От
водного колеса до турбины
Водяное
колесо или турбина преобразуют энергию потока воды во вращательное движение.
Первые водяные колеса были подливными, т. е. Нижняя половина колеса просто
погружалась в поток. Кпд таких колес составлял только 30%. Наливные колеса, в
которых поток воды натекает на верхнюю часть колеса, имеют кпд 70-90%, что
близко к кпд современных турбин.
Во
второй половине 19 века водяные колеса сменились турбинами. Турбины бывают:
-
активные
-
реактивные
-
осевые
-
для
активных турбин требуется высокий набор воды. Падающая вода направляется в
сопло и истекает из него в виде высокоскоростной струи, с силой ударяющей в
«ковши» на внешней стороне колеса. Реактивная турбина работает по принципу
сегнерова колеса, которое вращается за счет реакции вытекающей струи. Осевая
турбина имеет рабочее колесо с поворотными лопастями, расположенное внутри
трубы большого диаметра.
Гидроэлектрические схемы и
энергия приливов.
Большая
часть гидротурбин приводится в действие энергией воды прикрытой плотинами рек,
протекающей по гористой местности. Турбины вращают генераторы электрического
тока. В гористых странах гидроэлектростанции производят дешевую энергию, не
загрязняя окружающую среду. В США четвертая часть электрической энергии
производится гидроэлектростанциями, тогда как в Великобритании
гидроэлектростанции производят существенное количество энергии только на севере
Шотландии.
Значительные
ресурсы гидроэнергии остаются неиспользованными: например, Фрейзер в Канаде
может давать 8700 МВт, а Брахмапутра в Индии – 20000 МВт. Система Енисей-Ангара
в настоящее время вырабатывает 11000 МВт, а неиспользованные ресурсы этой
системы составляют 53000 МВт.
Гидротурбины
могут также работать при малом напоре воды, создаваемом приливом. Единственная
промышленная приливная станция работает в устье Ранс на севере Франции. Перепад
уровней, создаваемый приливом, колеблется очень широко: от 2 см на Таити до 15
м в заливе Фёнди на востоке Канады. Если перепад уровней приближается к
верхнему пределу, то строительство приливной гидроэлектростанции целесообразно.
Необходимо
как-то увязывать время приливов и пики нагрузки, иначе приливные электростанции
будут достигать полной мощности в полночь, когда электрическая нагрузка
минимальна. Чтобы избежать этого, можно разделить водохранилище станции на два:
верхнее водохранилище, которое наполняется от среднего до высокого уровня
прилива, и нижнее водохранилище, которое опорожняется от среднего до нижнего
уровня прилива. Такая схема позволяет непрерывно поддерживать разность уровней.
Другой
путь состоит в использовании верхнего водохранилища в качестве резервной
питающей системы. В этом случае, когда потребление энергии уменьшается,
электроэнергия, производимая обычными электростанциями, затрачивается на
перекачивание воды из нижнего водохранилища, в верхнее. Когда же потребление
электроэнергии возрастет, вода перепускается из верхнего водохранилища в нижнее
и электроэнергия вырабатывается, как в обычной электростанции. В такой схеме,
помимо генерирования электроэнергии производится ее накопление в больших
количествах.
Использование энергии
ветра
Использование
ветра для производства энергии пока малоэффективно. Несмотря на огромные
ресурсы такой энергии, проблема экономичного ее использования еще не решена.
Энергия,
поступающая на ветряные мельницы, пропорциональна кубу скорости ветра и
площади, ометаемой крыльями мельницы. Предельный кпд составляет 59%, на
практике же он достигает лишь 45%. Подсчитано, что производство электроэнергии
с использованием энергии ветра может конкурировать с ядерной энергией только в
том случае, если средняя скорость ветра будет выше 32км/ч. но на Земле не много
мест с такими ветрами, поэтому, преобразуя энергию ветра, можно удовлетворить
не более 1% потребности в электрической энергии.
В
этой связи предпочтительнее, как показывает практика, использовать энергию морских
волн, образуемых ветром. Ветры, дующие на пространствах океана, вызывают волны,
обладающие большим запасом энергии. Волны могут служить источником энергии. Перспективная
конструкция с поплавками разработана Солтером в Эдинбургском университете. Поплавки,
двигаясь вверх-вниз при прохождении волны, приводят в движение насосы, которые
нагнетают воду, а та поступает в турбину, вырабатывающую электроэнергию.
Виды турбин
Турбина
16 века использовавшая энергию движущейся воды, применялась для привода
ирригационных насосов. Вращение турбины передавалось колесу с зубьями только на
половине длины окружности. Цевочные колеса, вращаясь поочередно в
противоположных направлениях, приводили в возвратно-поступательное движение
колесо насоса. Автоматические клапаны позволяли всасывать воду в один цилиндр и
выпускать ее из другого.
Турбины
гидроаккумулирующих электростанций производят электроэнергию только в часы
пиковых нагрузок, а остальное время служат гидроприводами насосов,
перекачивающих воду в водохранилище перед плотиной. Реактивная водяная турбина
вращает электрогенератор. Когда центробежные насосы отключены, гидроагрегат
работает как обычный генератор. Если ввести в действие соединительную зубчатую
муфту, водяная турбина выведет насос на рабочие обороты. Генератор подключится
к сетевому питанию и начнет работать, как электродвигатель. Клапан турбины
закроется, а клапан насоса откроется. Вода начнет перекачиваться в
водохранилище, увеличивая запас, необходимый для последующей работы
гидроагрегата в режиме производства электроэнергии.
Существуют
три типа гидротурбин:
1.
Неподвижные
лопатки реактивной турбины Френсиса устанавливаются так, чтобы струи воды
ударяли лопатки ротора по касательной, вода из турбины вытекает вниз.
2.
В
колесе Пелтона, или активной турбине, вода истекает из сопла и ударяет по
ковшеобразным лопастям колеса, при этом она отбрасывается назад.
3.
Лопасти
осевой турбины Каплана напоминают лопасти судового гребного винта.
Ліцей “Поліграфіст”
Реферат
З фізики на тему:
Сучасні досягнення в
гідробудуванні
Учениці 10-А класу
Ліцею “Поліграфіст”
Горєвої Ольги
План
1. От водяного колеса
до турбины
2. Гидроэлектрические схемы и
энергия приливов
3. Использование турбинами
энергии ветра
4. Виды турбин
5. Типы турбин
Другие работы по теме:
Изобретение паровых турбин
Наряду с гидротурбинами, описанными в одной из предыдущих глав, огромное значение для энергетики и электрификации имело изобретение и распространение паровых турбин. Принцип их действия был подобен гидравлическим, с той, однако, разницей, что гидравлическую турбину приводила во вращение струя воды, а паровую – струя разогретого пара.
Задачи на определение абсолютной и относительной влажности
В атмосфере вода содержится в газообразном (водяной пар), капельножидком и твердом (кристаллики льда) состояниях. Влажность воздуха - одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Влажность воздуха имеет большое значение при некоторых технологических процессах, лечении ряда болезней, хранении произведений искусства, книг и т. д.
Основные операции паросилового цикла Ренкина
Установки паросилового термодинамического цикла. Технологическая схема паросиловой установки для производства электроэнергии. Процессы испарения жидкости при высоком давлении, расширения пара и его конденсации, увеличения давления до начального значения.
Абсолютная и относительная влажность воздуха
Абсолютная и относительная влажность воздуха. Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество влаги в виде паров. Влажность воздуха в помещениях с естественной вентиляцией обуславливается выделением влаги людьми и растениями в процессе дыхания, испарением бытовой влаги при приготовлении пищи, стирке и сушке белья, а также технологической влагой (в производственных помещениях) и влажностью ограждающих конструкций (в первый год эксплуатации зданий).
Прямозубые колеса
Для того чтобы воспользоваться формулами, которые используются в цилиндрических прямозубых колёсах для расчёта зубьев на прочность, в конических передачах вводится понятие приведённого цилиндрического прямозубого колеса (эквивалентного колеса). При этом модуль для такого колеса берётся в среднем сечении.
Кинетические расчеты
Закон изменения угловой скорости колеса. Исследование вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Определение скорости точки зацепления. Скорости точек, лежащих на внешних и внутренних ободах колес. Определение углового ускорения.
Тепловой расчет промежуточной ступени
Описание процесса расширения пара в турбинной ступени. Построение треугольника скоростей на входе и выходе из рабочих лопаток. Определение числа и размера сопловых и рабочих решеток. Расчет относительного лопаточного коэффициента полезного действия.
Газотурбинный двигатель 2
Газотурбинный двигатель Газотурбинный двигатель (ГТД), тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Рабочий процесс ГТД может осуществляться с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении или с прерывистым сгоранием топлива при постоянном объёме.
Уравнение состояния
Статистика атмосферы и простейшее приложение. Уравнение состояние сухого воздуха и его использования для расчёта плотности воздуха. Виртуальная температура и запись уравнения влажного воздуха в компактной универсальной форме. Основные const термодинамики.
Расчет цикла паротурбинных установок
Порядок определения термического коэффициента полезного действия циклов, исследуемой установки брутто. Вычисление удельного расхода тепла, коэффициента практического использования. Относительное увеличение КПД от применения промперегрева и регенерации.
Уравнение состояния
Уравнение состояние Статистика атмосферы и простейшее приложение Уравнение №1 и №2 в метеорологии и их нужно знать наизусть. Лекция 2.1 Уравнение состояние воздуха и его приложение.
Основные сведения о системе газотурбинного наддува
12. Система газотурбинного наддува 12.1 Основные сведения о системе газотурбинного наддува Одним из перспективных способов форсирования ДВС является применение наддува. Увеличение количества воздуха, поданного в цилиндры двигателя, то есть их массового наполнения, даёт возможность подавать большее количество топлива, тем самым, повышая эффективную мощность двигателя.
Турбобур в бурение скважин
Турбобур, забойный гидравлический двигатель для бурения глубоких скважин преимущественно на нефть и газ.
Саратовская ГЭС
Миссия ОАО "Саратовская ГЭС" состоит в производстве максимально возможного объема гидроэлектроэнергии, следуя технологическим и экологическим стандартам с соблюдением техники безопасности, прибыльном функционировании и развитии.
Тепловые испытания паровых турбин и турбинного оборудования
Тепловые испытания паровых турбин и турбинного оборудования В последние годы по линии знергосбережения повысилось внимание к нормативам расходов топлива для предприятий, вырабатывающих тепло- и электроэнергию, поэтому для генерирующих предприятий фактические показатели экономичности теплоэнергетического оборудования приобретают важное значение.
Двигатель
Что же приводит в действие все машины, что заставляет их двигаться, выполнять нужную работу? Это делает главная часть машины, ее сердце — двигатель.
Построение эвольвентных профилей зубьев колес методом обкатки
Изучение теоретических основ нарезания зубчатых колес методом обкатки зубчатой рейкой. Построение профилей колес с помощью прибора. Фрезерование зубьев цилиндрического колеса. Форма зуба в зависимости от смещения. Положение рейки относительно колеса.
Классификация современных паровых турбин
Паровая турбина является силовым двигателем, в котором потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь преобразуется в механическую энергию вращения вала.
по Термодинамике
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УТИЛИЗАЦИОННОГО ПАРОГЕНЕРАТОРА (УПГ), РАСЧЕТ ЦИКЛА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПАРОТУРБИННОГО БЛОКА В СОСТАВЕ КОГЕНЕРАЦИОННОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ
Двигатель ТВ2-117 и его модификации
Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени С.П. Королёва. Национально исследовательский институт. Реферат по учебной дисциплине
Квалификационная работа для сотрудников Газпрома
Должностная инструкция машиниста технологических компрессоров. Инструкция 2П-24 по эксплуатации воздуходувок КТ11А и ее запуск. Технические требования к выполнению операций. Контроль воздуходувки КТ01А во время работы и в итоге ее нормальная остановка.
Современные конденсационные паровые турбины
Паровая турбина как один из элементов паротурбинной установки. Типы паровых турбин, их предназначение для обеспечения потребителей тепла тепловой энергией. Паровая турбина и электрогенератор как составляющие турбоагрегата. Турбины конденсационного типа.
Топливо
Топливный цикл. Теплоносители реакторов. Замедлители реакторов.
Газотурбинные двигатели
Газотурбинная установка состоит из воздушного компрессора, камер сгорания и газовой турбины.
Горец перечный
В надземных частях растения содержатся флавоновые гликозиды, дубильные вещества, небольшое количество эфирного масла. Янков и Дамьянова (1970) обнаружили в горце перечном воск, высшие алифатические спирты, бетаситостерин.
Компьютерная модель СГ в координатах d, q, 0 в режиме ХХ
Простейшая компьютерная модель турбоагрегата, исследование на ней динамической устойчивости. Создание компьютерной модели СГ в координатах d, q, 0, получение осциллограммы токов в обмотках статора и ротора и напряжения в обмотках статора в режиме ХХ.
Здание ГЭС
Кафедра "Гидротехническое и энергетическое строительство" КУРСОВОЙ ПРОЕКТ " Здание ГЭС" Выполнил: Руководитель: Минск 2008
Гидроэлектростанция на Гольфстриме
ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ НА ГОЛЬФСТРИМЕ. Выполнил: Чудинов Данил Уфа, 2000 Неужели можно перегородить океан плотиной, установить турбины и генераторы и получать от них электрический ток? Фантастична эта идея только на первый взгляд. В привычном представлении гидроэлектростанция обязательно должна иметь высокую плотину, и чем она выше, тем сильнее напор водяного потока, тем больше мощность турбины.