Գոլորշային տուրբինի պատմությունը: Engineeringարտարագիտության հրաշքը կամ տուրբինների գյուտի պատմությունը

Նիկոլայ Ալեքսանդրով

Իզուր չէ, որ տասնիններորդ դարը կոչվեց գոլորշու դար: Գոլորշի շարժիչի գյուտով իսկական հեղափոխություն տեղի ունեցավ արդյունաբերության, էներգետիկայի և տրանսպորտի բնագավառում: Այժմ հնարավոր է մեխանիզացնել աշխատանքը, որը նախկինում պահանջում էր չափազանց շատ մարդկային ձեռքեր: Երկաթուղիները կտրուկ ընդլայնել են ցամաքով ապրանքների փոխադրման հնարավորությունները: Հսկայական նավեր են ուղևորվել դեպի ծով, որոնք ունակ են շարժվել քամու դեմ և երաշխավորել ապրանքների ժամանակին առաքումը: Արդյունաբերական արտադրության ընդլայնումը էներգետիկ արդյունաբերության առջև խնդիր է դրել ամեն կերպ բարձրացնել շարժիչների հզորությունը: Այնուամենայնիվ, սկզբում ամենևին էլ բարձր հզորությունը չէր, որ առաջացրեց գոլորշու տուրբինը ...

Հիդրավլիկ տուրբինը, որպես ջրի պոտենցիալ էներգիան պտտվող լիսեռի կինետիկ էներգիայի վերածելու սարք, հայտնի է հնագույն ժամանակներից: Գոլորշային տուրբինի պատմությունը նույնքան երկար է, քանի որ առաջին նախագծերից մեկը հայտնի է որպես «Հերոնի տուրբին» և թվագրվում է մ.թ.ա. Այնուամենայնիվ, մենք անմիջապես նկատում ենք, որ մինչև 19-րդ դար գոլորշու շարժիչով տուրբինները ավելի շուտ տեխնիկական հետաքրքրություններ էին, խաղալիքներ, քան արդյունաբերականորեն կիրառելի իրական սարքեր:

Եվ միայն Եվրոպայում արդյունաբերական հեղափոխության սկզբնավորմամբ, Դ.Վաթի գոլորշու շարժիչի համատարած գործնական ներդրումից հետո, գյուտարարները սկսեցին ուշադիր նայել գոլորշու տուրբինին, այսպես ասած, «սերտորեն»: Գոլորշի տուրբինի ստեղծումը պահանջում էր գոլորշու ֆիզիկական հատկությունների և դրա հոսքի օրենքների խոր իմացություն: Դրա արտադրությունը հնարավոր դարձավ միայն մետաղների հետ աշխատելու բավականաչափ բարձր մակարդակի տեխնոլոգիայով, քանի որ առանձին մասերի արտադրության և տարրերի ամրության պահանջվող ճշգրտությունը զգալիորեն ավելի բարձր էր, քան գոլորշու շարժիչի դեպքում:

Ի տարբերություն գոլորշու շարժիչի, որն աշխատանք է կատարում ՝ օգտագործելով գոլորշու պոտենցիալ էներգիան և, մասնավորապես, դրա առաձգականությունը, գոլորշու տուրբինը օգտագործում է գոլորշու ինքնաթիռի կինետիկ էներգիան ՝ այն վերածելով լիսեռի պտտվող էներգիայի: Waterրային գոլորշու ամենակարեւոր առանձնահատկությունը դրա բարձր հոսքն է մեկ միջավայրից մյուսը, նույնիսկ ճնշման համեմատաբար փոքր անկմամբ: Այսպիսով, 5 կգֆ / մ 2 ճնշման դեպքում անոթից մթնոլորտ հոսող գոլորշու շիթը ունի մոտ 450 մ / վ արագություն: Անցյալ դարի 50 -ական թվականներին պարզվել է, որ գոլորշու կինետիկ էներգիայի արդյունավետ օգտագործման համար տուրբինների շեղբերների ծայրամասային արագությունը ծայրամասում պետք է լինի փչող ինքնաթիռի արագության առնվազն կեսը, հետևաբար ՝ շառավղով 1 մ տուրբինի շեղբերից անհրաժեշտ է պահպանել շուրջ 4300 պտույտ / րոպե պտտման արագություն: ... 19 -րդ դարի առաջին կեսի տեխնոլոգիան չգիտեր առանցքակալներ, որոնք կարող էին երկար ժամանակ դիմանալ նման արագություններին: Իր սեփական գործնական փորձի հիման վրա Դ. Ուոթը սկզբունքորեն անհասանելի է համարել մեքենայի տարրերի շարժման նման մեծ արագությունները, և ի պատասխան նախազգուշացման այն վտանգի մասին, որ տուրբինը կարող է ստեղծել իր կողմից հորինված գոլորշու շարժիչ, նա պատասխանեց. Կարո՞ղ ենք խոսել մրցակցության մասին, եթե Աստծո օգնությամբ աշխատանքային մասերը չեն կարող շարժվել վայրկյանում 1000 ոտնաչափ արագությամբ »:

Այնուամենայնիվ, ժամանակն անցավ, տեխնիկան բարելավվեց, և գոլորշու տուրբինի գործնական կիրառման ժամը հարվածեց: Նախնադարյան գոլորշու տուրբիններն առաջին անգամ օգտագործվել են Միացյալ Նահանգների արևելքում գտնվող սղոցարաններում 1883-1885 թվականներին: շրջանաձեւ սղոցներ քշել: Գոլորշին մատակարարվում էր առանցքի միջոցով, այնուհետև, ընդլայնվելով, ուղղվում էր խողովակների երկայնքով ճառագայթային ուղղությամբ: Խողովակներից յուրաքանչյուրն ավարտվում էր կոր ծայրով: Այսպիսով, նախագծման մեջ նկարագրված սարքը շատ մոտ էր Հերոնի տուրբինին, ուներ ծայրահեղ ցածր արդյունավետություն, բայց ավելի հարմար էր արագընթաց սղոցներ վարելու համար, քան գոլորշու շարժիչն իր մխոցի մխոցավոր շարժումով: Բացի այդ, գոլորշու ջեռուցման համար, այն ժամանակվա հասկացությունների համաձայն, օգտագործվել է թափոնների վառելիք `սղոցարանի թափոններ:

Այնուամենայնիվ, այս առաջին ամերիկյան գոլորշու տուրբինները լայնորեն չօգտագործվեցին: Նրանց ազդեցությունը տեխնոլոգիայի հետագա պատմության վրա գործնականում բացակայում է: Ինչ չի կարելի ասել ֆրանսիական ծագմամբ շվեդ դե Լավալի գյուտերի մասին, որի անունը այսօր հայտնի է շարժիչի ցանկացած օպերատորի:

Կառլ-Գուստավ-Պատրիկ դե Լավալ

Դե Լավալի նախնիները հուգենոտներ էին, ովքեր ստիպված էին 16 -րդ դարի վերջին գաղթել Շվեդիա ՝ իրենց հայրենիքում հետապնդումների պատճառով: Կառլ-Գուստավ-Պատրիկը (անունը Գուստավ համարվում էր «հիմնականը») ծնվել է 1845 թվականին և ստացել գերազանց կրթություն ՝ ավարտելով տեխնոլոգիական ինստիտուտը և Ուփսալայի համալսարանը: 1872 թվականին դե Լավալը սկսեց աշխատել որպես քիմիական տեխնոլոգիայի և մետալուրգիայի ինժեներ, բայց շուտով հետաքրքրվեց կաթի արդյունավետ տարանջատիչ ստեղծելու խնդրով: 1878 թվականին նրան հաջողվեց մշակել տարանջատիչ նախագծի հաջող տարբերակ, որը լայն տարածում գտավ; Ստացված հասույթը Գուստավն օգտագործել է գոլորշու տուրբինի վրա աշխատանքներ սկսելու համար: Դա անջատիչն էր, որը խթան հաղորդեց նոր սարքին, քանի որ դրա համար անհրաժեշտ էր մեխանիկական շարժիչ, որը կարող էր ապահովել առնվազն 6000 պտույտ / րոպե պտտման արագություն:

Բոլոր տեսակի բազմապատկիչների օգտագործումից խուսափելու համար դե Լավալն առաջարկեց տարանջատիչ թմբուկը տեղադրել ամենահեշտ ռեակտիվ տուրբինով նույն լիսեռի վրա: 1883 թվականին այս դիզայնի համար վերցվեց անգլերեն արտոնագիր: Դե Լավալը այնուհետև շարունակեց զարգացնել մեկ փուլով ակտիվ տուրբին, և արդեն 1889 թվականին նա ստացավ ընդլայնվող վարդակի արտոնագիր (և այսօր «Laval nozzle» տերմինը տարածված է), ինչը թույլ է տալիս նվազեցնել գոլորշու ճնշումը և արագությունը հասցնել գերձայնայինի: Կարճ ժամանակ անց Գուստավին հաջողվեց հաղթահարել այլ խնդիրներ, որոնք առաջացել էին աշխատունակ ակտիվ տուրբինի արտադրության ժամանակ: Այսպիսով, նա առաջարկեց օգտագործել ճկուն լիսեռ ՝ հավասար դիմադրության սկավառակ, և մշակեց սկավառակի շեղբերն ամրացնելու միջոց:

1893 թվականին Չիկագոյի միջազգային ցուցահանդեսում ներկայացվեց 5 ձիաուժ հզորությամբ դե Լավալ տուրբին: պտտման արագությամբ 30,000 պտույտ / րոպե: Պտտման հսկայական արագությունը կարևոր տեխնիկական ձեռքբերում էր, բայց միևնույն ժամանակ այն դարձավ այդպիսի տուրբինի Աքիլեսյան գարշապարը, քանի որ գործնական օգտագործման համար այն ենթադրում էր էլեկտրակայանում նվազեցման հանդերձանքի ներառում: Այն ժամանակ փոխանցման տուփերը պատրաստվում էին հիմնականում մեկ աստիճանի, հետևաբար, մեծ հանդերձանքի տրամագիծը հաճախ մի քանի անգամ ավելի մեծ էր, քան բուն տուրբինի չափը: Gearանգվածային հանդերձանքի նվազեցման շարժակների անհրաժեշտությունը կանխեց դե Լավալ տուրբինների համընդհանուր ընդունումը: Ամենամեծ միափուլ տուրբինը ՝ 500 ձիաուժ հզորությամբ: ուներ գոլորշու սպառում 6 ... 7 կգ / ժամ

Լավալի աշխատանքի հետաքրքիր առանձնահատկությունը կարելի է համարել նրա «մերկ էմպիրիզմը». Նա ստեղծել է բավականին աշխատող շինություններ, որոնց տեսությունը հետագայում մշակել են ուրիշները: Այսպիսով, չեխ գիտնական Ա.Ստոդոլան հետագայում խորապես ներգրավվեց ճկուն լիսեռի տեսության մեջ, նա համակարգեց նաև հավասար դիմադրության տուրբինային սկավառակների ուժի հաշվարկման հիմնական խնդիրները: Հենց լավ տեսության բացակայությունն էր, որ խանգարեց դե Լավալին հասնել մեծ հաջողությունների, ավելին ՝ նա կախվածություն ունեցող մարդ էր և հեշտությամբ անցնում էր մի թեմայից մյուսը: Անտեսելով գործի ֆինանսական կողմը ՝ այս տաղանդավոր փորձարարը, չհասցնելով իրականացնել այլ գյուտ, արագ հովացավ դրանով ՝ տարվելով նոր գաղափարով: Այլ մարդ էր անգլիացի Չարլզ Պարսոնսը ՝ Լորդ Ռոսի որդին:

Չարլզ Ալջերնոն Պարսոնս

Չարլզ Պարսոնսը ծնվել է 1854 թվականին և դասական անգլերեն կրթություն է ստացել Քեմբրիջի համալսարանից: Նա որպես զբաղմունք ընտրեց մեքենաշինությունը և 1976 թ. -ին սկսեց աշխատել Նյուքասլում գտնվող Արմսթրոնգի գործարանում: Դիզայների տաղանդն ու հնարամտությունը, զուգորդված նրա ծնողների ֆինանսական հնարավորությունների հետ, թույլ տվեցին Պարսոնսին արագ դառնալ սեփական բիզնեսի ղեկավարը: Արդեն 1883 թվականին նա եղել է «Clark, Chapman, Parsons & Co» ֆիրմայի համասեփականատեր, իսկ 1889 թվականին ՝ Գիտոնում սեփական տուրբինների և դինամո գործարանի սեփականատերը:

Պարսոնսը 1884 թվականին կառուցեց ռեակտիվ տիպի առաջին բազմաստիճան գոլորշու տուրբինը: Այն ամենևին նախատեսված չէր համեմատաբար ցածր էներգիայի անջատիչներ վարելու համար, այլ աշխատել էլեկտրական գեներատորի հետ միասին: Այսպիսով, առաջին իսկ քայլից Պարսոնսը ճիշտ կանխատեսեց գոլորշու տուրբինների կիրառման առավել խոստումնալից ոլորտներից մեկը, և ապագայում նա ստիպված չէր սպառողներ փնտրել իր գյուտի համար: Առանցքային ուժը հավասարակշռելու համար գոլորշին մատակարարվում էր տուրբինի լիսեռի կեսին, այնուհետև հոսում դեպի դրա ծայրերը: Առաջին Parsons գոլորշու տուրբինն ուներ ընդամենը 6 ձիաուժ հզորություն: և ենթարկվել է տարբեր թեստերի: Հիմնական դժվարությունները շեղբերների ռացիոնալ ձևավորման և սկավառակում դրանց ամրացման մեթոդների մշակումն էին, ինչպես նաև կնիքների ապահովումը: Արդեն 1887 թվականին թվագրված նախագծում Փարսոնսը օգտագործեց լաբիրինթոսային կնիքներ, ինչը թույլ տվեց անցում կատարել դեպի տուրբիններ ՝ միակողմանի գոլորշու հոսքով: 1889 թվականին կառուցված տուրբինների թիվը գերազանցեց 300 միավորը, դրանց հզորությունը դեռ չէր հասել 100 ձիաուժի: մոտ 5000 պտ / րոպե արագությամբ: Նման տուրբինները հիմնականում օգտագործվում էին էլեկտրական գեներատորներ վարելու համար:

Clark- ի, Chapman- ի, Parsons & Co- ի գործընկերների միջև հարաբերությունները հեռու էին անամպից, և Parsons- ը ստիպված եղավ հեռանալ ՝ թողնելով իր նախկին գործընկերներին և պաշտոնապես ընկերությանը պատկանող հեղինակային իրավունքի մի մասին: Այս առումով նա երկար ժամանակ հրաժարվեց ակտիվ տուրբինների ստեղծումից (պաշտպանված է արտոնագրով) և անցավ ճառագայթային բազմաստիճան տուրբինների զարգացմանը: Կատարելագործելով այս տեսակը ՝ դիզայներին հաջողվել է հասնել տպավորիչ արդյունքների: Այսպիսով, նա նվազեցրեց հատուկ գոլորշու սպառումը 44 -ից մինչև 12,7 կգ / կՎտժ, բայց միևնույն ժամանակ հասկացավ, որ տուրբինի նախորդ առանցքային տիպը դեռ ավելի խոստումնալից էր: 1894 թվականից սկսած, վերականգնելով արտոնագրի իրավունքները, Պարսոնսը նորից սկսեց զբաղվել հենց այդպիսի տուրբիններով:

Իր գործարանում նա փորձեց տուրբինի շեղբերների լայն տեսականի, սակայն բրոնզը հագեցրեց հագեցած և չափավոր գերտաքացված գոլորշու համար, մաքուր պղինձ `բարձր ճնշման մասի համար, և նիկելային բրոնզ` գերտաքացած գոլորշու համար: Բացի այդ, խորը հետազոտություններ են իրականացվել գոլորշու մատակարարման կարգավորիչի ռացիոնալ դիզայն ստեղծելու համար: Theշգրտությունը բարձրացնելու համար Փարսոնսը կիրառեց ընդմիջվող ռելեի սկզբունքը `շփումը նվազեցնելու համար: Parallelուգահեռաբար, կատարվեցին այլ բարելավումներ, որոնք միասին հանգեցրին գոլորշու հատուկ սպառման նվազմանը մինչև 9.2 կգ / կՎտժ ՝ 1896 թվականին արտադրված 400 կՎտ տուրբինի համար:

Իզուր չէ, որ տասնիններորդ դարը կոչվեց գոլորշու դար: Գոլորշի շարժիչի գյուտով իսկական հեղափոխություն տեղի ունեցավ արդյունաբերության, էներգետիկայի և տրանսպորտի բնագավառում: Այժմ հնարավոր է մեխանիզացնել աշխատանքը, որը նախկինում պահանջում էր չափազանց շատ մարդկային ձեռքեր: Երկաթուղիները կտրուկ ընդլայնել են ցամաքային ճանապարհով բեռնափոխադրումների հնարավորությունները: Հսկայական նավեր են ուղևորվել դեպի ծով, որոնք ունակ են շարժվել քամու դեմ և երաշխավորել ապրանքների ժամանակին առաքումը: Արդյունաբերական արտադրության ընդլայնումը էներգետիկ արդյունաբերության առջև խնդիր է դրել ամեն կերպ բարձրացնել շարժիչների հզորությունը: Այնուամենայնիվ, սկզբում ամենևին էլ բարձր հզորությունը չէր, որ առաջացրեց գոլորշու տուրբինը ...

Հիդրավլիկ տուրբինը, որպես ջրի պոտենցիալ էներգիան պտտվող լիսեռի կինետիկ էներգիայի փոխակերպող սարք, հայտնի է հնագույն ժամանակներից: Գոլորշային տուրբինի պատմությունը նույնքան երկար է, քանի որ առաջին նախագծերից մեկը հայտնի է «Հերոնի տուրբին» անունով և թվագրվում է մ.թ.ա. Այնուամենայնիվ, մենք անմիջապես նկատում ենք, որ մինչև 19-րդ դար գոլորշու շարժիչով տուրբիններն ավելի շուտ տեխնիկական հետաքրքրություններ էին, խաղալիքներ, քան արդյունաբերականորեն կիրառելի իրական սարքեր:

Ի տարբերություն գոլորշու շարժիչի, որն աշխատանք է կատարում ՝ օգտագործելով գոլորշու պոտենցիալ էներգիան և, մասնավորապես, դրա առաձգականությունը, գոլորշու տուրբինը օգտագործում է գոլորշու ինքնաթիռի կինետիկ էներգիան ՝ այն վերածելով լիսեռի պտտվող էներգիայի: Waterրային գոլորշու ամենակարեւոր առանձնահատկությունը դրա բարձր հոսքն է մեկ միջավայրից մյուսը, նույնիսկ ճնշման համեմատաբար փոքր անկմամբ: Այսպիսով, 5 կգֆ / մ 2 ճնշման դեպքում անոթից մթնոլորտ հոսող գոլորշու շիթը ունի մոտ 450 մ / վ արագություն: Անցյալ դարի 50 -ական թվականներին պարզվել է, որ գոլորշու կինետիկ էներգիայի արդյունավետ օգտագործման համար տուրբինների շեղբերների շրջագծային արագությունը ծայրամասում պետք է լինի փչող ինքնաթիռի արագության առնվազն կեսը, հետևաբար ՝ շառավիղով 1 մ տուրբինի շեղբերից անհրաժեշտ է պահպանել շուրջ 4300 պտույտ / րոպե պտտման արագություն: ... 19 -րդ դարի առաջին կեսի տեխնոլոգիան չգիտեր առանցքակալներ, որոնք կարող էին երկար ժամանակ դիմանալ նման արագություններին: Իր սեփական գործնական փորձի հիման վրա Դ. Ուոթը սկզբունքորեն անհասանելի է համարել մեքենայի տարրերի շարժման նման մեծ արագությունները, և ի պատասխան նախազգուշացման այն վտանգի մասին, որ տուրբինը կարող է ստեղծել իր կողմից հորինված գոլորշու շարժիչ, նա պատասխանեց. Կարո՞ղ ենք խոսել մրցակցության մասին, եթե Աստծո օգնությամբ աշխատանքային մասերը չեն կարող շարժվել վայրկյանում 1000 ոտնաչափ արագությամբ »:

Այնուամենայնիվ, ժամանակն անցավ, տեխնիկան բարելավվեց, և գոլորշու տուրբինի գործնական կիրառման ժամը հարվածեց: Նախնադարյան գոլորշու տուրբիններն առաջին անգամ օգտագործվել են Միացյալ Նահանգների արևելքում գտնվող սղոցարաններում 1883-1885 թվականներին: շրջանաձեւ սղոցներ քշել: Գոլորշին մատակարարվում էր առանցքի միջոցով, այնուհետև, ընդլայնվելով, ուղղվում էր խողովակների երկայնքով ճառագայթային ուղղությամբ: Խողովակներից յուրաքանչյուրն ավարտվում էր կոր ծայրով: Այսպիսով, նախագծման մեջ նկարագրված սարքը շատ մոտ էր Հերոնի տուրբինին, ուներ ծայրահեղ ցածր արդյունավետություն, բայց ավելի հարմար էր բարձր արագությամբ սղոցներ վարելու համար, քան գոլորշու շարժիչն իր մխոցի մխոցավոր շարժումով: Բացի այդ, գոլորշին տաքացնելու համար, այն ժամանակվա հասկացությունների համաձայն, օգտագործվել է թափոնների վառելիք `սղոցարանի թափոններ:

——————————————————————————–

Կառլ-Գուստավ-Պատրիկ դե Լավալ

Դե Լավալի նախնիները հուգենոտներ էին, ովքեր ստիպված էին 16 -րդ դարի վերջին գաղթել Շվեդիա ՝ իրենց հայրենիքում հետապնդումների պատճառով: Կառլ-Գուստավ-Պատրիկը (անունը Գուստավը համարվում էր «հիմնական») ծնվել է 1845 թվականին և ստացել գերազանց կրթություն ՝ ավարտելով տեխնոլոգիական ինստիտուտը և Ուփսալայի համալսարանը: 1872 թվականին դե Լավալը սկսեց աշխատել որպես քիմիական տեխնոլոգիայի և մետաղագործության ինժեներ, բայց շուտով հետաքրքրվեց կաթի արդյունավետ տարանջատիչ ստեղծելու խնդրով: 1878 թվականին նրան հաջողվեց մշակել տարանջատիչ նախագծի հաջող տարբերակ, որը լայն տարածում գտավ; Ստացված հասույթը Գուստավն օգտագործել է գոլորշու տուրբինի վրա աշխատանքներ սկսելու համար: Դա անջատիչն էր, որը խթան հաղորդեց նոր սարքին, քանի որ դրա համար անհրաժեշտ էր մեխանիկական շարժիչ, որը կարող էր ապահովել առնվազն 6000 պտույտ / րոպե պտտման արագություն:

Բոլոր տեսակի բազմապատկիչների օգտագործումից խուսափելու համար դե Լավալն առաջարկեց տարանջատիչ թմբուկը տեղադրել ամենահեշտ ռեակտիվ տուրբինով նույն լիսեռի վրա: 1883 թվականին այս դիզայնի համար վերցվեց անգլերեն արտոնագիր: Դե Լավալը այնուհետև շարունակեց զարգացնել մեկ փուլով ակտիվ տուրբին, և արդեն 1889 թվականին նա ստացավ ընդլայնվող վարդակի արտոնագիր (և այսօր «Laval nozzle» տերմինը տարածված է), ինչը թույլ է տալիս նվազեցնել գոլորշու ճնշումը և բարձրացնել դրա արագությունը գերձայնային է: Կարճ ժամանակ անց Գուստավին հաջողվեց հաղթահարել այլ խնդիրներ, որոնք առաջացել էին աշխատունակ ակտիվ տուրբինի արտադրության ժամանակ: Այսպիսով, նա առաջարկեց օգտագործել ճկուն լիսեռ ՝ հավասար դիմադրության սկավառակ և մշակեց սկավառակի շեղբերն ամրացնելու միջոց:

1893 թվականին Չիկագոյի միջազգային ցուցահանդեսում ներկայացվեց 5 ձիաուժ հզորությամբ դե Լավալ տուրբին: պտտման արագությամբ 30,000 պտույտ / րոպե: Պտտման հսկայական արագությունը կարևոր տեխնիկական ձեռքբերում էր, բայց միևնույն ժամանակ այն դարձավ այդպիսի տուրբինի Աքիլեսյան գարշապարը, քանի որ գործնական օգտագործման համար այն ենթադրում էր էլեկտրակայանում նվազեցման հանդերձանքի ներառում: Այն ժամանակ փոխանցման տուփերը պատրաստվում էին հիմնականում մեկ աստիճանի, հետևաբար, մեծ հանդերձանքի տրամագիծը հաճախ մի քանի անգամ ավելի մեծ էր, քան բուն տուրբինի չափը: Gearանր մեխանիզմների նվազեցման մեխանիզմների անհրաժեշտությունը կանխեց դե Լավալ տուրբինների համընդհանուր ընդունումը: Ամենամեծ միափուլ տուրբինը ՝ 500 ձիաուժ հզորությամբ: ուներ գոլորշու սպառում 6 ... 7 կգ / ժ · ժ.

Լավալի աշխատանքի հետաքրքիր առանձնահատկությունը կարելի է համարել նրա «մերկ էմպիրիզմը». Նա ստեղծել է բավականին աշխատող շինություններ, որոնց տեսությունը հետագայում մշակել են ուրիշները: Այսպիսով, չեխ գիտնական Ա. Ստոդոլան հետագայում խորապես ներգրավվեց ճկուն լիսեռի տեսության մեջ, նա համակարգեց նաև հավասար դիմադրության տուրբինային սկավառակների ուժի հաշվարկման հիմնական խնդիրները: Հենց լավ տեսության բացակայությունն էր, որ խանգարեց դե Լավալին հասնել մեծ հաջողությունների, ավելին ՝ նա կախվածություն ունեցող մարդ էր և հեշտությամբ անցնում էր մի թեմայից մյուսը: Անտեսելով գործի ֆինանսական կողմը ՝ այս տաղանդավոր փորձարարը, ժամանակ չունենալով այլ գյուտի իրականացման համար, արագ սառեցրեց նրան ՝ տարվելով նոր գաղափարով: Այլ տեսակի մարդ էր անգլիացի Չարլզ Պարսոնը, Լորդ Ռոսի որդին:

——————————————————————————–

Չարլզ Ալջերնոն Պարսոնս

Չարլզ Պարսոնսը ծնվել է 1854 թվականին և դասական անգլերեն կրթություն է ստացել Քեմբրիջի համալսարանից: Նա որպես մասնագիտություն ընտրեց մեքենաշինությունը և 1976 թ. Սկսեց աշխատել Նյուքասլի Արմսթրոնգի գործարանում: Դիզայների տաղանդն ու հնարամտությունը, զուգորդված նրա ծնողների ֆինանսական հնարավորությունների հետ, թույլ տվեցին Պարսոնսին արագ դառնալ սեփական բիզնեսի ղեկավարը: Արդեն 1883 թվականին նա եղել է «Clark, Chapman, Parsons and Co» ֆիրմայի համասեփականատեր, իսկ 1889 թվականին ՝ Գիտոնում սեփական տուրբինաշինության և դինամոյի գործարանի սեփականատերը:

Clark, Chapman, Parsons & Co գործընկերների միջև հարաբերությունները հեռու էին անամպ լինելուց, և Parsons- ը ստիպված եղավ հեռանալ ՝ թողնելով նախկին գործընկերներին և հեղինակային իրավունքի մի մասին, որը պաշտոնապես պատկանում էր ընկերությանը: Այս առումով նա երկար ժամանակ հրաժարվեց ակտիվ տուրբինների ստեղծումից (պաշտպանված է արտոնագրով) և անցավ ճառագայթային բազմաստիճան տուրբինների զարգացմանը: Կատարելագործելով այս տեսակը ՝ դիզայները կարողացավ հասնել տպավորիչ արդյունքների: Այսպիսով, նա նվազեցրեց հատուկ գոլորշու սպառումը 44 -ից մինչև 12,7 կգ / կՎտժ, բայց միևնույն ժամանակ հասկացավ, որ տուրբինի նախորդ առանցքային տիպը դեռ ավելի խոստումնալից էր: 1894 թվականից սկսած, վերականգնելով արտոնագրի իրավունքները, Պարսոնը կրկին սկսեց զբաղվել հենց այդպիսի տուրբիններով:

Չարլզ Պարսոնսի և նրա աշխատակիցների աշխատանքի շնորհիվ Անգլիան ամբողջ մոլորակից առաջ էր. Եթե այլ երկրներում նրանք միայն ուշադիր նայում էին գոլորշու տուրբիններին, ապա Միացյալ Թագավորությունում նույն 1896 թվականին կառուցված տուրբինների ընդհանուր հզորությունը գերազանցում էր 40,000 ձիաուժը: Բայց մայրցամաքում գերժամանակակից ինժեներները ճանաչել են նոր արտադրանքի կարևորությունը էներգետիկ նպատակներով: 1899 թվականին, նրանցից մեկի ՝ Լինդլիի նախաձեռնությամբ, ով ծառայում էր որպես Ֆրանկֆուրտի գլխավոր ինժեներ, որոշվեց օգտագործել Էլբերֆելդի կառուցվող էլեկտրակայանում 1000 կՎտ հզորությամբ երկու պարսոն տուրբիններ: Գերմանական հպարտությունը վիրավորվեց: Առաջին հերթին, արդյունաբերողները, ովքեր արտադրում էին հզոր գոլորշու շարժիչներ, դժգոհ էին: Այնուամենայնիվ, տուրբինների փորձարկումների արդյունքները, որոնք հրապարակվել են 1900 թվականին, վկայում են ավանդական «գոլորշու շարժիչների» համեմատ օգտագործվող ագրեգատների անվիճելի առավելությունների մասին: Շուտով այն ժամանակվա լավագույն էլեկտրատեխնիկական ընկերություններից մեկը ՝ Brown-Boveri- ն, Բադենում (urյուրիխի մոտ) ձեռք բերեց Parsons տուրբինների արտադրության լիցենզիա:

Ավելին, լիցենզիաներ գնելու առաջարկները սկսեցին աճել ձնագնդի պես. Գերմանացիներից բացի, հետաքրքրություն ցուցաբերեցին իտալացիներն ու ամերիկացիները (մասնավորապես ՝ Վեստինգհաուսը): Եթե 1903 -ին տուրբինի առավելագույն հզորությունը կազմում էր 6500 կՎտ, ապա 1909 -ին կային 10.000 կՎտ հզորությամբ ագրեգատներ, 1915 -ին `20.000 կՎտ, իսկ 1917 -ին` 30.000 կՎտ: Տուրբինները սկսեցին կառուցվել Շվեյցարիայում, Ֆրանսիայում, Ավստրո-Հունգարիայում: Ֆրանսիացի Օ.Ռատոյի եւ ամերիկացի Չ.Կերտիսի անունները հայտնվել են տուրբինների շինարարության «հիմնադիր հայրերի» ընկերությունում: Բայց Պարսոնսը տեխնոլոգիայի պատմության մեջ մտավ որպես առաջին մեծության աստղ: Ի վերջո, բացի զուտ «տուրբինային» խնդիրներից, նա ստանձնեց (և հաջողությամբ լուծեց) նավատորմի մեջ նոր տիպի շարժիչ մտցնելու խնդիրը:

——————————————————————————–

Օֆշորային կաթսաներ և տուրբիններ

19 -րդ դարի վերջում ձևավորվեց ռազմանավերի նոր դաս ՝ կործանիչներ (Արևմուտքում դրանք համապատասխանում են «դիսթրոմ» տերմինին - կործանիչ), որի հիմնական զենքը ուղիղ տորպեդներն էին ՝ հզոր մարտագլխիկով, որն ընդունակ էր ուղարկել հսկայական մարտական նավ մինչև ներքև: Փոքր տեղաշարժով, կործանիչի միակ պաշտպանությունը բարձր արագությունն էր, քանի որ ոչ մի զրահ չէր կարող այն պաշտպանել մահացու ելքից ՝ խոշոր տրամաչափի արկից ուղիղ հարվածի դեպքում: Բնականաբար, կործանիչի չափը մեծացավ, և դարասկզբին դրա տեղաշարժը հասավ 350 ... 500 տոննայի, իսկ էլեկտրակայանի պահանջվող հզորությունը ՝ 5000 ... 8000 ձիաուժ: Նավի վրա մեխանիզմների և վառելիքի զանգվածը կտրուկ աճել է, հետևաբար, կործանիչի բարձր մարտական որակները պահպանելու համար անհետաձգելի անհրաժեշտություն առաջացավ ավելի հզոր բնութագրիչներով ավելի հզոր շարժիչի համար: Եվ այդպիսի շարժիչը հայտնվեց նավի տուրբինի տեսքով:

1894 թվականին Պարսոնսը կառուցեց մի փոքրիկ տուրբինային նավ, իրականում մի նավ, որի տեղաշարժը կազմում էր ընդամենը 44,5 տոննա, սակայն նրա էլեկտրակայանի հզորությունը հասնում էր 2000 ձիաուժի: Նոյեմբերի 27 -ին «Տուրբինիան» գնաց փորձության եւ ... հիասթափեցրեց ստեղծագործողին: Նրա արագությունը ընդամենը 19,7 հանգույց էր, և դիզայները ակնկալում էր ստանալ առնվազն 30: Պատճառը այսպես կոչված պտուտակի սայթաքումն էր, որը հետագայում կոչվեց «կավիտացիա»: Պտուտակների պտտման չափազանց մեծ արագության պատճառով շեղբերների ներծծման կողմում ջրի արագությունը այնքան մեծացավ, որ ճնշումը նվազեց մինչև կրիտիկական, և ջուրը եռաց նորմալ ջերմաստիճանում ՝ վերածվելով գոլորշու: Նման միջավայրում պտուտակը սայթաքեց, կորցրեց շեշտը և արդյունավետությունը: կտրուկ ընկավ:

Տարվա ընթացքում Turbinia- ում փոխարինվել է 9 պտուտակ, սակայն դրա արագությունը չի հասել նախատեսված արժեքին: Հետո Փարսոնը արմատապես փոխեց նավը ՝ դրա մեկ լիսեռի տեղադրումը վերածելով եռահեռանոցի: Յուրաքանչյուր լիսեռի համար շահագործվում էին շարքով միացված բարձր, միջին և ցածր ճնշման տուրբիններ: Լիսեռներն ավարտվում էին երեք պտուտակով, որոնք դասավորված էին մեկը մյուսի հետևում: Առաջին իսկ ելքի ժամանակ թարմացված Turbinia- ն ցույց տվեց 32.8 հանգույց արագություն: 1897 -ին, մի շարք բարելավումներից և կաթսայատան և տուրբինային բլոկի հզորության (KTU) բարձրացումից մինչև 2400 ձիաուժ, այն կարողացավ արագացնել մինչև 34.5 հանգույց: Turbinia- ն աշխարհի ամենաարագ նավն էր:

Նավային տուրբինի առավելությունները ցուցադրելու համար Պարսոնսը որոշեց կատարել արտառոց քայլ ՝ սահմանակից լինելով խուլիգանությանը: Նրա հրամանով, ծովային շքերթի մեկնարկից առաջ, որը համընկնում էր Վիկտորիա թագուհու գահին միանալու 60 -ամյակի հետ, Turbinia- ն չարտոնված վազեց բրիտանական նավատորմի առջև, և անգլիական ամենաարագ կործանիչներից ոչ մեկը չկարողացավ կանգնեցնել լկտի մարդուն: , Ռեզոնանսը շատ նշանակալից ստացվեց. Թերթերը գրեցին սկանդալային միջադեպի մասին, նույնիսկ անգլիական ծովակալն արթնացավ: Սկզբից նա պատվիրեց երկու «դիստրոմ» ՝ չորս առանցքով KTU հզորությամբ ՝ 11,500 ձիաուժ հզորությամբ, որոնք ունակ են նավին ապահովել 31.5 հանգույց պայմանագրային արագությամբ: Հաջորդ քայլը «Ամետիստ» և «Տոպազ» հածանավերն էին ՝ ամբողջովին նույն տիպի, բացառությամբ էլեկտրակայանների: 3050 տոննա տեղաշարժով, Ամեթիստի կաթսայատան և տուրբինային ագրեգատի առավելագույն հզորությունը 13,000 ձիաուժ էր ՝ ապահովելով այն 23,6 հանգույց արագությամբ, իսկ Տոպազի կաթսայատան գործարանը զարգացրեց առավելագույնը 9,600 ձիաուժ, և դրա արագությունը չէր գերազանցում 21,8 հանգույցներ: Եվ, ինչը շատ կարևոր է, «Ամետիստ» -ի վառելիքի հատուկ սպառումը նվազեց արագության բարձրացմամբ, մինչդեռ «Տոպազ» -ի համար այն ուներ նվազագույնը մոտավորապես 14 հանգույց արագությամբ:

Փորձարկման արդյունքների հիման վրա բրիտանացիները արմատական որոշում կայացրին ՝ հիմնական դասերի բոլոր նորակառույց մակերեսային նավերը վերազինել KTU- ով:

Գրեթե միաժամանակ սկսվեց գոլորշու տուրբինների ներդրումը նավաշինության մեջ: Առաջին երկու տուրբինային նավերը կառուցվեցին Անգլիայում Կանադայի համար, իսկ 1906 թվականին տուրբինատրանսատլանտյան «Կարմանիա» -ն մտավ Լիվերպուլ - Նյու Յորք գիծ: Պայմանագրի պայմանների համաձայն ՝ չորս ամսվա ընթացքում նա պետք է նավարկեր կնքված տուրբինային պատյաններով, ինչը բացառում էր դրանց բացումը ոչ միայն վերանորոգման, այլև ստուգման համար: Ինքնաթիռի KTU- ն դիմակայեց նման կոշտ փորձությանը, և 1907 թվականին շահագործման հանձնվեցին ևս երկու տուրբինային նավեր ՝ 38 հազար տոննա տեղաշարժով ՝ «Լուսիտանիա» և «Մավրիտանիա»: Վերջինս, անդրատլանտյան ճանապարհորդության ընթացքում, ցույց տվեց ավելի քան 26 հանգույցի միջին արագություն, այնուհետև անցկացրեց «Ատլանտյան օվկիանոսի կապույտ ժապավենը» `22 տարվա ընթացքում ամենաարագ օվկիանոսային նավարկության պատվավոր մրցանակը:

1913-ին Սանկտ Պետերբուրգի Պուտիլովի գործարանում կառուցվեց «Նովիկ» կործանիչը ՝ եռահեռ KTU- ով ՝ 42,000 ձիաուժ ընդհանուր հզորությամբ: թույլ տվեց նավին արագության համաշխարհային ռեկորդ սահմանել ՝ 37.3 հանգույց:

Միևնույն ժամանակ, տպավորիչ ձեռքբերումները չեն կարող փոխհատուցել գոլորշու տուրբինի ցածր արդյունավետությունը ցածր բեռների դեպքում, ինչը զգալիորեն նվազեցրել է նրա գրավչությունը որպես ծովային շարժիչ: Արագությունը, որով տուրբինային նավերը առավելություն ստացան գոլորշու շարժիչներով նավերի նկատմամբ, կազմում էր 16 ... 18 հանգույց: Այս առումով C. Parsons- ն առաջարկեց տուրբոմեքենայի տեղադրման գաղափարը: Գոլորշի շարժիչն օգտագործվում էր դանդաղ և հետընթաց, իսկ որոշակի կրիտիկական արագությունից բարձր արագությամբ այն անջատվում էր, և գոլորշին մատակարարվում էր տուրբիններին: Նույն տիպի տխրահռչակ «Տիտանիկի» և «Օլիմպիկի» էլեկտրակայանը կազմակերպվել էր այլ կերպ: Այս նավերի վրա կողային լիսեռները պտտվում էին գոլորշու շարժիչներով, իսկ միջինը ՝ տուրբինը, որն օգտագործում էր մեքենաների բալոններում արդեն մշակված գոլորշին:

——————————————————————————–

Գոլորշային տուրբինի էներգիայի հաղթանակը

Երկու մեծ պատերազմների միջև ընկած ժամանակահատվածում էներգետիկ տուրբինների շինարարությունը զարգացավ հիմնականում բարձր ճնշման գոլորշու օգտագործման ուղղությամբ: 1675 կՎտ հզորությամբ առաջին նման տուրբիններից մեկը կառուցվել է Բրաուն-Բովերի գործարանի կողմից բելգիական էլեկտրակայանի համար: Գոլորշու ճնշումը վերցվել է հավասար 50 կգֆ / սմ 2, և դրա ջերմաստիճանը հասել է 440 ... 450 ° C- ի: Լաբիրինթոսի կնիքը չափազանց բարդ և անվստահելի ստացվեց, ուստի դիզայներները բարձր ճնշման տուրբինի առաջին աստիճանը դրեցին քաշի վրա ՝ առանց կրելու:

Շուտով Մանհայմի էլեկտրակայանների համար Բրաուն-Բովերի գործարանը արտադրեց 7000 կՎտ հզորությամբ տուրբին ՝ 160 կգֆ / սմ 2 գոլորշու ճնշմամբ և 430 ° C ջերմաստիճանի պայմաններում: Լանգերբրուգի էլեկտրակայանի համար կառուցված տուրբինի համար գոլորշու պարամետրերը ընտրվեցին նույնիսկ ավելի բարձր ՝ ջերմաստիճանը 450 ° C էր, իսկ ճնշումը ՝ 225 կգֆ / սմ 2: Միացյալ Նահանգներում General Electric- ը նախընտրեց չվտանգել ճնշումը մինչև 84 կգֆ / սմ 2, փոխարենը սկսեց եռանդուն բարձրացնել մեկ միավորի հզորությունը: Այսպիսով, Ford ձեռնարկության համար կառուցված տուրբինը (2 մխոց, 2 առանցք) ուներ 110 մեգավատ հզորություն ՝ 1800 պտ / րոպե լիսեռ արագությամբ: Երեսունականների սկզբին ԱՄՆ -ում շահագործման հանձնվեցին 160 և նույնիսկ 208 մեգավատ հզորությամբ հսկայական գոլորշու տուրբինային կայաններ:

Եվրոպացիները սահմանափակվեցին արդյունաբերական գոլորշու տուրբինների միավորի հզորության զգալիորեն ցածր արժեքներով: «Ամենաթեժներից» մեկը համարվում էր Վիտկովիցեում տեղադրումը, որն ուներ երկու տուրբին, որոնցից մեկը 30 մեգավատ հզորությամբ, իսկ մյուսը `18 մեգավատ: Այս միավորների պտույտի հաճախականությունը ընտրվել է 3000 պտ / րոպե հավասար, ինչը պայմանավորված էր Եվրոպայում ընդունված փոփոխական հոսանքի հաճախականությամբ (50 Հց): Պետք է նշել, որ ԱՄՆ -ում գոլորշու տուրբինները սովորաբար աշխատում էին 1800 կամ 3600 պտույտ / րոպե արագությամբ `60 Հց« ամերիկյան »AC հաճախականության պատճառով:

Էլեկտրական գեներատորի հետ «միացման» հարմարավետությունը ՝ առանց որևէ միջանկյալ շարժակների օգտագործման, պարզվեց, որ գոլորշու տուրբինի չափազանց կարևոր առավելությունն է: Բացի այդ, տուրբինը հեշտությամբ հանդուրժում էր գերբեռնումները, գործնականում չէր յուղոտ գոլորշի (ի տարբերություն գոլորշու շարժիչի) և հեշտությամբ կարգավորելի էր արագության առումով: Համակցված ավելի բարձր արդյունավետության հետ տուրբինները, հատկապես մեծ բեռների դեպքում, այս բոլոր առավելությունները համեմատաբար արագ հանգեցրին էներգետիկ արդյունաբերության և նավաշինության գոլորշու շարժիչի դարաշրջանի ամենուրեք «անկմանը»:

Գոլորշու տուրբինը էլեկտրակայանի հիմնական էներգետիկ տեխնոլոգիական միավորն է, որում գոլորշու ներքին էներգիան, որը պահվում է դրա արտադրության ընթացքում, վերածվում է ռոտորների ռոտացիայի մեխանիկական էներգիայի: Ի տարբերություն գոլորշու շարժիչի, որն անմիջականորեն գոլորշու ներքին էներգիան փոխակերպում է շարժվող մխոցի աշխատանքի `օգտագործելով գոլորշու առաձգականության ուժերը, գոլորշու տուրբինը, օգտագործելով վարդակների շեղբեր, առաջին հերթին գոլորշու ներքին էներգիան վերածում է աշխատանքային հեղուկի կինետիկ էներգիայի: հոսում, իսկ այնուհետև վերջինս պտտվող ռոտորի մեխանիկական էներգիայի մեջ ... «Տուրբին» տերմինը գալիս է ֆրանսիական «տուրբին» բառից, որը ծագել է լատիներեն «turbo» - պտույտից, մեծ արագությամբ պտույտից, որն առաջին անգամ օգտագործել է Հերոն Ալեքսանդրիացին «Էոլիպիլի» շարժման սկզբունքը նկարագրելիս:

Գոլորշի տուրբինի ստեղծումը պահանջում էր գոլորշու ֆիզիկական հատկությունների և դրա հոսքի օրենքների խոր իմացություն: Անհրաժեշտ էր ավարտել թերմոդինամիկայի օրենքների ձևակերպումը և գտնել աշխատանքի ինժեներական նոր լուծումներ `ջրի և գոլորշու ջերմային հատկությունների օգտագործմամբ: Տուրբինի արտադրությունը հնարավոր դարձավ մետաղների հետ աշխատելու տեխնոլոգիաների զարգացման բավական բարձր մակարդակով, քանի որ առանձին մասերի ձեռքբերման պահանջվող ճշգրտությունը և տարրերի ամրությունը պետք է զգալիորեն ավելի բարձր լինեին, քան գոլորշու շարժիչի դեպքում:

Սլովակ ինժեներ և ջեռուցման գիտնական Աուրել Ստոդոլան նշել է, որ գոլորշու տուրբինի մի շարք առավելություններ ներքին այրման շարժիչների և գոլորշու շարժիչների նկատմամբ: Այս առավելություններն են. կարգավորում, համեմատաբար ցածր վերանորոգման ծախսեր: Այսօր ակնհայտ է դարձել մեկ այլ անվիճելի առավելություն `միավորի հսկայական հզորություն, որն այսօր հասնում է մեկուկես միլիոն կիլովատի, ինչը պարզապես անհասանելի է ոչ ներքին այրման շարժիչներում, ոչ գոլորշու շարժիչներում:

Աուրել Ստոդոլան (1859–1942) ավարտել է Բուդապեշտի պոլիտեխնիկական ինստիտուտը 1878 թվականին, իսկ 1յուրիխի բարձրագույն տեխնիկական դպրոցը ՝ 1881 թվականին: 1892-1929 թվականներին - այս ուսումնական հաստատության մեքենաշինության ամբիոնի պրոֆեսոր: Նրա հիմնական աշխատանքները նվիրված են գոլորշու և գազային տուրբինների մասերի ավտոմատ կառավարման, նախագծման և ուժի հաշվարկներին: Ալբերտ Էյնշտեյնը Ստոդոլային տվեց մի շատ հետաքրքիր բնութագիր. 19 -րդ դարում նման բնություններն առավել հաճախ դիմում էին տեխնոլոգիային: Այստեղ, տեխնոլոգիայի մեջ, իր արտահայտությունը գտավ դարի ստեղծագործական ուժը, այստեղ գեղեցկության կրքոտ ծարավը գտավ մարմնավորման ուղիներ, որոնք գերազանցում էին այն ամենին, ինչ կարող էր առաջարկել մի մարդ, ով ծանոթ չէր այս ոլորտին: Ստոդոլայի հզոր ազդակը չի սառչել դասավանդման երկար տարիների ընթացքում և փոխանցվել է աշակերտներին. Նրանց աչքերը փայլում են, երբ խոսքը վերաբերում է ուսուցչին: Ստոդոլայի մեկ այլ ուժեղ կողմը անհանգիստ հետաքրքրասիրությունն է և գիտական մտածողության հազվագյուտ հստակությունը »: Առաջին շոգեգուրբինային շարժիչն արտոնագրվել է ամերիկյան ռազմածովային ինժեներ, ծովակալ Բենջամին Ֆրանկլին Յաթերվուդի (1822–1915) 1857 թվականին: 1870 թվականին կատարված ինժեներական զարգացումներից հետո մի քանի աստիճանի տուրբինների վրա հիմնված մի քանի այդպիսի շոգեգազային կայանքներ տեղադրվեցին ռազմական ֆրեգատների վրա և հնարավորություն տվեցին ապահովել դրանց համեմատաբար բարձր արագությունը (մինչև 33 կմ / ժ): Այնուամենայնիվ, այս PTU- ները չափազանց բարդ էին արտադրության մեջ և ոչ ավելի արդյունավետ (արդյունավետություն 6-8%), քան գոլորշու շարժիչները: 1883-1885թթ. պարզունակ գոլորշու տուրբիններն առաջին անգամ օգտագործվել են Միացյալ Նահանգների արևելքում գտնվող սղոցարաններում `շրջանաձև սղոցներ քշելու համար:

Steamամանակակից գոլորշու տուրբինների ստեղծումը կապված է 19 -րդ դարի նշանավոր ինժեներների `շվեդ Գ. Լավալի և անգլիացի Ս. Պարսոնսի անվան հետ:

Լավալի հիմնական արժանիքն այն է, որ նա կարողացավ ստեղծել տուրբինի հիմնական տարրերը, հասցնել դրանք կատարելության և դրանք միավորել աշխատունակ դիզայնի մեջ, որը շատ առումներով իր ժամանակից տասնյակ տարիներ առաջ էր: Եթե համեմատենք ժամանակակից միափուլ ակտիվ տուրբինն իր մեծ տատիկի հետ, որը ստեղծել է Լավալը (նկ. 3.2), ապա նրանց կհարվածի նրանց նմանությունը: Պարզվում է, որ տեխնոլոգիայի ամենադինամիկ ոլորտներից մեկում կատարելագործման ավելի քան 100 տարվա ընթացքում վարդակների, շեղբերների և տուրբինային սկավառակների ձևերն ընդհանրապես փոքր փոփոխությունների են ենթարկվել: Սա, հավանաբար, աննախադեպ իրադարձություն է տեխնոլոգիայի պատմության մեջ: Ավելին, կառուցվածքի ամրության հետ կապված ցուցանիշ:

Կարլ Գուստավ Պատրիկ դե Լավալ Լավալի (1845-1913) աշխատանքի հետաքրքիր առանձնահատկությունը կարելի է համարել նրա «մերկ էմպիրիզմը». Նա ստեղծել է բավականին աշխատող շինություններ, որոնց տեսությունը հետագայում մշակել են ուրիշները: Այսպիսով, ճկուն լիսեռի տեսությունը հետագայում խորապես ուսումնասիրվեց սլովակ գիտնական Ա. Ստոդոլայի կողմից: Նա համակարգեց նաև հավասար դիմադրության տուրբինային սկավառակների հզորության հաշվարկման հիմնական խնդիրները: Գոլորշային տուրբինների լավ տեսության բացակայությունն էր, որ խանգարեց Լավալին հասնել մեծ հաջողությունների, և բացի այդ, նա կախվածություն ունեցող մարդ էր և հեշտությամբ անցնում էր մի թեմայից մյուսը: Անտեսելով գործի ֆինանսական կողմը ՝ այս տաղանդավոր փորձարարը, չհասցնելով իրականացնել այլ գյուտ, արագ հովացավ դրանով ՝ տարվելով նոր գաղափարով:

Անգլիացի ինժեներ Չարլզ Ալջերնոն Պարսոնսը (1854-1931) այլ տեսակի մարդ էր: Նրա բազմաստիճան ռեակտիվ տուրբինում (նկ. 3.3) գոլորշու ընդլայնումը տեղի է ունեցել վարդակների (ստացիոնար) և աշխատանքային (պտտվող) ցանցերի մի քանի փուլով: Դրա շնորհիվ հնարավոր դարձավ մեքենայի շահագործումը զգալիորեն ավելի ցածր, քան Լավալ տուրբինում, գոլորշու արագությունները վարդակից ցանցերից ելքի վրա և ռոտորի շեղբերների ավելի ցածր ծայրամասային արագություններով:

Այս տուրբինը նախագծված էր աշխատելու էլեկտրական գեներատորի հետ համատեղ: Այսպիսով, առաջին իսկ քայլից Պարսոնսը ճիշտ կանխատեսեց գոլորշու տուրբինների կիրառման առավել խոստումնալից ոլորտներից մեկը, և ապագայում նա ստիպված չէր սպառողներ փնտրել իր գյուտի համար: Առանցքային ուժը հավասարակշռելու համար գոլորշին մատակարարվում էր տուրբինի լիսեռի միջին հատվածին, այնուհետև հոսում դեպի դրա ծայրերը: Առաջին Parsons գոլորշու տուրբինն ուներ ընդամենը 6 ձիաուժ հզորություն: (մոտ 4.4 կՎտ) եւ ենթարկվել տարբեր փորձարկումների: Հիմնական դժվարությունները շեղբերների ռացիոնալ ձևավորման և ռոտորում դրանց ամրացման մեթոդների մշակումն էին, ինչպես նաև կնիքների ապահովումը: Արդեն 1887 -ի նախագծում Պարսոնսը օգտագործեց լաբիրինթոսային կնիքներ, ինչը հնարավորություն տվեց անցնել միակողմանի գոլորշի հոսող տուրբինների: Մինչև 1889 թվականը կառուցված տուրբինների թիվը գերազանցեց 300 միավորը և դրանք հիմնականում օգտագործվում էին էլեկտրական գեներատորներ վարելու համար: 1896 թվականին արտադրված տուրբինում հզորությունը արդեն հասել էր 400 կՎտ -ի, իսկ հատուկ գոլորշու սպառումը հասել էր 9.2 կգ / կՎտ -ի:

Էլեկտրաէներգիայի տուրբինների կառուցումը հիմնականում զարգացել է բարձր ճնշման գոլորշու օգտագործման ուղղությամբ: Մանհայմի էլեկտրակայանի համար Բրաուն-Բովերի գործարանը արտադրեց 7000 կՎտ հզորությամբ տուրբին ՝ 15,7 ՄՊա գոլորշու ճնշմամբ և 430 ° C ջերմաստիճանով: Լանգերբրյուգեի էլեկտրակայանի համար կառուցված գոլորշու տուրբինի համար գոլորշու պարամետրերն ընտրվել են նույնիսկ ավելի բարձր ՝ ճնշում 22 ՄՊա և ջերմաստիճան 450 ° C:

Միացյալ Նահանգներում, GE (General Electric) Շենեկտադիում, ճնշումը սահմանափակելով 84 ատմ (8,2 ՄՊա), սկսեց եռանդուն բարձրացնել մեկ միավորի հզորությունը: Քսաներորդ դարի սկզբին մշակվեցին և արտադրվեցին 500, 1000, 2500 և 10000 կՎտ հզորությամբ տուրբիններ: Այս տուրբիններն ի սկզբանե արտադրվել են ուղղահայաց նախագծով: Այնուամենայնիվ, գործառնական փորձը ստիպեց ընկերությանը հրաժարվել ուղղահայացից և անցնել տուրբինի հորիզոնական դասավորությանը: Երկար ժամանակ ընկերությունը արտադրում էր մինչև 14,000 կՎտ հզորությամբ կոնդենսացիոն ռեժիմում աշխատող տուրբիններ, իսկ հետ ճնշմամբ ՝ մինչև 8,000 կՎտ հզորությամբ:

Չարլզ Ալջերնոն Պարսոնս. Չարլզ Պարսոնսի և նրա գործընկերների աշխատանքի շնորհիվ Անգլիան գոլորշու տուրբինների օգտագործման հարցում առաջ էր մոլորակի մնացած մասից. 1896 թվականին կառուցված տուրբինները գերազանցում էին 40,000 ձիաուժ հզորությունը: (29420 կՎտ): 1899 թվականին Էլբերֆելդի կառուցվող էլեկտրակայանում (Գերմանիա) որոշվեց օգտագործել 1000 կՎտ հզորությամբ երկու Parsons տուրբիններ: Տուրբինի փորձարկման արդյունքները, որոնք հրապարակվել են 1900 թվականին, վկայում են կիրառական կայանքների անվիճելի առավելությունների մասին `համեմատած ավանդական« գոլորշու շարժիչների »հետ: Շուտով, Բադենի (Շվեյցարիա) այն ժամանակվա լավագույն էլեկտրատեխնիկական ձեռնարկություններից մեկը `« Brown-Boveri »-ն, ձեռք բերեց Parsons տուրբինների արտադրության լիցենզիա: Ավելին, լիցենզիաներ գնելու առաջարկները սկսեցին աճել ձնագնդի պես. Բացի գերմանացիներից, իտալացիներն ու ամերիկացիները (մասնավորապես ՝ Վեստինգհաուսը) հետաքրքրություն ցուցաբերեցին տուրբինների նկատմամբ: Տուրբինները սկսեցին արտադրվել Շվեյցարիայում, Ֆրանսիայում, Ավստրո-Հունգարիայում: Եթե 1903 թվականին տուրբինի առավելագույն հզորությունը կազմում էր 6500 կՎտ, ապա 1909 թվականին հայտնվեցին 10 000 կՎտ հզորությամբ միավորներ, 1915 թվականին ՝ 20 000 կՎտ, իսկ 1917 թվականին ՝ 30 000 կՎտ: Ֆրանսիացի Օ.Ռատոյի եւ ամերիկացի Չ.Կերտիսի անունները հայտնվել են տուրբինների շինարարության «հիմնադիր հայրերի» ընկերությունում: Բայց Պարսոնը մտավ տուրբինների ճարտարագիտության պատմության մեջ որպես առաջին մեծության աստղ. Բացի զուտ «տուրբինային» խնդիրներից, նա ստանձնեց (և հաջողությամբ լուծեց) նավատորմի մեջ նոր շարժիչ ներդրելու խնդիրը:

Կիրիլով Իվան Իվանովիչը (1902–1993) տուրբինների խոշորագույն գիտնականներից մեկն է, որի անունը Լ. Էյլերի, Ա. Ստոդոլայի և Գ. Ֆլյուգելի անունների կողքին իրավամբ ոսկե տառերով գրված է համաշխարհային տուրբինային գիտության պատմության մեջ: Wasնվել է 1902 թվականին Սանկտ Պետերբուրգում ՝ ռազմական բժշկի ընտանիքում: 1924 թվականին Լենինգրադի տեխնոլոգիական ինստիտուտն ավարտելուց հետո, արդեն երեսուն տարեկան Կիրիլովը իրեն հռչակեց որպես շոգեգուրբինների հաշվարկների և նախագծման լուրջ մասնագետ, իսկ Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի սկզբին նա արդեն կայացած գիտնական էր: հայտնի է տուրբինների մասնագետների շրջանում: 1945-1950թթ., Ապա 1961-1980թթ. Լենինգրադի պոլիտեխնիկական ինստիտուտի գոլորշու տուրբինների և մեքենաների ամբիոնի վարիչ: 1951-1961թթ. կազմակերպում է Բրյանսկի տրանսպորտային ճարտարագիտության ինստիտուտի տուրբինային ճարտարագիտության ամբիոնը և հանդիսանում է դրա ղեկավարը: Ի.Ի. Կիրիլովը հեղինակ է 25 մենագրության, դասագրքերի և ուսումնական օժանդակ միջոցների, ավելի քան 350 հոդվածների հայրենական և արտասահմանյան ամսագրերում, 80 գյուտերի:

Հյուսիսամերիկյան երկրորդ էլեկտրակայանների Westinghoyse ընկերությունը 1920 -ական թվականներին նույնպես սկսեց արտադրել 30, 45 և 60 հազար կՎտ հզորությամբ գոլորշու տուրբիններ:

Քսաներորդ դարի երեսունական թվականների սկզբին ԱՄՆ -ում շահագործման հանձնվեցին 160 և նույնիսկ 208 ՄՎտ հզորությամբ հսկայական գոլորշու տուրբինային կայաններ: Եվրոպացիները սահմանափակվեցին արդյունաբերական գոլորշու տուրբինների միավորի հզորության զգալիորեն ցածր արժեքներով: Ամենախոշորներից մեկը համարվում էր Վիտկովիցեում (Չեխիա) տեղադրումը `հագեցած 30 և 18 ՄՎտ հզորությամբ երկու տուրբիններով: Այս միավորների պտույտի հաճախականությունը ընտրվել է 3000 պտ / րոպե հավասար, ինչը պայմանավորված էր Եվրոպայում փոփոխական հոսանքի (50 Հց) ընդունված հաճախականությամբ: Պետք է նշել, որ ԱՄՆ -ում գոլորշու տուրբիններն ունեին 1800 կամ 3600 պտույտ / րոպե պտտման արագություն ՝ «Հերց» «ամերիկյան» AC հաճախականության շնորհիվ:

Zhիրիցկի Գեորգի Սերգեևիչ (1893–1966) - հայտնի գիտնական -տուրբինիստ, որը ոչ միայն ստեղծեց տուրբոմեքենաներում ինժեներական կրթության հիմնարար հիմքերը, այլև պատրաստեց բազմաթիվ ինժեներներ, երիտասարդ գիտնականներ և ուսուցիչներ: 1911 թվականին ոսկե մեդալով ավարտեց Կիևի առաջին գիմնազիան, իսկ 1915 թվականին ՝ Կիևի պոլիտեխնիկական ինստիտուտի մեխանիկական ֆակուլտետը: Գ.Ս. Zhիրիցկին 1918 թվականին դարձել է Կիևի պոլիտեխնիկական ինստիտուտի ուսուցիչ և համատեղում է ճարտարագետի աշխատանքը ուսուցման հետ: Արդեն 1925 -ին նա հաստատվեց որպես պրոֆեսոր շոգեմեքենաների դասընթացում: Տպագրությունից դուրս է գալիս Zhիրիցկիի «Գոլորշի շարժիչներ» մենագրությունը, որն անցել է հինգ հրատարակություն: 1926 թվականին նշանակվել է մեխանիկական ֆակուլտետի դեկան և Կիևի պոլիտեխնիկական ինստիտուտի գոլորշու շարժիչների ամբիոնի վարիչ: 1929 թ.-ին նա ղեկավարել է Բաումանի բարձրագույն տեխնիկական դպրոցի գոլորշու տուրբինների բաժինը, հրատարակել գոլորշու տուրբինների վերաբերյալ երկահատորյա դասագիրք ՝ գոլորշու տուրբինների տեսության և նախագծման համակարգված ներկայացմամբ: Նրա ղեկավարությամբ 1930-1932թթ. կազմակերպվեց գոլորշու տուրբինների ամբիոնը և ջերմաէներգետիկ ֆակուլտետը ստեղծվեց Մոսկվայի էներգետիկ ճարտարագիտական ինստիտուտում: 1947 թվականին Գեորգի Սերգեևիչը ստեղծեց և մշտապես ղեկավարեց Կազանի ավիացիոն ինստիտուտի շեղբերային մեքենաների բաժինը մինչև 1965 թվականը:

Շչեգլաև Անդրեյ Վլադիմիրովիչ (1902–1970) - ջերմային էներգետիկայի ականավոր ինժեներ և գիտնական, ԽՍՀՄ Գիտությունների ակադեմիայի համապատասխան անդամ: 1921 -ին A.V. Շչեգլաևը ընդունվել է սովորելու MVTU մեխանիկական ֆակուլտետում, իսկ 1926 -ին ավարտել է ինստիտուտը և, ստանալով մեխանիկի ինժեների կոչում, շարունակել է աշխատել VTI- ում ՝ համատեղելով ճարտարագիտությունը MVTU- ում դասավանդման հետ, իսկ 1930 -ից ՝ MPEI- ում , Անդրեյ Վլադիմիրովիչ Շչեգլաևի ինժեներական և գիտական գործունեությունը անքակտելիորեն կապված էր ԽՍՀՄ -ում նոր ջերմաէլեկտրակայանների զարգացման և կատարելագործման հետ, գերկտրուկ գոլորշու պարամետրերի ժամանակակից հզոր տուրբինային կայանքների ստեղծման, տուրբինների հուսալիության և արդյունավետության բարձրացման հետ: դրանց ավտոմատացում: 1937 թվականից նա մշտապես ղեկավարում էր MPEI- ի գոլորշու և գազային տուրբինների բաժինը, որը նրա ղեկավարությամբ վերածվեց կրթական և գիտական մեծ կենտրոնի: Նա ստեղծեց տուրբինիստների գիտական դպրոցը, որոնցից շատերն աշխատում են տուրբինաշինական կայաններում, էներգահամակարգերում, Ռուսաստանի և նրա սահմաններից դուրս գտնվող գիտական հաստատություններում: Ա.Վ. Շչեգլաևը thermalԷԿ -երի տուրբինային սարքավորումների տեսության և նախագծման ավելի քան 100 աշխատանքների հեղինակ է: Նրա «Steam Turbine Control» և «Steam Turbines» գրքերը (թարգմանվել են բուլղարերեն, չինարեն, վրացերեն, չեխերեն, հունգարերեն, ճապոներեն, իսպաներեն) տուրբինների ուսանողների համար հայտնի դասագրքեր են:

Շուբենկո-Շուբին Լեոնիդ Ալեքսանդրովիչ (1907-1994)-հայտնի ինժեներ, ուսուցիչ, գիտնական-ջերմային էներգիայի ինժեներ, Ուկրաինայի Գիտությունների ազգային ակադեմիայի ակադեմիկոս, տուրբոմեքենաների գործընթացների և նախագծերի օպտիմալացման հարցերի լուծման գիտական դպրոցի հիմնադիր, նախաձեռնող Խարկովի տուրբինային գործարանում Կենտրոնական նախագծման և հետազոտական բյուրոյի ստեղծման, ներքին տուրբինային եզակի ստորաբաժանումների ստեղծման ղեկավար: Նա իրականացրել է հզոր գոլորշու, գազի և հատուկ տուրբինների ստեղծման հարցերի տեսական խոր ուսումնասիրություն, ավելի քան 200 տպագիր գիտական հոդվածների հեղինակ: Boer- ի շինարարությունն իրականացրել են Laval (Շվեդիա), Brown-Bover Company (Շվեյցարիա), AEG (Բեռլին, Գերմանիա), Bergman (Berlin, Germany), Escher-Vis (Zյուրիխ, Շվեյցարիա), Rato (Ֆրանսիա), Skoda (չեխ. Հանրապետություն), Պարսոնս (Անգլիա), MetropolitanVickers (Անգլիա), հետագայում CEM և GES-Alstom (Ֆրանսիա): Ներկայումս աշխարհում ճապոնական հայտնի Mitsubishi, Toshiba, Hitachi, չինական ֆիրմաներ Հարբինում և Նանջինգում, գերմանական Siemens և ֆրանսիական Alstom ընկերությունները զբաղվում են գոլորշու տուրբինների շինարարությամբ:

ԽՍՀՄ -ում առաջին գոլորշու տուրբինը կառուցվել է 1924 թվականին Լենինգրադի մետաղների գործարանում (LMZ): Այն նախատեսված էր 1.1 ՄՊա, 300 ° C գոլորշու նախնական պարամետրերի համար և ուներ 2 ՄՎտ հզորություն: 1926 թվականին արդեն արտադրվել էր 10 ՄՎտ տուրբին ՝ 3000 պտույտ / րոպե արագությամբ, 1930 -ին ՝ 24 ՄՎտ հզորությամբ տուրբին ՝ 3000 պտ / րոպե արագությամբ ՝ 2.55 ՄՊա և 375 ° C սկզբնական գոլորշու պարամետրերի համար, իսկ 1931 թ. - 50 ՄՎտ հզորությամբ տուրբին ՝ 1500 պտ / րոպե հաճախականությամբ 2.85 ՄՊա և 400 ° C գոլորշու պարամետրերի համար:

1934 թվականին Խարկովի տուրբոգեներատորային գործարանը (KhTGZ և այժմ OJSC Turboatom) շահագործման հանձնվեց Ուկրաինայում և սկսեց արտադրել 50 ու 100 ՄՎտ հզորությամբ առաջին ուկրաինական տուրբինները 1500 պտույտ / րոպե հաճախականությամբ 2.85 ՄՊա և 400 ° գոլորշու պարամետրերի համար: Գ.

1940 -ին Սվերդլովսկում կառուցվեց Ուրալի տուրբոմոբիլային գործարանը (UTMZ), որը արտադրեց ջեռուցման տուրբիններ `վերահսկվող գոլորշու արդյունահանմամբ` 12, 25, 50 ՄՎտ հզորությամբ, իսկ ավելի ուշ `100 և 250 ՄՎտ հզորությամբ:

Այս ժամանակահատվածում սկսվեց 50 հազար կՎտ հզորությամբ տուրբինների արտադրությունը ՝ ցածր արագությամբ Խարկովում, բարձր արագությամբ ՝ Լենինգրադում: 1940 թվականին LMZ և KhTGZ ընկերությունները սկսեցին արտադրել 100 հազար կՎտ հզորությամբ գոլորշու տուրբիններ: Tուևսկայա PԷԿ-ում KhTGZ- ի ցածր արագությամբ ստորաբաժանման շահագործման փորձը դրական էր: Zuevskaya SDPP- ում AK-100-29 տուրբինի վրա գործող ժամերի ընդհանուր թիվը մի քանի անգամ գերազանցեց հաշվարկվածը:

Մեծ ներդրում տուրբոմեքենաների տեսության ստեղծման և զարգացման, ականավոր գիտնական-տուրբինիստներ II Կիրիլովայի, Վ.Վ. Ուվարովա. (տես ենթաբաժին 3.6), irիրիցկի Գ.Ս., Դեյչա Մ.Ե., Արսենևա Վ.Գ., Շչեգլյաևա Ա.Վ., Շուբենկո Շուբինա Լ.Ա., Շնեյ Յ.Ի., Կոսյակա Յու.Ֆ. և այլք: Հայտնի են օտարերկրյա գիտնականներ Բ.

1946 թվականից գործարանները սկսել են արտադրել բարձր ճնշման տուրբիններ ՝ 8.8 ՄՊա գոլորշու պարամետրերով, 500 ° C ՝ 25, 50 և 100 ՄՎտ հզորությամբ ՝ 3000 պտույտ / րոպե հաճախականությամբ: 1952 թ.-ին LMZ- ն արտադրեց 150 ՄՎտ տուրբին ՝ 16.6 ՄՊա գոլորշու նախնական պարամետրերով, 550 ° C ՝ մինչև 520 ° C տաքացումով, որն այդ ժամանակ Եվրոպայում ամենահզոր միակողմանի բլոկն էր:

1958 թվականին արտադրվեցին K-200-130 տիպի LMZ տուրբինների և K-150130 տիպի KhTGZ տիպի 200 և 150 ՄՎտ հզորությամբ ՝ 12.8 ՄՊա, 565 ° C գոլորշու պարամետրերի համար, իսկ 1960 թվականին ՝ LMZ տուրբինների նախատիպեր: և KhTGZ տիպ K-300-240 ՝ 300 ՄՎտ հզորությամբ ՝ 23.5 ՄՊա, 560 ° C և 560 ° C նախնական գերճգնաժամային գոլորշու պարամետրերով և մինչև 565 ° C միջանկյալ գերտաքացում: 1965 թ.-ին LMZ- ն արտադրեց 800 մՎտ հզորությամբ երկակի լիսեռ տուրբին, իսկ KhTGZ- ում ՝ 500 լՎտ հզորությամբ մեկ լիսեռ տուրբին ՝ 23.5 ՄՊա և 540 ° C գոլորշու պարամետրերի համար ՝ տաքացում մինչև 540 ° C: 1969 թ.-ից LMZ- ն արտադրում է K-800-240 տիպի մեկ լիսեռ տուրբիններ ՝ 800 ՄՎտ հզորությամբ ՝ նույն գոլորշու պարամետրերի համար:

1970 թվականից Ուրալի տուրբոմոբիլային գործարանը արտադրում է T-250-240 տիպի համատեղ արտադրական տուրբիններ ՝ 250 ՄՎտ հզորությամբ, 23.5 ՄՊա, 540 ° C գոլորշու գերբնական պարամետրերի համար ՝ մինչև 540 ° C միջանկյալ գերտաքացումով, որոնք հավասար չեն: համաշխարհային տուրբինների շինարարության մեջ:

1978-ին LMZ- ն արտադրեց K-1200-240 տիպի 1200 ՄՎտ հզորությամբ եզակի մեկ լիսեռ տուրբին ՝ 3000 պտույտ / րոպե հաճախականությամբ ՝ 23.5 ՄՊա, 540 ° C նախնական գոլորշու պարամետրերի համար ՝ մինչև 540 ° միջանկյալ գերտաքացումով: C, որը բարձր ճնշման ջեռուցիչներն անջատելիս նախատեսված է հզորությունը հասցնելու մինչև 1400 ՄՎտ և հանդիսանում է աշխարհում ամենամեծ լիսեռ տուրբինը:

Գոլորշի տուրբինների հիմնական տեսակները և դրանց պարամետրերը

Կան տուրբինների հետևյալ հիմնական տեսակները.

կախված փուլերի քանակից `մեկ փուլ (մեկ կամ մի քանի արագության փուլ) և
բազմաստիճան; կախված շենքերի քանակից - միակողմանի, երկկողմանի(HPC և LPC) և բազմամարմին (HPC, HPC, TsSD, LPC), մեկ լիսեռ և բազմահող;
կախված գոլորշու հոսքի ուղղությունից `առանցքային կամ առանցքային տուրբիններ, որոնցում գոլորշին շարժվում է տուրբինի առանցքի երկայնքով, և ճառագայթային տուրբիններ, որտեղ գոլորշին ուղղահայաց շարժվում է տուրբինի առանցքին.
ըստ գոլորշու գործող տուրբինների շահագործման սկզբունքի (որոնցում գոլորշու պոտենցիալ էներգիան վերածվում է կինետիկ էներգիայի միայն ֆիքսված ուղեցույցների ցանցերում, իսկ աշխատանքային ցանցերում գոլորշու կինետիկ էներգիան վերածվում է մեխանիկական աշխատանքի) և ռեակտիվ տուրբիններ ( գոլորշու ընդլայնումը տեղի է ունենում ինչպես ուղեցույցներում, այնպես էլ աշխատանքային ցանցերում յուրաքանչյուր քայլ մոտավորապես նույն չափով);
կախված ջերմային գործընթացի բնույթից. խտացումգոլորշու տուրբինները, որոնցում կենդանի գոլորշու հոսքի ամբողջ արագությունը, բացառությամբ վերածննդի արդյունքների, որոնք հոսում են հոսքի միջով և ընդլայնվում դրանում մթնոլորտային ճնշումից փոքր ճնշման տակ, մտնում է կոնդենսատորում, որտեղ արտանետվող գոլորշու ջերմությունն է տրվում է հովացման ջրին և օգտակար չէ, և հետ ճնշման տուրբիններորոնցում արտանետվող գոլորշին ուղղվում է այն սպառողներին, որոնք ջերմությունն օգտագործում են ջեռուցման կամ արդյունաբերական նպատակներով. խտացնող տուրբիններ փոփոխական գոլորշու արդյունահանմամբ, որի ընթացքում գոլորշու մի մասը վերցվում է միջանկյալ փուլից և տեղափոխվում է ջերմություն սպառողին ՝ ինքնաբերաբար պահպանվող մշտական ճնշման ներքո, իսկ մնացած գոլորշին շարունակում է աշխատել հետագա փուլերում և ուղղվում է կոնդենսատորին, և, վերջապես, տուրբիններ `փոփոխվող գոլորշու արդյունահանմամբ և հետ ճնշմամբ, որի ընթացքում գոլորշու մի մասը վերցվում է միջանկյալ փուլից անընդհատ ճնշման ներքո, իսկ մնացածը անցնում են հաջորդ փուլերով և ավելի ցածր ճնշմամբ հեռացվում է ջերմության սպառողին.
կենդանի գոլորշու պարամետրերի առումով `միջին ճնշման տուրբիններ (3.43 ՄՊա, 435 ° C), բարձր ճնշման տուրբիններ (8.8 ՄՊա, 535 ° C), բարձր ճնշման տուրբիններ (12.75 ՄՊա, 565 ° C) և գերճգնաժամային տուրբիններ (23.55 ՄՊա, 560 ° C);
արդյունաբերության մեջ օգտագործելու համար `ռոտորների մշտական արագությամբ ստացիոնար տուրբիններ (էլեկտրակայաններում շահագործման համար) և ռոտորի փոփոխական արագությամբ (պոմպեր, կոմպրեսորներ վարելու համար), ինչպես նաև ռոտորի փոփոխական արագությամբ ոչ ստացիոնար տուրբիններ (նավ և փոխադրամիջոց) ):

Աղյուսակ 3.1 Մինչև 200 ՄՎտ հզորությամբ որոշ գերտաքացված գոլորշու տուրբինների հիմնական ցուցանիշները

Ինդեքս
Արտադրական գործարան	Turboatom
Գնահատված հզորություն, MW
Նախնական ճնշում, MPa
Նախնական ջերմաստիճանը, ° C
Heեռուցման ճնշում, MPa
Reեռուցման ջերմաստիճանը,
Վերջնական ճնշում, kPa
Կերակրի ջրի ջերմաստիճանը, ° C
Վերածնողների թիվը: ընտրանիներ
Գոլորշու սպառումը, կգ / վ

SM * - «Էլեկտրամեքենաներ»:

Աղյուսակ 3.2 200 ՄՎտ -ից բարձր հզորությամբ գերտաքացված գոլորշու տուրբինների հիմնական ցուցանիշները

Ինդեքս
Արտադրական գործարան	Turboatom	Turboatom
Գնահատված հզորություն, MW
Նախնական ճնշում, MPa
Նախնական ջերմաստիճանը, ° C
Heեռուցման ճնշում, MPa
Reեռուցման ջերմաստիճանը,
Վերջնական ճնշում, kPa
Կերակրի ջրի ջերմաստիճանը, ° C
Վերածնողների թիվը: ընտրանիներ
Գոլորշու սպառումը, կգ / վ

Տուրբինների նշանակման մեջ առաջին տառը բնութագրում է տուրբինի տեսակը. K - խտացում, T - համակենտրոնացման գոլորշու արդյունահանում, P - արդյունաբերական սպառողի համար արտադրվող գոլորշի արդյունահանում, PT - արտադրության և ջեռուցման վերահսկվող գոլորշու արդյունահանում, P - հետ ճնշմամբ, PR - արտադրության ընտրությամբ և հետ ճնշմամբ:

Նշման երկրորդ խումբը (թվերը) ցույց է տալիս տուրբինի հզորությունը ՝ ՄՎտ (եթե կոտորակ է, ապա անվանականը համարիչում, իսկ հայտարարում ՝ առավելագույն հզորություն):

Երրորդ խումբը (թվերը) նշման մեջ նշում է գոլորշու սկզբնական ճնշումը `մինչեւ տուրբինի փակման փականը, ata (kgf / cm2) կամ MPa: P, PT, R և PR տուրբինների գծի տակ նշված է արտադրության ընտրության կամ հետընտրական ճնշման անվանական ճնշումը `ata (kgf / cm2) կամ MPa: Գնահատված հզորությունը հասկացվում է որպես առավելագույն հզորություն, որը տուրբինը պետք է երկար ժամանակ զարգացնի բոլոր այլ հիմնական պարամետրերի անվանական արժեքներով, իսկ առավելագույն հզորությունը այն առավելագույն հզորությունն է, որը տուրբինը պետք է երկար ժամանակ զարգացնի բացակայության դեպքում: արտաքին ջերմության սպառողների համար գոլորշու արդյունահանում:

Ուկրաինայի և Ռուսաստանի PԷԿ -երում տեղադրված ժամանակակից գերտաքացվող գոլորշու տուրբինների հիմնական բնութագրերն ու պարամետրերը տրված են աղյուսակում: 3.1 և 3.2

Տուրբինը պտտվող սարք է, որը շարժվում է հեղուկի կամ գազի հոսքով:

Տուրբինի ամենապարզ օրինակը ջրի անիվն է:

Պատկերացրեք ուղղահայաց տեղադրված անիվ, որի եզրին ամրացված են դույլեր կամ շեղբեր: Այս շեղբերների վրա վերևից ջուր է հոսում: Անիվը պտտվում է ջրի ազդեցության տակ: Իսկ անիվը պտտելով ՝ կարող են ակտիվանալ այլ մեխանիզմներ: Այսպիսով, ջրաղացում անիվը վերածեց ջրաղացի քարը: Եվ նրանք ալյուր էին մանրացնում: Հիդրոէլեկտրակայաններում տուրբինները պտտում են գեներատորներ, որոնք արտադրում են էլեկտրական էներգիա: Thermalերմային էլեկտրակայաններում տուրբինի շեղբերն առաջնորդվում են ջերմային էներգիայով, որն ազատվում է վառելիքի (գազ, ածուխ եւ այլն) այրման ժամանակ: Քամու գեներատորները շարժվում են քամու էներգիայով:

Ֆիզիկայի տեսանկյունից տուրբինները սարքեր են, որոնք գոլորշու, քամու, ջրի էներգիան փոխակերպում են օգտակար աշխատանքի:

Կախված այն բանից, թե ինչ տիպի էներգիա է փոխակերպվում տուրբիններում, առանձնանում են գոլորշու և գազային տուրբինները:

Գոլորշի տուրբին

Էոլիպիլ Հերոնայի

Գոլորշի տուրբինում գոլորշու ջերմային էներգիան վերածվում է մեխանիկական աշխատանքի:

Մ. Սարքը սերտորեն կնքված կաթսա էր, որից երկու խողովակ դուրս բերվեց: Այս խողովակների վրա տեղադրվել է երկու L- աձև վարդակ ունեցող խոռոչ գնդակ: Waterուրը լցվեց կաթսայի մեջ, եւ այն դրվեց կրակի վրա: Steam- ը խողովակների միջով մտավ գնդակը և ճնշման տակ փախավ վարդակներից: Գնդակը սկսեց պտտվել: Դա ռեակտիվ շարժիչի նախատիպն էր, որում գնդակը պտտող ռեակտիվ ուժը առաջանում էր գոլորշուց:

Հերոնի ժամանակ նրա գյուտին վերաբերվում էին խաղալիքի պես: Այն գործնական կիրառություն չի գտել:

1629 թվականին իտալացի ինժեներ և ճարտարապետ ovanովաննի Բրանչին ստեղծեց գոլորշու տուրբին, որի մեջ շեղբերով անիվը շարժվում էր գոլորշու շիթով:

1815 թվականին անգլիացի ինժեներ Ռիչարդ Թրիսվիկը տեղադրեց երկու վարդակ լոկոմոտիվի անիվի եզրին և գոլորշի թողեց դրանց միջով:

1864-1884 թվականներին տուրբինների հետ կապված հարյուրավոր գյուտեր արտոնագրվել են ինժեներների կողմից:

Եվ միայն 1889 թ. Շվեդ ինժեներ Գուստաֆ Լավալը ստեղծեց գոլորշու տուրբին, որը կարող էր օգտագործվել արդյունաբերության մեջ: Լավալ տուրբինում, անշարժ ստատորի վարդակներից դուրս եկող գոլորշու ճնշումը սեղմեց ղեկի եզրին ամրացված շեղբերին: Անիվը պտտվում էր գոլորշու ճնշման ներքո: Նման տուրբինը կոչվում էր ակտիվ:

Լավալ տուրբինում վարդակն ընդլայնվում է վարդակից: Սա բարձրացրեց ելքային գոլորշու արագությունը և, որպես հետևանք, տուրբինի պտտման արագությունը: Laval վարդակը դարձավ ժամանակակից հրթիռային վարդակների նախատիպը:

Քիչ ավելի վաղ, անկախ Լավալից, 1884 թվականին, անգլիացի ինժեներ և արդյունաբերող Չարլզ Ալջերնոն Պարսոնսը հորինեց բազմաստիճան ռեակտիվ շոգեգուրբին: Նման տուրբինում կար մի քանի շարանի ռոտորային շեղբեր, որոնք կոչվում էին փուլեր: Պարսոնն արտոնագրեց նավի գաղափարը, որն աշխատում էր այս տուրբինով:

Գազատուրբին

Johnոն Բարբեր

Գազային տուրբինը տարբերվում է գոլորշու տուրբինից նրանով, որ այն շարժվում է ոչ թե կաթսայից գոլորշով, այլ գազով, որը ձևավորվում է վառելիքի այրման ժամանակ: Եվ գոլորշու և գազային տուրբինների բոլոր հիմնական սկզբունքները նույնն են:

Գազային տուրբինի առաջին արտոնագիրը ստացվել է 1791 թվականին անգլիացի Johnոն Բարբերի կողմից: Բարբերն իր տուրբինը նախագծեց առանց ձիու կառք վարելու համար: Իսկ Barbera տուրբինի տարրերը առկա են ժամանակակից գազատուրբիններում:

1903 թվականին նորվեգացի Էգիդիուս Էլլինգը հայտնագործեց գազատուրբինը, որն արտադրում է ավելի շատ էներգիա, քան ծախսվել է դրա շահագործման համար: Դրա շահագործման սկզբունքն օգտագործեց անգլիացի դիզայներ -ճարտարագետ սըր Ֆրենկ Ուիթլը, ով 1930 -ին արտոնագրեց ռեակտիվ շարժիչ գազի տուրբինը:

Tesla տուրբին

Tesla տուրբին

1913 թվականին ինժեներ, ֆիզիկոս և գյուտարար Նիկոլա Տեսլան արտոնագրեց մի տուրբին, որի դիզայնը սկզբունքորեն տարբերվում էր ավանդական տուրբինից: Tesla- ի տուրբինում չկային շեղբեր, որոնք շարժման մեջ էին գոլորշու կամ գազի էներգիայով:

Տուրբինի պտտվող հատվածը ՝ ռոտորը, մետաղական բարակ սկավառակների մի շարք էր, որոնք ամրացված էին լիսեռի վրա և առանձնացված էին լվացարաններով: Գազի կամ աշխատանքային հեղուկի հոսքը սկավառակների արտաքին եզրից եկավ և անցավ կենտրոնի միջով ՝ պտտվելով: Հայտնի է, որ եթե հեղուկի կամ գազի հոսքը ուղղվում է հարթ մակերևույթի վրա, ապա հոսքը սկսում է քաշվել այս մակերևույթի երկայնքով: Պասկալի տուրբինի սկավառակները տարվել են գազի հոսքով, ինչի արդյունքում նրանք պտտվել են:

Ավտոմոբիլային տուրբինների զարգացման պատմությունը սկիզբ է առնում մոտավորապես նույն ժամանակաշրջանում, երբ կառուցվում էին առաջին ներքին այրման շարժիչներ: Այնուամենայնիվ, տուրբինին նման մեխանիզմ ստեղծելու փորձերը նշվեցին դրանից շատ առաջ: Նոր հազարամյակի արշալույսին, մոտ 2000 տարի առաջ, հայտնվեցին ներկայումս հայտնի բոլոր տուրբինների նախնիները, դրանք դեռ կարելի է գտնել մեր ոչ այնքան մեծ մոլորակի շատ անկյուններում `սա ջրային անիվ է կամ ջրաղաց: Դրանցում դրված սկզբունքը հիմնարար դարձավ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար օգտագործվող բոլոր տուրբո լիցքավորիչների և գոլորշու տուրբինների հետագա զարգացման համար: Նրանք բառացիորեն արդյունաբերական հեղափոխության սկզբնաղբյուրում էին:

Առաջինը, որը ստեղծեց գոլորշու տուրբինի նման դիզայն, Ալեքսանդրիայի հերոսն էր: Դա գոլորշու ազդեցության տակ պտտվող գնդակ էր:

Շեղբերով անիվի տեսքով գոլորշու տուրբինը պատրաստվել է իտալացի գիտնական ovanովաննի Բրանչիի կողմից 1629 թվականին:

Բայց միայն 19 -րդ դարի վերջին, երբ տեխնոլոգիան հասավ բավարար մակարդակի, Չարլզ Պարսոնսը և Գուստաֆ Լավալը (1884 - 1889) ինքնուրույն ստեղծեցին առաջին արդյունաբերական սարքերը:

Հատուկ ուշադրություն պետք է դարձնել Գոթլիբ Դայմլերի և Ռուդոլֆ Դիզելի աշխատանքներին: Այս գիտնականները հետազոտություններ են կատարել արտադրվող հզորության բարձրացման ոլորտում `օդը սեղմելով այրման պալատ: Նրանց զարգացումները տեխնոլոգիական ոլորտում մեծ բեկում մտցրեցին դեռ 1885-1896 թվականներին:

1905 թվականին շվեյցարացի ինժեներ Ալֆրեդ Բաչին արտոնագրեց իր գյուտը, որը բարձրացրեց շարժիչի հզորությունը 120%-ով: Նրան հաջողվել է մեխանիզմ ստեղծել, որի ընթացքում արտանետվող գազերի օգնությամբ օդը մղվում է: Ենթադրվում է, որ հենց այս սարքն է հիմք դրել տուրբինային տեխնոլոգիաների զարգացման և ներդրման համար:

19 -րդ դարում տուրբինների օգտագործումը սահմանափակվում էր միայն նավերի և օդանավերի արդյունաբերությամբ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ այն ժամանակ հզորության բարձրացումը կիրառվում էր միայն մեծ շարժիչներով:

Առաջին համաշխարհային պատերազմի ժամանակ տուրբիններ էին օգտագործվում Renault- ով աշխատող կործանիչների վրա:

30 -ականների երկրորդ կեսին տեխնոլոգիան եկավ նրան, որ ինժեներները կարողացան ստեղծել իսկապես հաջողված տուրբինային մոդելներ, որոնք թույլ էին տալիս բարձրացնել առավելագույն բարձրության սահմանը:

Ավիացիայի զարգացման գործում ամենամեծ հաջողությունը գրանցել են ամերիկացիները, ովքեր մշակել են տուրբո լիցքավորիչների յուրահատուկ տարբերակ: 1938 թվականին դրանք տեղադրեցին P-38 կործանիչների և B-17 ռմբակոծիչների վրա: Մի քանի տարի անց ինժեներները ստեղծեցին P-47 կործանիչը, որն ի սկզբանե արտադրվել էր տուրբինով: Դրա շնորհիվ թևավոր մեքենան ուներ ակնառու բնութագրեր և առավելություններ մնացածի նկատմամբ:

Ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ բեռնատարներն առաջինն էին, որ փորձարկեցին տուրբո լիցքավորման առավելությունները: 1938 թվականին նրանց համար տուրբո շարժիչ ստեղծելու համար ձեռնարկեց Swiss Machine Works Sauer գործարանը: Հասարակությունը բավականին լավ ընդունեց նման նորույթը:

Մեքենաները տուրբո լիցքավորվող շարժիչներ ստացել են շատ ավելի ուշ: Միայն 1962 թվականին շուկա մտավ Chevrolet Corvair Monza- ն, իսկ մեկ տարի անց Oldsmobile Jetfire- ը: Չնայած ակնհայտ առավելություններին, հուսալիության ցածր մակարդակի պատճառով մոդելները պահանջարկ չունեին:

Տուրբինների օգտագործումը սպորտային մեքենաների հզորությունը բարձրացնելու համար դրանք լայն տարածում գտան 70 -ականներին: Մասնավորապես, նրանք գտան իրենց կիրառումը Ֆորմուլա 1 -ում: timeամանակի ընթացքում ինժեներները եկան այն եզրակացության, որ վառելիքի սպառումը չափազանց բարձր էր ստացված արդյունքի համար և սկսեցին այլընտրանք փնտրել:

Տուրբո լիցքավորիչների զարգացման շրջադարձային կետը եղավ 1978 թվականին, երբ Mercedes-Benz- ը թողարկեց աշխարհում առաջին դիզելային մոդելը ՝ 300 SD- ն: Հետագայում դրան հաջորդեց VW Turbodiesel- ը: Նման տրանսպորտային միջոցների առավելությունը զգալի էր: Արտադրողներին հաջողվեց հասնել պահանջվող հզորությանը ՝ հասնելով բենզինի մակարդակին ՝ միաժամանակ նվազեցնելով մթնոլորտ վնասակար արտանետումների մակարդակը:

Դիզելային տուրբինն ավելի ցածր պահանջներ ունի ջերմակայունության նկատմամբ, ինչը դարձնում է ավելի էժան և բարդ: Այդ պատճառով տուրբիններն ամենից հաճախ հայտնաբերվում են դիզելային ավտոմեքենաների վրա, և բոլոր տուրբոները սկզբում ստեղծվում են դիզելային տարբերակի համար: