| ← Ноябрь 2003 → | ||||||
|
1
|
2
|
|||||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
3
|
4
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
|
24
|
26
|
27
|
28
|
29
|
||
За последние 60 дней ни разу не выходила
Сайт рассылки:
http://www.eprussia.ru
Открыта:
02-03-2002
Статистика
0 за неделю
Радиальная турбомашина в энергетике прошлого и будущего
| Информационный Канал Subscribe.Ru |
|
Энергетика и промышленность России - избранные материалы.
Радиальная турбомашина в энергетике прошлого и будущего
Чем более развита страна, чем больший научно-интеллектуальный потенциал она имеет, тем больше загрязняет природу. Так, в США каждый год в атмосферу попадает более 250 млн. тонн загрязняющих веществ. Эта страна одна дает свыше 50 % общей загрязненности нашей планеты. Ко всему этому интенсивное развитие промышленности привело к повышению среднегодовой температуры на Земле. Последствия глобального потепления можно наблюдать уже сейчас: с каждым годом становится больше разрушительных ураганов и наводнений, приносящих огромные убытки и человеческие жертвы. Загрязнение и потепление - два следствия одного процесса: увеличения потребления человеком энергии. Основным критерием повышения жизненного уровня сейчас является увеличение потребления энергии на душу населения. Больше всего потребляют энергии в США - примерно 12-14 кВт на человека в год, в Европе и в России - почти вдвое меньше, в развивающихся странах - меньше в десятки раз, но тенденция к увеличению потребления энергии есть везде. В настоящее время процент увеличения составляет около 0,2 кВт на человека в год.
Так ли эффективны тепловые электростанции? Наиболее распространенный способ получения электроэнергии - тепловыми электростанциями - считается наиболее экономичным. В котлах сжигается топливо для выработки пара, затем в паровых турбинах преобразуют тепловую энергию пара в механическую, которую паровая турбина, вращая электрогенератор, преобразует в электрическую. При этом кпд котлов - 30-35 %, кпд паровых турбин - 40-45 %, кпд современных генераторов - 98 %. Общий кпд, таким образом, - 12-15 %. Это значит, что на каждый 1 кВт используемой электроэнергии в окружающую среду выбрасывается 7-8 кВт тепловой энергии.
Велик ли КПД автомобиля? Другое основное загрязняющее окружающую среду явление - использование автомобилей. Как происходит использование тепловой энергии сжигаемого топлива в автомобиле? КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС) от 15 до 25 %, это значит, что 15-25 % сгоревшего топлива используется на передвижение автомобиля с грузом. Для перевозки полезного груза используется еще меньше: в легковых автомобилях полезный груз - пассажиры - составляет максимум 30% веса груженого автомобиля, а у грузовых автомобилей полезная часть обычно бывает не более 50% веса груженого автомобиля. Полезное использование топлива в автомобилях равно 4,5-7,5 % (легковые) и 7,5-12,5 % (грузовые), а зачастую - и того меньше. Это значит, что при полезном использовании автомобилями 1 кВт тепловой энергии топлива в окружающую среду выбрасывается от 10 до 20, а то и более кВт тепловой энергии. В настоящее время на Земле не менее 500 миллионов автомобилей средней мощностью около 100 кВт. Если считать, что используются они в среднем не менее 4 часов в сутки, то в окружающую среду автомобили выбрасывают не менее 8,4х109 кВт. Общий выброс тепловой энергии в окружающую среду будет 18х109 кВт. Много это или мало?
Почему нас ждут катастрофы? На Землю падает 16,7 х 1013 кВт тепловой энергии Солнца, из них около 0,1 % запасается растительностью Земли, т.е. остается на Земле, а это будет 16,7х1010 кВт. Из этого видно, что каждые 10 лет при помощи человечества высвобождается тепловая энергия, равная ежегодно запасаемой растительностью Земли. Человечество высвобождает энергию, соизмеримую с энергией Солнца, поступающей на Землю. И если за миллиарды лет существования наша планета приспособилась держать в равновесии баланс тепловой энергии, поступающей от Солнца, то энергия, выброшенная за последние десятилетия в окружающую среду, уже нарушает существовавший ранее тепловой баланс. В дальнейшем это грозит глобальными катастрофами на Земле. Они ждут человечество уже через несколько десятков лет, если мы не научимся получать электроэнергию экологически чистым путём из альтернативных источников энергии: солнечных лучей, геотермальные источников, биогаза и др.
О паровой турбине Юнгстрема Наиболее удобно преобразовывать энергию этих источников паровой турбиной, т.к. пар можно получить при любых температурах, даже ниже -100 градусов Цельсия. Паровые турбины являются одним из типов двигателей, преобразующих тепловую энергию пара в механическую работу. Применяются они обычно в современных паросиловых установках для приведения в действие электрических генераторов. Промышленное применение паровые турбины получили в конце XIX - начале XX века. Тогда их начали применять везде, где было возможно - даже на самолётах. Однако появившиеся в это же время двигатели внутреннего сгорания (ДВС) быстро вытеснили паровые турбины малой мощности, т.к. для работы последних нужны были довольно громоздкие паровые котлы. В 1912 г. в Швеции братьями Юнгстрем была разработана турбина, которая являлась оригинальным типом реактивной паровой турбины. Она состояла из двух дисков, вращающихся в противоположные стороны. На диски были посажены горизонтальные лопатки, образующие концентрические кольца, входящие одно в другое. Свежий пар подводился в среднюю часть агрегата, откуда распространялся в радиальном направлении к периферии. Проходя через суживающиеся каналы, образованные первым рядом лопаток, пар увеличивал скорость протекания, создавая реактивное действие на лопатки левого диска, а приобретённая паром скорость использовалась за счёт изменения направления движения струи в следующем ряде лопаток, прикреплённых к правому диску. Проходя между этими лопатками, пар продолжал расширяться, и, следовательно, - оказывать реактивное действие на лопатки правого диска. Приобретённая при этом скорость использовалась на следующем ряде лопаток левого диска и т.д. Таким образом, в паровой турбине Юнгстрема каждый ряд лопаток являлся одновременно и направляющим, и рабочим, - поэтому степень реактивности была равна единице. Вследствие вращения дисков в разные стороны относительная окружная скорость равнялась сумме окружных скоростей отдельных дисков, и при заданном отношении «u/c1» эта турбина могла использовать в два раза большие скорости «с1», что вело к небольшому числу ступеней, - и, соответственно, к незначительным ее размерам. На мировом рынке турбина Юнгстрема появилась в 1913 г., в продукции завода «Сталь» в Финспонге (Швеция). Высокий кпд турбины, оригинальность и смелость конструкции сразу привлекли внимание широких технических кругов. Вскоре лицензию на право постройки этих турбин приобрели заводы Sautter-Harle во Франции и The Electrical Engineering Co в Англии. Несколько позже к ним присоединился завод MAN (Maschinen-fabrik Augsburg-Nurnberg) в Германии. Факты безупречной эксплуатации турбин Юнгстрема, данные их испытаний и компактность всей установки говорят в пользу этих машин. О том же говорит приобретение лицензий на них почти всеми ведущими турбостроительными фирмами. Изготавливались такие турбины и в нашей стране. Последние турбины такого рода были изготовлены во время Второй мировой войны. Однако быстрое развитие сетей высоковольтных линий по всей стране, диспетчеризация снабжения электроэнергией всей страны, переброска излишней электроэнергии с Востока на Запад и обратно заставили остановить эксплуатацию всех малых и средних паровых турбин, а развивать только мощные, мегаваттные. Так к концу 70-х годов XX века энергетики уже забыли, что такое турбина Юнгстрема.
Новое - это хорошо забытое старое В начале 1980-х годов я пришёл к выводу, что дальнейшую энергетику нужно осуществлять паровыми турбинами, и, когда увидел схему и описание турбины Юнгстрема, понял - это именно то, что нужно. Мне пришлось самостоятельно изучить паровые турбины, а после этого разработать и рассчитать «турбину Юнгстрема». Большую помощь в этом мне оказал ведущий инженер-теплотехник ЗАО «ЛМЗ-Инжиниринг» к.т.н. Сергей Михайлович Ланговой. Позднее мною были получены патенты на «Турбину без выходного вала» (патент №2156864) и «Радиальную турбомашину» (патент №2189450). Предложенные турбомашины, как и турбина Юнгстрема, имеют колёса встречного вращения, но не имеют выходных валов. Генераторы располагаются внутри самой турбины, при этом магниты ротора генератора крепятся к самому колесу. Магниты одного генератора крепятся к одному колесу, магниты второго - к другому. Катушки статора генераторов крепятся к корпусу турбины. Каждое колесо с ротором своего генератора вращается в подшипниках на статоре, которым является неподвижная труба. По этой трубе и осуществляется подвод пара к колёсам турбины. Подобная конструкция, сохраняя все преимущества турбины Юнгстрема, позволяет существенно уменьшить потери пара и соответственно - увеличить внутренний кпд турбины. Существенно уменьшаются также габариты и вес турбомашины. Разработанные турбомашины могут быть изготовлены на мощности от 100 кВт и выше, при кпд получения электроэнергии от 25 % (на самых малых мощностях) до 30-35 % (при мощности 500 кВт и выше). Но, принимая во внимание возможность использования при этом существующих паровых котлов малой мощности, кпд которых в настоящее время доходит до 90 % и выше, а также использование тепла конденсации пара для отопления жилья, общий кпд использования энергии топлива может достичь 90 %. При этом вредные выбросы будут по сравнению с существующими энергоустановками существенно уменьшены, а потери тепла составят всего несколько ватт на каждый киловатт полезно используемой энергии. А. Ф. Исачкин В восьмидесятом выпуске читайте: Бесконтактные вентильные электродвигатели
|
Всем известно, что на Земле сейчас очень плохая экологическая обстановка и виновен в этом сам человек. Интенсивное развитие промышленности и автомобилестроения привело к тому, что в окружающую среду ежегодно выбрасывается более 270 млн. тонн углекислого газа, более 70 млн. тонн различных углеводородов, более 175 млн. тонн двуокиси серы, более 60 млн. тонн окислов азота и т. д. Если эта тенденция будет продолжаться и эффективные меры против загрязнения не будут приняты, то через два десятилетия годовые выбросы углекислого газа в атмосферу достигнут 4,3 млрд., сернистого газа - 335 млн., азотных соединений 180 млн. тонн. Количество сточных вод превысит 15000 млрд., а объемы твердых отходов достигнут 15
млрд. тонн.
| http://subscribe.ru/
E-mail: ask@subscribe.ru |
Отписаться
Убрать рекламу |
| В избранное | ||
