กังหัน-เครื่องกำเนิดไฟฟ้า-กระแสไฟฟ้า

การใช้งานกังหันไอน้ำอื่นๆ:

กังหันก๊าซ

ตัวอย่างของเครื่องยนต์ที่ใช้ก๊าซให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงจะหมุนเพลาเครื่องยนต์(ดูสไลด์ 7 “เครื่องยนต์ไอพ่น”) :

ความคิดเห็น:

เมื่อกังหันทำงานโรเตอร์คอมเพรสเซอร์ หมุนและดูดอากาศผ่านหัวฉีดทางเข้า . อากาศที่ไหลผ่านใบพัดคอมเพรสเซอร์หลายชุดถูกบีบอัด ความดันและอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น อากาศอัดเข้ามาห้องเผาไหม้ . ในเวลาเดียวกันเชื้อเพลิงเหลว (น้ำมันก๊าด, น้ำมันเชื้อเพลิง) จะถูกฉีดเข้าไปภายใต้แรงดันสูงผ่านหัวฉีด เมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้อากาศร้อนถึง 1,500-2200 0 C. อากาศขยายตัวและความเร็วเพิ่มขึ้น ผลิตภัณฑ์อากาศและการเผาไหม้ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะถูกส่งเข้าไปโดยตรงกังหันก๊าซ . เมื่อเคลื่อนที่จากระยะหนึ่งไปอีกระยะหนึ่ง พวกมันจะมอบพลังงานจลน์ให้กับใบพัดกังหัน ในขณะที่อุณหภูมิลดลงเหลือ 550 0 C. พลังงานส่วนหนึ่งที่ได้รับจากกังหันถูกใช้ไปในการหมุนคอมเพรสเซอร์ และส่วนที่เหลือจะใช้ เช่น หมุนใบพัดเครื่องบินหรือโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อากาศเสียพร้อมกับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ที่ความดันใกล้กับบรรยากาศและด้วยความเร็วมากกว่า 500 เมตร/วินาที ถูกขับออกผ่านหัวฉีดออกสู่ชั้นบรรยากาศ

การประยุกต์ใช้ในการบิน พลังงาน ฯลฯ

ประสิทธิภาพเครื่องยนต์ความร้อน:

ดูสไลด์ 8 “ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน”

การกำหนดประสิทธิภาพ ดูสไลด์ 9 “ค่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนต่างๆ”-

เราพูดถึงประเภทเครื่องยนต์และประสิทธิภาพของเครื่องยนต์

ปัญหาทางนิเวศวิทยาของการใช้เครื่องทำความร้อน

วิธีการลด ผลกระทบที่เป็นอันตรายเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม:

ชมการบรรยายแบบโต้ตอบ “ปัญหาเชิงนิเวศน์ของการใช้เครื่องยนต์ความร้อน”

ดูสไลด์ 10 “นี่น่าสนใจ...”

ความจริงที่น่าสนใจ!

การเผาไหม้เชื้อเพลิงจะมาพร้อมกับการปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ คาร์บอนไดออกไซด์. ปัจจุบันชั้นบรรยากาศของโลกมีคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 2,600 พันล้านตัน (ประมาณ 0.0033%) ก่อนช่วงที่พลังงานและการขนส่งมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่พืชดูดซับระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและละลายในมหาสมุทรจะเท่ากับปริมาณก๊าซที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจและการสลายตัว ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ความสมดุลนี้ได้หยุดชะงักลงมากขึ้น ปัจจุบันเนื่องจากการเผาไหม้ของถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซ ทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกเพิ่มขึ้น 20 พันล้านตันต่อปี

ดูสไลด์ 11 “ปัญหาสิ่งแวดล้อม”

“MOU เฉลี่ย โรงเรียนที่ครอบคลุมอันดับ 1 กับการเรียนภาษาอังกฤษแบบเจาะลึก"

“บันทึกความเข้าใจโรงเรียนมัธยมหมายเลข….”

บทคัดย่อในหัวข้อ:

"กังหันไอน้ำ"

เสร็จสิ้นโดย: นักเรียน... ชั้นเรียน...

ตรวจสอบโดย : ครูฟิสิกส์...

กังหันไอน้ำ 3 ตัว

3-การจำแนกประเภท

4-ข้อดีและข้อเสีย

5-จากประวัติความเป็นมาของกังหันไอน้ำ

6.คาร์ล-กุสตาฟ-แพทริค เดอ ลาวาล

8- ชาร์ลส์ อัลเจอร์นอน พาร์สันส์

10- การติดตั้งหม้อไอน้ำและกังหันทางทะเล

12-ชัยชนะของพลังงานกังหันไอน้ำ

13-ภาคผนวก

15-วรรณกรรม

<
กังหันไอน้ำ -เครื่องจักรไอน้ำชนิดหนึ่งซึ่งมีไอพ่นที่กระทำต่อใบพัดโรเตอร์ทำให้มันหมุน ปัจจุบัน กังหันไอน้ำใช้ร่วมกับหม้อต้มเชื้อเพลิงฟอสซิลหรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในโรงไฟฟ้า เรือและเรือขนาดใหญ่ กังหันไอน้ำถูกนำมาใช้เป็นตัวขับเคลื่อนหลักในโรงงานโคเจนเนอเรชั่นทางอุตสาหกรรมมาเป็นเวลาหลายปี ไอน้ำที่เกิดขึ้นในหม้อต้มไอน้ำจะขยายตัวและไหลผ่านใบพัดกังหันภายใต้แรงดันสูง กังหันหมุนและผลิตพลังงานกล ซึ่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้ในการผลิตไฟฟ้า

กำลังไฟฟ้าของระบบขึ้นอยู่กับความแตกต่างของแรงดันไอน้ำที่ทางเข้าและทางออกของกังหัน

สำหรับ งานที่มีประสิทธิภาพจะต้องจ่ายไอน้ำให้กับกังหันด้วย ความดันสูงและอุณหภูมิ (42 บาร์/400°C หรือ 63 บาร์/480°C) (กังหันควบแน่นของโซเวียต K-800-240 กำลังพิกัด 800 MW ความดันเริ่มต้น 240 บาร์ 540°C) เงื่อนไขดังกล่าวทำให้ความต้องการอุปกรณ์หม้อไอน้ำเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้รายจ่ายฝ่ายทุนและค่าบำรุงรักษาเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ข้อดีของเทคโนโลยีนี้คือความสามารถในการใช้เชื้อเพลิงได้หลากหลายในหม้อไอน้ำรวมถึงเชื้อเพลิงที่เป็นของแข็งด้วย อย่างไรก็ตาม การใช้เศษส่วนน้ำมันหนักและเชื้อเพลิงแข็งจะลดประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมของระบบ ซึ่งถูกกำหนดโดยองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ออกจากหม้อไอน้ำ ตามค่าเริ่มต้น กังหันไอน้ำจะผลิตความร้อนมากกว่าไฟฟ้ามาก ส่งผลให้ต้นทุนกำลังการผลิตติดตั้งสูง

การจัดหมวดหมู่

จริงๆ แล้วระบบควบแน่นมีไว้สำหรับการผลิตไฟฟ้า พลังงานทั้งหมดถูกใช้ไปกับการผลิตไฟฟ้า ไอน้ำที่ปล่อยออกมาจากกังหันไปยังคอนเดนเซอร์จะถูกผลิตขึ้นที่แรงดันและอุณหภูมิต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (ประมาณ 0.03 บาร์ 30 ° C) เพื่อเพิ่มความร้อน ประสิทธิภาพ. ตามกฎแล้วพวกเขามีพลังงานสูง (ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสูงถึง 1,200 เมกะวัตต์ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สูงถึง 1,500 เมกะวัตต์) ใช้ในโรงไฟฟ้าเท่านั้น ทำเครื่องหมาย K-800-240 โดยที่

K - ประเภทกังหัน (ควบแน่น)

800 - กำลังไฟพิกัด, เมกะวัตต์

240 - แรงดันไอน้ำใหม่, kgf/cm2

ด้วยแรงดันย้อนกลับ ไอน้ำที่ปล่อยออกมาทั้งหมดจะถูกผลิตขึ้นด้วยแรงดันและอุณหภูมิสูงที่กำหนดโดยความจำเป็น ซึ่งใช้สำหรับการจัดหาและการผลิตความร้อน พลังงานไฟฟ้าจะถูกจำกัดด้วยพลังงานความร้อนของตัวใช้ความร้อน ทำเครื่องหมาย P-100-130/15 โดยที่

P - ประเภทกังหัน (มีแรงดันต้าน)

15 - แรงดันต้าน, kgf/cm2

การทำความร้อนแบบเขตและการทำความร้อนทางอุตสาหกรรมรวมเอาสองประเภทก่อนหน้านี้เข้าด้วยกัน: ส่วนหนึ่งของไอน้ำถูกนำมาใช้เพื่อการผลิตหรือการทำความร้อน และส่วนหนึ่งไปถึงคอนเดนเซอร์โดยผ่านวงจรเต็ม พวกมันถูกใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม กังหันที่มีการสกัดด้วยความร้อนจะมีเครื่องหมาย T-100/120-130 โดยที่

T - ประเภทกังหัน (พร้อมระบบสกัดด้วยความร้อน)

100 - กำลังไฟพิกัด, เมกะวัตต์

120 - กำลังสูงสุด, เมกะวัตต์

130 - แรงดันไอน้ำใหม่, kgf/cm2

กังหันที่เลือกการผลิตจะมีเครื่องหมาย P-25/30-90/13 โดยที่

P - ประเภทกังหัน (พร้อมตัวเลือกการผลิต)

25 - กำลังไฟพิกัด, เมกะวัตต์

30 - กำลังสูงสุด, เมกะวัตต์

90 - แรงดันไอน้ำใหม่, kgf/cm2

13 - แรงดันไอน้ำปกติในการสกัดเพื่อการผลิต, kgf/cm2

ข้อดี

สามารถใช้งานกังหันไอน้ำได้ หลากหลายชนิดเชื้อเพลิง: ก๊าซ, ของเหลว, ของแข็ง

กำลังหน่วยสูง

สามารถเลือกน้ำยาหล่อเย็นได้ฟรี

ช่วงพลังงานกว้าง

ทรัพยากรกังหันไอน้ำที่น่าประทับใจ

ข้อเสีย

การติดตั้งไอน้ำความเฉื่อยสูง (เวลาเริ่มต้นและหยุดนาน)

กังหันไอน้ำราคาสูง

ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่ำสัมพันธ์กับปริมาณพลังงานความร้อน

การซ่อมแซมกังหันไอน้ำราคาแพง

การลดประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมในกรณีการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงหนักและเชื้อเพลิงแข็ง

จากประวัติความเป็นมาของกังหันไอน้ำ

ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่ศตวรรษที่ 19 ถูกเรียกว่ายุคแห่งไอน้ำ ด้วยการประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำ การปฏิวัติที่แท้จริงจึงเกิดขึ้นในอุตสาหกรรม พลังงาน และการขนส่ง เป็นไปได้ที่จะสร้างงานเครื่องจักรที่ก่อนหน้านี้ต้องใช้มือมนุษย์มากเกินไป ทางรถไฟขยายความเป็นไปได้ในการขนส่งสินค้าทางบกอย่างมาก เรือขนาดใหญ่แล่นไปในทะเลสามารถเคลื่อนที่ทวนลมและรับประกันการส่งมอบสินค้าได้ทันเวลา การขยายตัวของปริมาณการผลิตภาคอุตสาหกรรมต้องเผชิญกับภาคพลังงานโดยมีหน้าที่เพิ่มกำลังเครื่องยนต์ในทุกวิถีทาง อย่างไรก็ตาม ในตอนแรก กังหันไอน้ำไม่ได้ใช้พลังงานสูงในตอนแรก...

กังหันไฮดรอลิกเป็นอุปกรณ์สำหรับแปลงพลังงานศักย์ของน้ำให้เป็นพลังงานจลน์ของเพลาหมุนที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ กังหันไอน้ำมีประวัติศาสตร์อันยาวนานพอๆ กัน เนื่องจากหนึ่งในการออกแบบแรกๆ รู้จักกันในชื่อ “กังหันเฮโรเนียน” และมีอายุย้อนกลับไปในศตวรรษแรกก่อนคริสต์ศักราช อย่างไรก็ตาม ขอให้เราทราบทันทีว่าจนถึงศตวรรษที่ 19 กังหันที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำมีแนวโน้มว่าจะอยากรู้อยากเห็นทางเทคนิค เป็นของเล่น มากกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมจริง ๆ

และเฉพาะเมื่อเริ่มต้นการปฏิวัติอุตสาหกรรมในยุโรปเท่านั้น หลังจากการเริ่มใช้เครื่องจักรไอน้ำของ D. Watt ในทางปฏิบัติอย่างกว้างขวาง นักประดิษฐ์ก็เริ่มที่จะมองดูกังหันไอน้ำอย่างใกล้ชิดมากขึ้น หรือพูดง่ายๆ ก็คือ "อย่างใกล้ชิด" การสร้างกังหันไอน้ำต้องอาศัยความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพของไอน้ำและกฎการไหลของไอน้ำ การผลิตเป็นไปได้เฉพาะเมื่อมีเทคโนโลยีระดับสูงเพียงพอสำหรับการทำงานกับโลหะเนื่องจากความแม่นยำที่ต้องการในการผลิตชิ้นส่วนแต่ละชิ้นและความแข็งแรงขององค์ประกอบนั้นสูงกว่าในกรณีของเครื่องยนต์ไอน้ำอย่างมีนัยสำคัญ

แตกต่างจากเครื่องจักรไอน้ำซึ่งทำงานโดยใช้พลังงานศักย์ของไอน้ำ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งความยืดหยุ่นของไอน้ำ กังหันไอน้ำใช้พลังงานจลน์ของไอพ่นไอน้ำ เพื่อแปลงเป็นพลังงานการหมุนของเพลา คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของไอน้ำคืออัตราการไหลจากตัวกลางหนึ่งไปอีกตัวหนึ่งที่สูง แม้ว่าจะมีความแตกต่างของแรงดันค่อนข้างน้อยก็ตาม ดังนั้น ที่ความดัน 5 kgf/m2 ไอพ่นไอน้ำที่ไหลจากถังสู่ชั้นบรรยากาศมีความเร็วประมาณ 450 m/s ในช่วงทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ผ่านมาได้มีการสถาปนาขึ้นเพื่อ การใช้งานที่มีประสิทธิภาพพลังงานจลน์ของไอน้ำ ความเร็วรอบนอกของใบพัดกังหันที่รอบนอกจะต้องมีความเร็วอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของความเร็วของไอพ่น ดังนั้น ด้วยรัศมีใบพัดกังหัน 1 เมตร จึงจำเป็นต้องรักษาความเร็วในการหมุนประมาณ 4300 รอบต่อนาที . เทคโนโลยีในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 ไม่ทราบว่าตลับลูกปืนสามารถทนต่อความเร็วดังกล่าวได้เป็นเวลานาน จากประสบการณ์จริงของเขาเอง D. Watt เชื่อเช่นนั้น ความเร็วสูงการเคลื่อนไหวขององค์ประกอบเครื่องจักรที่ไม่สามารถบรรลุได้ตามหลักการ และเพื่อตอบสนองต่อคำเตือนเกี่ยวกับภัยคุกคามที่กังหันอาจส่งผลต่อเครื่องยนต์ไอน้ำที่เขาประดิษฐ์ขึ้น เขาตอบว่า: "เราจะพูดถึงการแข่งขันประเภทใดหากปราศจากความช่วยเหลือจากพระเจ้า เป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้ชิ้นงานเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 1,000 ฟุตต่อวินาที ?

อย่างไรก็ตาม เวลาผ่านไป เทคโนโลยีได้รับการปรับปรุง และชั่วโมงสำหรับการใช้งานจริงของกังหันไอน้ำก็เกิดขึ้น กังหันไอน้ำแบบดั้งเดิมถูกนำมาใช้ครั้งแรกในโรงเลื่อยทางตะวันออกของสหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2426-2428 สำหรับการขับเลื่อยวงเดือน ไอน้ำถูกส่งผ่านแกน จากนั้นขยายตัวและถูกส่งผ่านท่อในทิศทางแนวรัศมี ท่อแต่ละท่อปิดท้ายด้วยปลายโค้ง ดังนั้นในการออกแบบ อุปกรณ์ที่อธิบายไว้จึงอยู่ใกล้กับกังหันนกกระสามาก มีประสิทธิภาพต่ำมาก แต่เหมาะสำหรับการขับเลื่อยความเร็วสูงมากกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำที่มีการเคลื่อนที่ของลูกสูบแบบลูกสูบ นอกจากนี้เพื่อให้ความร้อนแก่ไอน้ำตามแนวคิดของเวลานั้นมีการใช้เชื้อเพลิงเสีย - ของเสียจากโรงเลื่อย

อย่างไรก็ตาม กังหันไอน้ำของอเมริกาเครื่องแรกเหล่านี้ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย อิทธิพลของพวกเขาต่อ ประวัติศาสตร์เพิ่มเติมแทบไม่มีเทคโนโลยีเลย สิ่งเดียวกันนี้ไม่สามารถพูดได้เกี่ยวกับสิ่งประดิษฐ์ของชาวสวีเดนที่มีต้นกำเนิดจากฝรั่งเศสคือ de Laval ซึ่งผู้เชี่ยวชาญด้านเครื่องยนต์ทุกคนรู้จักชื่อในปัจจุบัน

คาร์ล กุสตาฟ ปาทริค เดอ ลาวาล

บรรพบุรุษของเดอ ลาวาลคือชาวฮิวเกอโนต์ที่ถูกบังคับให้อพยพไปสวีเดนเมื่อปลายศตวรรษที่ 16 เนื่องจากการข่มเหงในบ้านเกิดของพวกเขา Carl Gustav Patrick ("ชื่อหลัก" ยังถือว่าเป็นกุสตาฟ) เกิดในปี พ.ศ. 2388 และได้รับการศึกษาที่ยอดเยี่ยมสำเร็จการศึกษาจากสถาบันเทคโนโลยีและมหาวิทยาลัยในอุปซอลา ในปี พ.ศ. 2415 เดอ ลาวาลเริ่มทำงานเป็นวิศวกรเคมีและโลหะวิทยา แต่ไม่นานก็สนใจปัญหาในการสร้างเครื่องแยกนมที่มีประสิทธิภาพ ในปีพ.ศ. 2421 เขาสามารถพัฒนาการออกแบบตัวคั่นเวอร์ชันที่ประสบความสำเร็จ ซึ่งแพร่หลายอย่างกว้างขวาง กุสตาฟใช้รายได้เพื่อขยายงานเกี่ยวกับกังหันไอน้ำ เป็นตัวแยกที่เป็นแรงผลักดันให้เริ่มทำงานกับอุปกรณ์ใหม่ เนื่องจากต้องใช้ไดรฟ์แบบกลไกที่สามารถให้ความเร็วการหมุนอย่างน้อย 6,000 รอบต่อนาที

เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้ตัวคูณใดๆ เดอ ลาวาลเสนอให้วางดรัมแยกบนเพลาเดียวกันกับกังหันแบบเจ็ทธรรมดา ในปี พ.ศ. 2426 ได้มีการจดสิทธิบัตรภาษาอังกฤษสำหรับการออกแบบนี้ จากนั้น เดอ ลาวาลก็เดินหน้าพัฒนากังหันแบบแอคทีฟแบบขั้นตอนเดียว และในปี พ.ศ. 2432 เขาได้รับสิทธิบัตรสำหรับหัวฉีดแบบขยาย (และปัจจุบันคำว่า "หัวฉีดลาวาล" ถูกใช้โดยทั่วไป) ซึ่งทำให้สามารถลด แรงดันไอน้ำและเพิ่มความเร็วเป็นความเร็วเหนือเสียง ไม่นานหลังจากนั้น กุสตาฟก็สามารถเอาชนะปัญหาอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นในการผลิตกังหันที่ใช้งานได้ ดังนั้นเขาจึงเสนอให้ใช้เพลาที่ยืดหยุ่นและจานที่มีความต้านทานเท่ากัน และพัฒนาวิธีการยึดใบมีดไว้ในจาน

บน นิทรรศการระดับนานาชาติในชิคาโกซึ่งจัดขึ้นในปี พ.ศ. 2436 ได้มีการแนะนำกังหันเดอลาวาลขนาดเล็กที่มีกำลัง 5 แรงม้า ด้วยความเร็วการหมุน 30,000 รอบต่อนาที! ความเร็วในการหมุนมหาศาลเป็นความสำเร็จทางเทคนิคที่สำคัญ แต่ในขณะเดียวกันก็กลายเป็นจุดอ่อนของกังหันดังกล่าวเนื่องจากในการใช้งานจริงจำเป็นต้องรวมเกียร์ทดลงในโรงไฟฟ้า ในเวลานั้น กล่องเกียร์ถูกผลิตขึ้นโดยส่วนใหญ่เป็นกระปุกเกียร์แบบขั้นตอนเดียว ดังนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางของเฟืองขนาดใหญ่จึงมักจะใหญ่กว่าขนาดของกังหันหลายเท่า ความจำเป็นในการใช้เกียร์ทดเกียร์ขนาดใหญ่ทำให้กังหันเดอลาวาลไม่ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง กังหันขั้นตอนเดียวที่ใหญ่ที่สุดด้วยกำลัง 500 แรงม้า อัตราการใช้ไอน้ำ 6...7 กก./ชม.

คุณลักษณะที่น่าสนใจของงานของลาวาลถือได้ว่าเป็น "ประสบการณ์นิยมเปลือย" ของเขา: เขาสร้างการออกแบบที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งทฤษฎีนี้ได้รับการพัฒนาในภายหลังโดยผู้อื่น ดังนั้นทฤษฎีของเพลาที่ยืดหยุ่นจึงได้รับการศึกษาอย่างลึกซึ้งในเวลาต่อมาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเช็ก A. Stodola ซึ่งจัดระบบประเด็นหลักในการคำนวณความแข็งแรงของดิสก์กังหันที่มีความต้านทานเท่ากัน มันเป็นการขาดทฤษฎีที่ดีที่ไม่อนุญาตให้เดอลาวาลประสบความสำเร็จยิ่งไปกว่านั้นเขาเป็นคนกระตือรือร้นและเปลี่ยนจากหัวข้อหนึ่งไปอีกหัวข้อหนึ่งได้อย่างง่ายดาย ผู้ทดลองที่มีความสามารถคนนี้ละเลยด้านการเงินของเรื่องนี้ซึ่งไม่มีเวลาใช้สิ่งประดิษฐ์ต่อไปของเขาจึงหมดความสนใจไปอย่างรวดเร็วและถูกพาตัวไปโดยแนวคิดใหม่ บุคคลอีกประเภทหนึ่งคือ Charles Parsons ชาวอังกฤษ บุตรชายของ Lord Ross