|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Tua bin thủy điện. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Tua bin - một động cơ quay với quá trình làm việc liên tục và chuyển động quay của cơ thể làm việc (rôto), chuyển đổi động năng và / hoặc nội năng của chất lỏng làm việc (hơi, khí, nước) thành công cơ học. Phản lực của chất lỏng làm việc tác động lên các cánh cố định xung quanh chu vi của rôto và khiến chúng chuyển động. Nó được sử dụng làm ổ đĩa cho máy phát điện tại các nhà máy nhiệt điện, hạt nhân và thủy điện, là một phần không thể thiếu của các ổ đĩa cho vận tải đường biển, đường bộ và đường hàng không, cũng như truyền động thủy động lực học, máy bơm thủy lực.
Trong lịch sử loài người, động cơ nước luôn đóng một vai trò đặc biệt. Trong nhiều thế kỷ, các loại máy nước khác nhau đã là nguồn năng lượng chính trong sản xuất. Sau đó, sự phát triển của động cơ nhiệt (và sau đó là động cơ điện) đã thu hẹp đáng kể phạm vi ứng dụng của chúng. Tuy nhiên, ở bất kỳ nơi nào có nguồn tài nguyên thủy điện rẻ (dòng chảy xiết, thác nước hoặc sông chảy xiết), động cơ nước có thể được ưa chuộng hơn tất cả các loại động cơ khác, vì thiết kế rất đơn giản, không cần nhiên liệu và có giá thành tương đối cao. hiệu quả. Sau khi tuabin nước hiệu suất rất cao được phát minh vào nửa đầu thế kỷ XNUMX, thủy điện đã trải qua một kiểu tái sinh. Với sự khởi đầu của điện khí hóa, việc xây dựng các nhà máy thủy điện bắt đầu trên khắp thế giới, tại đó các máy phát điện nhận được sự truyền động của chúng từ các tuabin thủy lực mạnh mẽ với nhiều kiểu dáng khác nhau. Và ngày nay, hydroturbines chiếm một phần lớn sản lượng điện của thế giới. Do đó, thiết bị tuyệt vời này đúng là một trong những phát minh vĩ đại nhất. Tua bin nước phát triển từ guồng nước, và trước khi nói về thiết bị của nó, cần nói đôi lời về guồng nước. Như đã nói, những guồng nước đầu tiên bắt đầu được sử dụng trong thời cổ đại. Theo thiết kế, chúng được chia thành lỗ đáy (hoặc nước thịt) và lỗ trên cùng (hoặc số lượng lớn). Các bánh xe dưới cùng là loại động cơ nước đơn giản nhất. Họ không yêu cầu xây dựng kênh mương hay đập nước cho mình, nhưng đồng thời lại cho hiệu quả thấp nhất, vì công việc của họ dựa trên một nguyên tắc khá bất lợi. Nguyên tắc này là nước chảy dưới bánh xe va đập vào các cánh quạt, khiến chúng quay. Vì vậy, chỉ có lực của áp lực nước được sử dụng trong các bánh xe đổ. Từ quan điểm năng lượng, bánh xe lấp đầy hợp lý hơn, trong đó trọng lượng của nước rơi xuống cũng được sử dụng.
Thiết bị làm đầy bánh xe cũng rất đơn giản. Một hàng xô được gắn vào vành của một bánh xe lớn hoặc trống. Nước từ trên máng xối được đổ vào gáo phía trên. Chiếc xô chứa đầy nước trở nên nặng hơn, rơi xuống và kéo theo toàn bộ vành xe. Bánh xe bắt đầu quay. Chiếc gầu tiếp theo thế chỗ cho bánh xe hạ xuống. Anh ta cũng bị lấp đầy bởi dòng nước chảy liên tục và bắt đầu chìm xuống. Vào vị trí của nó là thứ ba, sau đó là thứ tư, v.v. Khi xô đến đáy của vành, nước đổ ra khỏi chúng. Ceteris paribus, sức mạnh của bánh xe xuyên trên cao hơn bánh xe xuyên dưới, nhưng bánh xe này có kích thước lớn và tốc độ quay thấp. Ngoài ra, để chúng hoạt động hiệu quả, cần phải tạo ra một lượng nước đáng kể, nghĩa là xây dựng kênh, đập và các công trình đắt tiền khác.
Bất kỳ bánh xe nước nào cũng được gắn trên một trục quay cùng với bánh xe, và từ đó chuyển động quay được truyền xa hơn đến máy mà chúng muốn đưa vào hoạt động. Trong thời cổ đại và thời Trung cổ, những động cơ như vậy được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, nơi chúng đặt trong búa chuyển động, ống thổi, máy bơm, máy dệt và các cơ cấu khác. Có vẻ như trong suốt lịch sử hàng thế kỷ về sự tồn tại của bánh xe nước, những người thợ cơ khí đã học được mọi thứ về chúng. Và những gì có thể là mới trong thiết kế cũ này? Tuy nhiên, nó chỉ ra rằng nó là có thể. Năm 1750, Segner người Hungary, làm việc tại Đại học Göttingen, đã đưa ra một ý tưởng hoàn toàn mới về động cơ nước, cùng với áp suất và trọng lượng, nó cũng sử dụng phản lực do dòng nước tạo ra.
Nước từ trên cao chảy vào một bình nối với một trục, ở đáy có các ống hình chữ thập với các đầu được uốn cong về một phía. Nước chảy ra qua chúng, và phản lực kết quả tác động vào cả bốn ống theo cùng một hướng, làm cho toàn bộ bánh xe quay. Đây là một khám phá cực kỳ tài tình, tuy nhiên, nó không nhận được bất kỳ ứng dụng thực tế nào ở dạng này, nhưng đã khơi dậy sự quan tâm sống động của một số nhà toán học và kỹ sư. Nhà toán học vĩ đại người Đức Euler là một trong những người đầu tiên hưởng ứng tính mới này, ông đã cống hiến một số công trình của mình cho việc nghiên cứu bánh xe Segner. Trước hết, Euler chỉ ra những thiếu sót trong thiết kế của Segner, đồng thời lưu ý rằng hiệu suất thấp của bánh xe là kết quả của việc thất thoát năng lượng không hợp lý. Ông viết thêm rằng những tổn thất này có thể giảm đáng kể nếu ý tưởng về một động cơ mới được hiện thực hóa đầy đủ hơn. Những tổn thất đáng kể xảy ra, trước hết, khi nước xâm nhập vào bánh xe do sự thay đổi mạnh về hướng và tốc độ của dòng nước (năng lượng được sử dụng ở đây khi va chạm). Nhưng chúng có thể giảm đi nếu nước được đưa đến bánh xe theo hướng quay với tốc độ quay này. Cũng có những tổn thất ở lối ra, vì một phần năng lượng được mang đi theo vận tốc thoát ra của nước. Lý tưởng nhất là nước nên cung cấp cho bánh xe tốc độ tối đa. Để làm được điều này, Euler đề xuất thay thế các ống ra ngang bằng các ống cong đi từ trên xuống dưới. Sau đó, không cần phải tạo lỗ để thoát nước từ bên cạnh nữa, vì có thể chỉ cần để hở đầu dưới của ống đã đóng. Euler dự đoán rằng trong tương lai các máy thủy lực kiểu mới này (thực chất là tuabin thủy lực, nhưng bản thân tên gọi này vẫn chưa được sử dụng) sẽ có hai bộ phận: một cánh dẫn hướng cố định, qua đó nước sẽ chảy vào bên dưới. bánh xe quay, là cơ quan làm việc của máy. Bất chấp những nhận xét được đưa ra, Euler đánh giá cao phát minh của Segner và cho rằng ông đã mở ra một con đường mới cho sự phát triển của động cơ thủy lực, vốn được định sẵn cho một tương lai tuyệt vời. Tuy nhiên, cả bánh xe Segner và công việc của Euler đều đi trước thời đại. Trong bảy mươi năm sau đó, không ai cố gắng cải tiến bánh xe Segner phù hợp với nhận xét của Euler. Sự quan tâm đến chúng trong quý đầu tiên của thế kỷ 70 đã được hồi sinh bởi công trình của nhà toán học người Pháp Poncelet, người đã đề xuất một loại bánh xe rót được thiết kế mới đặc biệt. Hiệu suất của bánh xe Poncelet đạt XNUMX%, điều này hoàn toàn không thể đạt được đối với các loại động cơ nước khác.
Bí quyết thành công là các cánh của bánh xe có hình bán nguyệt đặc biệt, để nước được cung cấp đi vào chúng theo hướng cong của chúng, đi qua một số khoảng cách lên trên lưỡi và sau đó hạ xuống, đi ra ngoài. Trong điều kiện như vậy, tác động của nước lên các cánh ở cửa ra vào, nơi mà một phần đáng kể năng lượng của tia nước thường bị mất đi, hoàn toàn bị loại bỏ. Phát minh của Poncelet là một bước tiến quan trọng đối với tuabin nước. Để con đường này được hoàn thành đến cùng, phần tử thứ hai của tuabin, được mô tả bởi Euler, đã bị thiếu - cánh dẫn hướng. Lần đầu tiên, Giáo sư Burden áp dụng một cánh dẫn hướng vào bánh xe nước vào năm 1827. Ông là người đầu tiên gọi chiếc xe của mình là tuabin (từ tiếng Latinh turbo - quay nhanh), sau đó định nghĩa này được sử dụng. Năm 1832, tuabin thủy lực thực tế đầu tiên được tạo ra bởi kỹ sư người Pháp Fourneuron.
Tuabin của anh ta bao gồm hai bánh đồng tâm nằm đối diện nhau: một bên trong, đứng yên, là một cánh dẫn hướng và một bên ngoài có các cánh cong a, là bánh tuabin đang làm việc. Nước vào tuabin từ trên cao qua một đường ống quấn quanh trục tuabin và rơi xuống các cánh dẫn hướng. Các cánh này buộc nước chuyển động theo một đường cong, do đó nó chảy theo hướng ngang vào các cánh của bánh tua-bin mà không bị va chạm, dọc theo toàn bộ chu vi bên trong của nó, cung cấp cho tất cả năng lượng của nó, và sau đó chảy đều dọc theo chu vi bên trong của nó. Nước thải mới vào và nước thải không bao giờ trộn lẫn với nhau. Bánh tuabin được nối chắc chắn với trục thẳng đứng D, qua đó truyền chuyển động. Hiệu suất của tuabin Furneuron đạt 80%. Thiết kế do ông tạo ra có tầm quan trọng lớn đối với lịch sử chế tạo tuabin sau này. Tin đồn về phát minh tuyệt vời này nhanh chóng lan truyền khắp châu Âu. Các chuyên gia-kỹ sư từ nhiều quốc gia trong vài năm đã đến một nơi xa xôi trong Rừng Đen để kiểm tra tuabin Furneuron hoạt động ở đó như một điểm thu hút lớn. Chẳng bao lâu nữa, tuabin đã được chế tạo trên khắp thế giới. Việc chuyển đổi sang tuabin là một thay đổi mang tính cách mạng trong lịch sử của động cơ thủy lực. Ưu điểm của chúng so với guồng nước cũ là gì? Trong phần mô tả ngắn gọn ở trên về tuabin Furneuron, rất khó để nhìn thấy bánh xe Segner. Trong khi đó, nó cũng dựa trên nguyên lý sử dụng chuyển động phản lực của tia nước (đó là lý do tại sao loại tuabin này sau này được gọi là phản lực). Chỉ là Furneuron đã cẩn thận xem xét tất cả các nhận xét của Euler và sử dụng kinh nghiệm của chính mình với tư cách là một kỹ sư thủy lực. Tua bin Furneuron khác với guồng nước ở một số điểm chính. Trong bánh xe nước, nước vào và ra ở cùng một nơi. Do đó, cả tốc độ và hướng chuyển động của nước trong cánh bánh xe đều khác nhau tại các thời điểm khác nhau - bánh xe, vì nó, đã tiêu tốn một lượng công suất hữu ích của nó để liên tục vượt qua sức cản của phản lực. Trong tuabin Furneuron, nước từ thiết bị dẫn hướng đi vào một cạnh của cánh bánh xe, đi dọc theo cánh và chảy xuống từ phía bên kia của nó. Kết quả là nước trong tuabin không dừng lại, không đổi hướng dòng chảy của nó sang hướng ngược lại, và chảy liên tục từ cửa vào đến các mép cửa ra. Tại mỗi điểm của các lưỡi dao, tốc độ của nó giống nhau về hướng và chỉ khác nhau về độ lớn. Kết quả là tốc độ quay của tuabin về mặt lý thuyết chỉ phụ thuộc vào tốc độ của nước, và do đó tuabin có thể quay nhanh hơn bánh xe nước thông thường vài chục lần. Một sự khác biệt thuận lợi khác giữa tuabin là nước đồng thời đi qua tất cả các cánh của bánh xe, và trong bánh xe nước - chỉ qua một số. Kết quả là, năng lượng của tia nước được sử dụng trong tuabin đầy đủ hơn nhiều so với bánh xe nước, và kích thước của nó ở cùng một công suất nhỏ hơn vài lần. Trong những năm tiếp theo, một số loại hydroturbine chính đã được phát triển. Không đi vào chi tiết ở đây, chúng ta lưu ý rằng tất cả các tuabin của thế kỷ XNUMX có thể được chia thành hai loại chính: máy bay phản lực và máy bay phản lực. Tua bin phản lực, như đã đề cập, là một bánh xe Segner cải tiến. Nó có một bánh tua-bin gắn trên một trục, với các cánh cong đặc biệt.
Bánh xe này chứa trong chính nó hoặc được bao quanh bởi một cánh dẫn hướng. Sau đó là một bánh xe cố định với các cánh dẫn hướng. Nước tràn xuống qua thiết bị dẫn hướng và bánh tuabin, với các cánh của cánh của dòng nước thứ nhất hướng nước vào các cánh của thứ hai. Khi đổ, nước ép lên các cánh quạt và làm quay bánh xe. Từ trục, chuyển động quay được truyền xa hơn tới một số thiết bị (ví dụ, máy phát điện). Tua bin phản lực hóa ra rất tiện lợi khi áp suất nước thấp, nhưng có thể tạo ra độ sụt từ 10-15 m. Chúng đã trở nên rất phổ biến vào thế kỷ XNUMX. Tua bin phản lực là một loại tuabin thông thường khác. Thiết bị cơ bản của họ là một tia nước dưới áp suất mạnh đập vào các cánh bánh xe và điều này làm cho nó quay. Sự tương đồng của tuabin phản lực với bánh dưới là rất lớn. Nguyên mẫu của những tuabin như vậy xuất hiện vào thời Trung cổ, có thể được suy ra từ một số hình ảnh của thời đó. Năm 1884, kỹ sư người Mỹ Pelton đã cải tiến đáng kể tuabin phản lực bằng cách tạo ra một thiết kế cánh quạt mới. Trong bánh xe này, các cánh trơn của tuabin phản lực cũ được thay thế bằng những cánh đặc biệt do ông sáng chế, có dạng hai chiếc thìa được nối với nhau. Do đó, các lưỡi kiếm hóa ra không bằng phẳng, mà lõm xuống, với một đường gân sắc ở giữa. Với sự sắp xếp các cánh quạt như vậy, công của nước gần như hoàn toàn phụ thuộc vào chuyển động quay của bánh xe, và chỉ một phần rất nhỏ của nó bị lãng phí một cách vô ích.
Nước đến tuabin Pelton đi qua một đường ống đến từ một con đập hoặc thác nước. Nơi có nhiều nước, ống được làm dày, và nơi có ít nước, ống mỏng hơn. Ở cuối đường ống có một đầu, hoặc vòi, từ đó nước thoát ra theo dòng chảy mạnh. Máy bay phản lực đập vào các cánh hình thìa của bánh xe, cạnh sắc của lưỡi cắt làm đôi, nước đẩy các cánh quạt về phía trước, và bánh tuabin bắt đầu quay. Nước thải chảy theo đường ống thoát ra ngoài. Một bánh xe có các cánh và một vòi phun được bao phủ từ trên cao bằng một lớp vỏ làm bằng gang hoặc sắt. Với lực ép mạnh, bánh xe Pelton quay với tốc độ lớn, có thể lên đến 1000 vòng / phút. Nó thuận tiện ở chỗ có thể tạo ra một áp lực mạnh của nước. Hiệu suất của tuabin Pelton rất cao và đạt tới 85%, đó là lý do tại sao nó được sử dụng rộng rãi. Sau khi hệ thống truyền tải dòng điện trên một khoảng cách xa được phát triển vào những năm 80 của thế kỷ XNUMX và có thể tập trung sản xuất điện vào các "nhà máy điện" - nhà máy điện, một kỷ nguyên mới đã bắt đầu trong lịch sử chế tạo tuabin. Cùng với máy phát điện, tuabin đã trở thành công cụ đắc lực mà con người sử dụng để phục vụ cho sức mạnh khổng lồ ẩn chứa trong các dòng sông và thác nước. Tác giả: Ryzhov K.V.
▪ Xe máy
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Các thiết bị mới của Buffalo ▪ Dọn dẹp trong một căn phòng mới sơn ▪ Trình tự trình tự DNA bỏ túi
▪ phần của trang web Thợ điện. PTE. Lựa chọn bài viết ▪ bài báo Lunin Mikhail Sergeevich. câu cách ngôn nổi tiếng ▪ bài viết Nelson đã đeo băng bịt mắt ở mắt nào? đáp án chi tiết ▪ bài viết Tiền tố để kiểm tra pin. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này