Die Geschichte der Erfindung der Turbinen – Präsentation. Dampfturbine

Geschichte der Schöpfung

Turbinen

Eine Turbine ist ein rotierendes Gerät, das durch einen Flüssigkeits- oder Gasstrom angetrieben wird.

Das einfachste Beispiel einer Turbine ist ein Wasserrad.

Stellen wir uns ein senkrecht stehendes Rad vor, an dessen Felge Schaufeln oder Schaufeln befestigt sind. Von oben ergießt sich ein Wasserstrahl auf diese Schaufeln. Das Rad dreht sich unter dem Einfluss von Wasser. Und durch Drehen des Rades können Sie weitere Mechanismen aktivieren. In einer Wassermühle drehte also das Rad die Mühlsteine. Und sie mahlten Mehl.

• Äolipile Gerona

Zu Herons Zeiten wurde seine Erfindung wie ein Spielzeug behandelt. Es hat keine praktische Anwendung gefunden.

Im Jahr 1629 schuf der italienische Ingenieur und Architekt Giovanni Branchi eine Dampfturbine, bei der ein Rad mit Schaufeln von einem Dampfstrom angetrieben wurde.

Im Jahr 1815 installierte der englische Ingenieur Richard Treyswick zwei Düsen am Radrand einer Lokomotive und ließ Dampf durch sie ab.

Von 1864 bis 1884 wurden Hunderte von Erfindungen im Zusammenhang mit Turbinen von Ingenieuren patentiert.

Eine Gasturbine unterscheidet sich von einer Dampfturbine dadurch, dass sie nicht durch Dampf aus dem Kessel angetrieben wird, sondern durch das Gas, das bei der Verbrennung von Brennstoff entsteht. Und alle Grundprinzipien der Konstruktion von Dampf- und Gasturbinen sind gleich.

Das erste Patent für eine Gasturbine erhielt 1791 der Engländer John Barber. Barber entwarf seine Turbine, um eine pferdelose Kutsche anzutreiben. Und Elemente der Barber-Turbine sind in modernen Gasturbinen vorhanden. Im Jahr 1913 patentierte der Ingenieur, Physiker und Erfinder Nikola Tesla eine Turbine, deren Design sich grundlegend vom Design einer herkömmlichen Turbine unterschied. Die Tesla-Turbine hatte keine Schaufeln, die durch Dampf- oder Gasenergie angetrieben wurden.

Das ist alles

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Eine Dampfturbine (frz. Turbine von lat. turbo, Wirbel, Rotation) ist eine kontinuierlich arbeitende Wärmekraftmaschine, in deren Schaufelapparat die potentielle Energie von komprimiertem und erhitztem Wasserdampf in kinetische Energie umgewandelt wird, die wiederum mechanische Arbeit verrichtet der Schaft.

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Die Turbine besteht aus drei Zylindern (HPC, CSD und LPC), die unteren Gehäusehälften sind mit 39, 24 bzw. 18 bezeichnet. Jeder der Zylinder besteht aus einem Stator, dessen Hauptelement ein stationärer Körper ist, und einem rotierenden Rotor. Die einzelnen Zylinderrotoren (HPC-Rotor 47, CSD-Rotor 5 und LPC-Rotor 11) sind durch Kupplungen 31 und 21 starr verbunden. Mit der Kupplungshälfte 12 ist die Kupplungshälfte des elektrischen Generatorrotors und mit dieser der Erregerrotor verbunden . Eine Kette aus zusammengebauten einzelnen Zylinderrotoren, einem Generator und einem Erreger wird als Wellenstrang bezeichnet. Seine Länge kann bei einer großen Anzahl von Zylindern (und die größte Anzahl bei modernen Turbinen beträgt 5) 80 m betragen

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Arbeitsprinzip

Dampfturbinen funktionieren wie folgt: Der im Dampfkessel erzeugte Dampf gelangt unter hohem Druck in die Turbinenschaufeln. Die Turbine dreht sich und erzeugt mechanische Energie, die vom Generator genutzt wird. Der Generator erzeugt Strom. Die elektrische Leistung von Dampfturbinen hängt von der Dampfdruckdifferenz am Ein- und Austritt der Anlage ab. Die Leistung von Dampfturbinen in einer einzelnen Anlage erreicht 1000 MW. Abhängig von der Art des thermischen Prozesses werden Dampfturbinen in drei Gruppen eingeteilt: Kondensations-, Heiz- und Spezialturbinen. Basierend auf der Art der Turbinenstufen werden sie in aktive und reaktive Turbinenstufen eingeteilt.

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Dampfturbinen – Vorteile

Der Betrieb von Dampfturbinen ist mit verschiedenen Brennstoffarten möglich: gasförmig, flüssig, fest, hohe Einheitsleistung, freie Wahl des Kühlmittels, großer Leistungsbereich, beeindruckende Lebensdauer von Dampfturbinen

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Dampfturbinen – Nachteile

hohe Trägheit von Dampfkraftwerken (lange An- und Abschaltzeiten), hohe Kosten von Dampfturbinen, geringe Menge an erzeugtem Strom im Verhältnis zur Menge an thermischer Energie, teure Reparaturen von Dampfturbinen, Verringerung der Umweltverträglichkeit bei der Verwendung von Schwerölen usw feste Brennstoffe

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Anwendung:

Die Parsons-Reaktionsdampfturbine wurde eine Zeit lang hauptsächlich auf Kriegsschiffen eingesetzt, wich jedoch nach und nach kompakteren kombinierten Aktiv-Reaktionsdampfturbinen, bei denen der Hochdruck-Reaktionsteil durch eine ein- oder zweiköpfige aktive Scheibe ersetzt wurde. Dadurch sind die Verluste durch Dampfleckagen durch die Lücken im Schaufelapparat zurückgegangen, die Turbine ist einfacher und wirtschaftlicher geworden. Abhängig von der Art des thermischen Prozesses werden Dampfturbinen üblicherweise in drei Hauptgruppen eingeteilt: Kondensations-, Heiz- und Spezialdampfturbinen.

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Hauptvorteile von PTM:

Großer Leistungsbereich; Erhöhter (1,2- bis 1,3-facher) interner Wirkungsgrad (~75 %); Deutlich reduzierte Installationslänge (bis zu 3-fach); Geringe Kapitalkosten für Installation und Inbetriebnahme; Fehlen eines Ölversorgungssystems, das den Brandschutz gewährleistet und den Betrieb im Heizraum ermöglicht; Das Fehlen eines Getriebes zwischen der Turbine und dem angetriebenen Mechanismus, was die Betriebssicherheit erhöht und den Geräuschpegel reduziert; Reibungslose Steuerung der Wellendrehzahl vom Leerlauf bis zur Turbinenlast; Niedriger Geräuschpegel (bis zu 70 dBA); Geringes spezifisches Gewicht (bis zu 6 kg/kW installierter Leistung) Lange Lebensdauer. Die Betriebszeit der Turbine bis zur Stilllegung beträgt mindestens 40 Jahre. Bei saisonaler Nutzung einer Turbineneinheit beträgt die Amortisationszeit nicht mehr als 3 Jahre.

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Geschichte der Erfindung der Dampfturbine

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Dampfmaschine
Eine Wärmekraftmaschine mit externer Verbrennung, die die Energie von erhitztem Dampf in mechanische Arbeit der Hin- und Herbewegung des Kolbens und dann in die Drehbewegung der Welle umwandelt. Im weiteren Sinne ist eine Dampfmaschine jede externe Verbrennungsmaschine, die Dampfenergie in mechanische Arbeit umwandelt.

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Beim ersten Paar

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Das 19. Jahrhundert wurde nicht umsonst das Jahrhundert des Dampfes genannt. Mit der Erfindung der Dampfmaschine kam es zu einer echten Revolution in Industrie, Energie und Verkehr. Es wurde möglich, Arbeiten zu mechanisieren, die zuvor zu viele menschliche Hände erforderten.

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Die Ausweitung der industriellen Produktionsmengen stellt den Energiesektor vor die Aufgabe, die Motorleistung auf jede erdenkliche Weise zu steigern. Doch zunächst war es nicht die hohe Leistung, die die Dampfturbine zum Leben erweckte ...

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Die Wasserturbine als Vorrichtung zur Umwandlung der potentiellen Energie des Wassers in die kinetische Energie einer rotierenden Welle ist seit der Antike bekannt. Die Dampfturbine hat eine ebenso lange Geschichte, wobei eine der ersten Konstruktionen als Heron-Turbine bekannt ist und auf das erste Jahrhundert v. Chr. zurückgeht. Wir stellen jedoch sofort fest, dass dampfbetriebene Turbinen bis zum 19. Jahrhundert eher technische Kuriositäten, Spielzeuge, als echte industriell einsetzbare Geräte waren.

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Und erst mit Beginn der industriellen Revolution in Europa, nach der flächendeckenden praktischen Einführung der Dampfmaschine von D. Watt, begannen Erfinder, sich sozusagen „genauer“ mit der Dampfturbine auseinanderzusetzen.

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Der Bau einer Dampfturbine erforderte ein tiefes Wissen über die physikalischen Eigenschaften von Dampf und die Gesetze seiner Strömung. Ihre Herstellung war nur mit einem ausreichend hohen technischen Stand der Metallbearbeitung möglich, da die erforderliche Präzision bei der Herstellung einzelner Teile und die Festigkeit der Elemente deutlich höher waren als bei einer Dampfmaschine.

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Doch die Zeit verging, die Technik verbesserte sich und die Stunde des praktischen Einsatzes der Dampfturbine schlug. Ursprüngliche Dampfturbinen wurden erstmals 1883–1885 in Sägewerken im Osten der USA eingesetzt. zum Antrieb von Kreissägen.

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Erfindung von Carl Gustav Patrick Laval (1845-1913)
Die Laval-Dampfturbine ist ein Rad mit Schaufeln. Ein im Kessel erzeugter Dampfstrom entweicht aus dem Rohr (Düse), drückt auf die Schaufeln und dreht das Rad. Beim Experimentieren mit verschiedenen Rohren zur Dampfzufuhr kam der Designer zu dem Schluss, dass diese eine Kegelform haben sollten. So entstand die heute noch verwendete Laval-Düse (Patent 1889). Der Erfinder machte diese wichtige Entdeckung eher intuitiv; Es dauerte noch mehrere Jahrzehnte, bis Theoretiker beweisen konnten, dass eine Düse dieser besonderen Form die beste Wirkung erzielt.

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Charles Algernon Parsons (1854-1931)
Er begann 1881 mit der Arbeit an Turbinen und erhielt drei Jahre später ein Patent für seinen eigenen Entwurf: Parsons verband eine Dampfturbine mit einem Generator für elektrische Energie. Mit Hilfe einer Turbine wurde die Stromerzeugung möglich, was sofort das öffentliche Interesse an Dampfturbinen steigerte. Als Ergebnis von 15 Jahren Forschung schuf Parsons die damals fortschrittlichste mehrstufige Strahlturbine. Er machte mehrere Erfindungen, die die Effizienz dieses Geräts steigerten (er verbesserte das Design der Dichtungen, die Methoden zur Befestigung der Schaufeln im Rad und das Geschwindigkeitskontrollsystem).

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Auguste Rateau (1863-1930)
Erstellte eine umfassende Theorie der Turbomaschinen. Er entwickelte eine originelle mehrstufige Turbine, die 1900 auf der Weltausstellung in der französischen Hauptstadt erfolgreich demonstriert wurde. Für jede Stufe der Turbine berechnete Rato den optimalen Druckabfall, der einen hohen Gesamtwirkungsgrad der Maschine gewährleistete.

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Glenn Curtis (1879-1954)
In seiner Maschine war die Drehzahl der Turbine niedriger und die Dampfenergie wurde besser genutzt. Daher waren Curtis-Turbinen kleiner und zuverlässiger konstruiert. Ein Haupteinsatzgebiet von Dampfturbinen sind Schiffsantriebe. Das erste Schiff mit Dampfturbinentriebwerk, die Turbinia, 1894 von Parsons gebaut, erreichte Geschwindigkeiten von bis zu 32 Knoten (ca. 59 km/h).

• Vorbereitet von Andreev Dmitry,
• Student der 190 TM-Gruppe.
• Leiter L.A. Pleschtschewa,
• Lehrer

• Schadrinsk 2015

• Eine Wärmekraftmaschine mit externer Verbrennung, die die Energie von erhitztem Dampf in mechanische Arbeit der Hin- und Herbewegung des Kolbens und dann in die Drehbewegung der Welle umwandelt. Im weiteren Sinne ist eine Dampfmaschine jede externe Verbrennungsmaschine, die Dampfenergie in mechanische Arbeit umwandelt.

• Die Wasserturbine als Vorrichtung zur Umwandlung der potentiellen Energie des Wassers in die kinetische Energie einer rotierenden Welle ist seit der Antike bekannt. Die Dampfturbine hat eine ebenso lange Geschichte, wobei eine der ersten Konstruktionen als Heron-Turbine bekannt ist und auf das erste Jahrhundert v. Chr. zurückgeht. Wir stellen jedoch sofort fest, dass dampfbetriebene Turbinen bis zum 19. Jahrhundert eher technische Kuriositäten, Spielzeuge, als echte industriell einsetzbare Geräte waren.

• Die Laval-Dampfturbine ist ein Rad mit Schaufeln. Ein im Kessel erzeugter Dampfstrom entweicht aus dem Rohr (Düse), drückt auf die Schaufeln und dreht das Rad. Beim Experimentieren mit verschiedenen Rohren zur Dampfzufuhr kam der Designer zu dem Schluss, dass diese eine Kegelform haben sollten. So entstand die heute noch verwendete Laval-Düse (Patent 1889). Der Erfinder machte diese wichtige Entdeckung eher intuitiv; Es dauerte noch mehrere Jahrzehnte, bis Theoretiker beweisen konnten, dass eine Düse dieser besonderen Form die beste Wirkung erzielt.

• Er begann 1881 mit der Arbeit an Turbinen und erhielt drei Jahre später ein Patent für seinen eigenen Entwurf: Parsons verband eine Dampfturbine mit einem Generator für elektrische Energie. Mit Hilfe einer Turbine wurde die Stromerzeugung möglich, was sofort das öffentliche Interesse an Dampfturbinen steigerte. Als Ergebnis von 15 Jahren Forschung schuf Parsons die damals fortschrittlichste mehrstufige Strahlturbine. Er machte mehrere Erfindungen, die die Effizienz dieses Geräts steigerten (er verbesserte das Design der Dichtungen, die Methoden zur Befestigung der Schaufeln im Rad und das Geschwindigkeitskontrollsystem).

• Erstellte eine umfassende Theorie der Turbomaschinen. Er entwickelte eine originelle mehrstufige Turbine, die 1900 auf der Weltausstellung in der französischen Hauptstadt erfolgreich demonstriert wurde. Für jede Stufe der Turbine berechnete Rato den optimalen Druckabfall, der einen hohen Gesamtwirkungsgrad der Maschine gewährleistete.

• In seiner Maschine war die Drehzahl der Turbine niedriger und die Dampfenergie wurde besser genutzt. Daher waren Curtis-Turbinen kleiner und zuverlässiger konstruiert. Ein Haupteinsatzgebiet von Dampfturbinen sind Schiffsantriebe. Das erste Schiff mit Dampfturbinentriebwerk, die Turbinia, 1894 von Parsons gebaut, erreichte Geschwindigkeiten von bis zu 32 Knoten (ca. 59 km/h).

• Dampfturbine– Primärdampfmaschine mit Rotationsbewegung des Arbeitskörpers – des Rotors und einem kontinuierlichen Arbeitsprozess; dient der Umwandlung thermischer Energie Wasserdampf in mechanische Arbeit.

• Schematischer Längsschnitt einer aktiven Turbine mit drei Druckstufen: 1 - ringförmige Frischdampfkammer; 2 - Düsen der ersten Stufe; 3 - Arbeitsmesser der ersten Stufe; 4 - Düsen der zweiten Stufe; 5 - Arbeitsklingen der zweiten Stufe; 6 - Düsen der dritten Stufe; 7 - Arbeitsmesser der dritten Stufe.

• Schematischer Schnitt einer kleinen Strahlturbine: 1 - ringförmige Frischdampfkammer; 2 - Entladekolben; 3 - Verbindungsdampfleitung; 4 - Rotortrommel; 5, 8 - Arbeitsmesser; 6, 9 - Leitschaufeln; 7 - Körper

• Doppelgehäuse-Dampfturbine (mit entfernten Abdeckungen): 1 - Hochdruckgehäuse; 2 - Labyrinthdichtung; 3 - Curtis-Rad; 4 - Hochdruckrotor; 5 - Kupplung; 6 - Niederdruckrotor; 7 - Niederdruckgehäuse.

• Dampfmaschinen [Elektronische Ressource] - 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 (Zugriffszeitpunkt 02.09.2015)

„MOU Secondary School Nr. 1 mit vertieftem Studium der englischen Sprache“

„MOU Secondary School No…“

Zusammenfassung zum Thema:

"Dampfturbine"

Abgeschlossen von: Schüler... Klasse...

Geprüft von: Physiklehrer...

3-Dampfturbine

3-Klassifizierung

4-Vor- und Nachteile

5-Aus der Geschichte der Dampfturbine

6-Carl-Gustav-Patrick de Laval

8- Charles Algernon Parsons

10- Schiffskessel- und Turbineninstallationen

12-Triumph der Dampfturbinenenergie

13-Anhang

15-Literatur

<
Dampfturbine - eine Art Dampfmaschine, bei der ein Dampfstrahl auf die Rotorblätter einwirkt und diese in Rotation versetzt. Derzeit werden Dampfturbinen in Verbindung mit Kesseln für fossile Brennstoffe oder Kernreaktoren in Kraftwerken und großen Schiffen eingesetzt. Dampfturbinen werden seit vielen Jahren als Antriebsmaschinen in industriellen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen eingesetzt. Der im Dampfkessel erzeugte Dampf entspannt sich und strömt unter hohem Druck durch die Turbinenschaufeln. Die Turbine dreht sich und erzeugt mechanische Energie, die von einem Generator zur Stromerzeugung genutzt wird.>

Die elektrische Leistung des Systems hängt davon ab, wie groß die Dampfdruckdifferenz am Turbineneintritt und -austritt ist.

Für einen effizienten Betrieb muss der Turbine Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur (42 bar/400 °C oder 63 bar/480 °C) zugeführt werden (sowjetische Kondensationsturbinen K-800-240, Nennleistung 800 MW, Anfangsdruck 240 bar). , 540° MIT). Solche Bedingungen stellen erhöhte Anforderungen an die Kesselausrüstung, was zu einem fortschreitenden Anstieg der Investitions- und Wartungskosten führt.

Der Vorteil der Technologie liegt in der Möglichkeit, eine breite Palette von Brennstoffen im Kessel zu verwenden, auch feste. Die Verwendung von Schwerölfraktionen und Festbrennstoffen verringert jedoch die Umweltleistung des Systems, die durch die Zusammensetzung der den Kessel verlassenden Verbrennungsprodukte bestimmt wird. Standardmäßig erzeugen Dampfturbinen viel mehr Wärme als Strom, was zu hohen Kosten für die installierte Kapazität führt.

Einstufung

Kondensationsanlagen dienen eigentlich der Stromerzeugung, die gesamte Energie wird für die Stromerzeugung aufgewendet, der Dampfausstoß von der Turbine zum Kondensator wird bei möglichst niedrigem Druck und Temperatur (ca. 0,03 bar, 30 °C) erzeugt, um die Wärme zu erhöhen Effizienz. Sie verfügen in der Regel über eine hohe Leistung (in Wärmekraftwerken bis 1200 MW, in Kernkraftwerken bis 1500 MW) und werden nur in Kraftwerken eingesetzt. Markiert mit K-800-240, wo

K – Turbinentyp (kondensierend)

800 - Nennleistung, MW

240 – Frischdampfdruck, kgf/cm2

Beim Gegendruck wird die gesamte Dampfleistung mit hohem Druck und bedarfsabhängiger Temperatur zur Wärmebereitstellung und -erzeugung genutzt, die elektrische Leistung wird durch die thermische Leistung des Wärmeverbrauchers begrenzt. Markiert mit P-100-130/15, wo

P - Turbinentyp (mit Gegendruck)

15 – Gegendruck, kgf/cm2

Fernwärme und Industrie kombinieren die beiden vorherigen Arten: Ein Teil des Dampfes wird zur Produktion oder zum Heizen verwendet, und ein Teil gelangt in den Kondensator und durchläuft einen vollständigen Zyklus, in dem er in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen verwendet wird. Turbinen mit Wärmeauskopplung sind mit T-100/120-130 gekennzeichnet

T - Turbinentyp (mit Wärmeauskopplung)

100 - Nennleistung, MW

120 - maximale Leistung, MW

130 – Frischdampfdruck, kgf/cm2

Turbinen mit Produktionsauswahl sind mit P-25/30-90/13 gekennzeichnet, wobei

P - Turbinentyp (mit Produktionsauswahl)

25 - Nennleistung, MW

30 - maximale Leistung, MW

90 – Frischdampfdruck, kgf/cm2

13 – Nenndampfdruck bei der Produktionsextraktion, kgf/cm2

Profis

Dampfturbinen können mit verschiedenen Brennstoffarten betrieben werden: gasförmig, flüssig, fest

hohe Geräteleistung

freie Wahl des Kühlmittels

großer Leistungsbereich

beeindruckende Ressource an Dampfturbinen

Minuspunkte

hohe Trägheit von Dampfanlagen (lange Anlauf- und Stoppzeiten)

hohe Kosten für Dampfturbinen

geringe erzeugte Strommenge im Verhältnis zur Menge an Wärmeenergie

teure Reparaturen von Dampfturbinen

Verringerung der Umweltverträglichkeit bei der Verwendung von schweren Heizölen und festen Brennstoffen

Aus der Geschichte der Dampfturbine

Nicht umsonst wurde das 19. Jahrhundert als das Zeitalter der Dampfmaschine bezeichnet. Mit der Erfindung der Dampfmaschine kam es zu einer regelrechten Revolution in Industrie, Energie und Verkehr. Es wurde möglich, Arbeiten zu mechanisieren, die zuvor zu viele menschliche Hände erforderten. Die Eisenbahn erweiterte die Möglichkeiten des Gütertransports auf dem Landweg erheblich. Riesige Schiffe fuhren aufs Meer, konnten sich gegen den Wind bewegen und die pünktliche Lieferung der Waren garantieren. Die Ausweitung der industriellen Produktionsmengen stellt den Energiesektor vor die Aufgabe, die Motorleistung auf jede erdenkliche Weise zu steigern. Doch zunächst war es nicht die hohe Leistung, die die Dampfturbine zum Leben erweckte ...

Die Wasserturbine als Vorrichtung zur Umwandlung der potentiellen Energie des Wassers in die kinetische Energie einer rotierenden Welle ist seit der Antike bekannt. Die Dampfturbine hat eine ebenso lange Geschichte. Eine ihrer ersten Konstruktionen ist als Heron-Turbine bekannt und geht auf das erste Jahrhundert v. Chr. zurück. Wir stellen jedoch sofort fest, dass dampfbetriebene Turbinen bis zum 19. Jahrhundert eher technische Kuriositäten, Spielzeuge, als echte industriell einsetzbare Geräte waren.

Und erst mit Beginn der industriellen Revolution in Europa, nach der flächendeckenden praktischen Einführung der Dampfmaschine von D. Watt, begannen Erfinder, sich sozusagen „genauer“ mit der Dampfturbine auseinanderzusetzen. Der Bau einer Dampfturbine erforderte ein tiefes Wissen über die physikalischen Eigenschaften von Dampf und die Gesetze seiner Strömung. Ihre Herstellung war nur mit einem ausreichend hohen technischen Stand der Metallbearbeitung möglich, da die erforderliche Präzision bei der Herstellung einzelner Teile und die Festigkeit der Elemente deutlich höher waren als bei einer Dampfmaschine.

Im Gegensatz zu einer Dampfmaschine, die ihre Arbeit unter Ausnutzung der potentiellen Energie des Dampfes und insbesondere seiner Elastizität verrichtet, nutzt eine Dampfturbine die kinetische Energie eines Dampfstrahls und wandelt sie in Rotationsenergie der Welle um. Das wichtigste Merkmal von Wasserdampf ist seine hohe Fließgeschwindigkeit von einem Medium zum anderen, selbst bei relativ geringem Druckunterschied. Somit hat der aus dem Behälter in die Atmosphäre strömende Dampfstrahl bei einem Druck von 5 kgf/m2 eine Geschwindigkeit von etwa 450 m/s. In den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde festgestellt, dass zur effektiven Nutzung der kinetischen Energie des Dampfes die Umfangsgeschwindigkeit der Turbinenschaufeln am Umfang mindestens halb so groß sein muss wie die Geschwindigkeit des Blasstrahls; Bei einem Blattradius von 1 m muss eine Drehzahl von ca. 4300 U/min eingehalten werden. Die Technik der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts kannte keine Lager, die solchen Geschwindigkeiten lange standhalten konnten. Aufgrund seiner eigenen praktischen Erfahrung hielt D. Watt solche hohen Bewegungsgeschwindigkeiten von Maschinenelementen grundsätzlich für unerreichbar und antwortete auf eine Warnung vor der Bedrohung, die eine Turbine für die von ihm erfundene Dampfmaschine darstellen könnte: „Was für eine Art?“ Können wir über den Wettbewerb sprechen, wenn ohne die Hilfe Gottes die Arbeitsteile nicht dazu gebracht werden könnten, sich mit einer Geschwindigkeit von 1000 Fuß pro Sekunde zu bewegen?“

Doch die Zeit verging, die Technik verbesserte sich und die Stunde der praktischen Nutzung der Dampfturbine schlug. Ursprüngliche Dampfturbinen wurden erstmals 1883–1885 in Sägewerken im Osten der USA eingesetzt. zum Antrieb von Kreissägen. Der Dampf wurde durch die Achse zugeführt und dann expandierend durch Rohre in radialer Richtung geleitet. Jede der Pfeifen endete mit einer gebogenen Spitze. Somit kam das beschriebene Gerät im Design der Heron-Turbine sehr nahe, hatte einen äußerst geringen Wirkungsgrad, eignete sich jedoch besser zum Antrieb von Hochgeschwindigkeitssägen als eine Dampfmaschine mit ihrer hin- und hergehenden Kolbenbewegung. Darüber hinaus wurde zur Erhitzung des Dampfes nach damaligen Vorstellungen Abfallbrennstoff verwendet – Sägewerksabfälle.

Diese ersten amerikanischen Dampfturbinen fanden jedoch keine große Verbreitung. Ihr Einfluss auf die weitere Technikgeschichte ist praktisch nicht vorhanden. Das Gleiche gilt nicht für die Erfindungen des Schweden französischer Herkunft de Laval, dessen Name heute jedem Motorenspezialisten bekannt ist.

Carl-Gustav-Patrick de Laval

De Lavals Vorfahren waren Hugenotten, die Ende des 16. Jahrhunderts aufgrund der Verfolgung in ihrer Heimat gezwungen waren, nach Schweden auszuwandern. Carl Gustav Patrick („der Hauptname“ hieß noch Gustav) wurde 1845 geboren und erhielt eine hervorragende Ausbildung, die er am Institut für Technologie und Universität in Uppsala abschloss. Im Jahr 1872 begann de Laval als Chemie- und Metallurgieingenieur zu arbeiten, interessierte sich jedoch bald für das Problem, einen wirksamen Milchabscheider zu entwickeln. Im Jahr 1878 gelang es ihm, eine erfolgreiche Version des Separator-Designs zu entwickeln, die sich weit verbreitete; Den Erlös nutzte Gustav für den Ausbau der Arbeiten an einer Dampfturbine. Es war der Separator, der den Anstoß gab, mit der Arbeit an dem neuen Gerät zu beginnen, da er einen mechanischen Antrieb benötigte, der eine Rotationsgeschwindigkeit von mindestens 6000 U/min liefern konnte.

Um den Einsatz jeglicher Art von Multiplikatoren zu vermeiden, schlug de Laval vor, die Separatortrommel auf derselben Welle wie eine einfache Strahlturbine zu platzieren. 1883 wurde für dieses Design ein englisches Patent angemeldet. Anschließend entwickelte De Laval eine einstufige Aktivturbine und erhielt bereits 1889 ein Patent für eine expandierende Düse (heute ist der Begriff „Laval-Düse“ gebräuchlich), die es ermöglicht, die zu reduzieren Dampfdruck und erhöhen Sie seine Geschwindigkeit auf Überschall. Bald darauf gelang es Gustav, weitere Probleme zu überwinden, die bei der Herstellung einer funktionsfähigen aktiven Turbine auftraten. Daher schlug er die Verwendung einer flexiblen Welle und einer Scheibe mit gleichem Widerstand vor und entwickelte eine Methode zur Befestigung der Schaufeln in der Scheibe.

Auf der Internationalen Ausstellung in Chicago im Jahr 1893 wurde eine kleine De-Laval-Turbine mit einer Leistung von 5 PS vorgestellt. mit einer Drehzahl von 30.000 U/min! Die enorme Drehzahl war eine wichtige technische Errungenschaft, wurde aber gleichzeitig zur Achillesferse einer solchen Turbine, da für den praktischen Einsatz der Einbau eines Untersetzungsgetriebes in das Kraftwerk erforderlich war. Zu dieser Zeit wurden Getriebe hauptsächlich als einstufige Getriebe hergestellt, sodass der Durchmesser eines großen Zahnrads oft um ein Vielfaches größer war als die Größe der Turbine selbst. Die Notwendigkeit, sperrige Untersetzungsgetriebe zu verwenden, verhinderte die weitverbreitete Einführung von De-Laval-Turbinen. Die größte einstufige Turbine mit einer Leistung von 500 PS. hatte einen Dampfverbrauch von 6...7 kg/PS h.

Ein interessantes Merkmal von Lavals Werk kann als sein „bloßer Empirismus“ angesehen werden: Er schuf völlig umsetzbare Entwürfe, deren Theorie später von anderen entwickelt wurde. So wurde die Theorie einer flexiblen Welle anschließend von dem tschechischen Wissenschaftler A. Stodola eingehend untersucht, der auch die Hauptfragen der Berechnung der Festigkeit von Turbinenscheiben gleichen Widerstands systematisierte. Es war das Fehlen einer guten Theorie, die de Laval keinen großen Erfolg ermöglichte; außerdem war er ein enthusiastischer Mensch und wechselte leicht von einem Thema zum anderen. Dieser talentierte Experimentator vernachlässigte die finanzielle Seite der Sache und hatte keine Zeit, seine nächste Erfindung umzusetzen. Er verlor schnell das Interesse daran und ließ sich von der neuen Idee mitreißen. Ein anderer Typ Mensch war der Engländer Charles Parsons, Sohn von Lord Ross.