История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
водяного колеса заключается в том, что в турбине вода входит на одну
кромку лопатки турбины; проходит по лопатке 'и сходит с другой кромки
лопатки, не меняя направления своего движения по лопатке. В водяном же
колесе вода входит и выходит в одном и том же месте, совершая перемещение
по лопатке в обратную сторону; вследствие этого как скорость, так и
направление движения воды в некоторой точке лопатки различны в разные
моменты времени. В турбине вода не останавливается, не меняет направления
своего течения на обратное, а от входных до выходных кромок течет
непрерывно, и в каждой точке лопатки скорость ее одинакова по направлению
и отличается только по величине. Так как вода имеет возможность вступать
в рабочее колесо теоретически с любой скоростью, то турбина может, во-
первых, применяться в широком диапазоне напоров и, во-вторых, развивать
большее число оборотов, чем водяное колесо. Кроме того, в турбине вода
проходит одновременно по всем лопаткам рабочего колеса, а в водяном
колесе - лишь по небольшой их части; это приводит к уменьшению размеров
турбины по сравнению с водяным колесом.
Из уравнения механики
М ~7 120-
га
видно, что увеличение числа оборотов п при одной и той >ке мощности N
позволяет получить меньший крутящий момент М на валу турбины. Поэтому
размеры вала, зависящие от М, уменьшаются и вся конструкция становится
значительно компактнее. Меньшие размеры и вес турбины облегчают
конструкцию опор для вала, упрощают смазку и Уход, облегчают пуск
двигателя в ход. Наконец, при од-н°и и той же окружной скорости на ободе
двигателя, про-
287
порциональной скорости подводимой ВОДЫ, ЧИСЛО оборотов турбины больше,
чем водяного колеса, так как диаметр ее меньше. Это обстоятельство
упрощает передаточные механизмы или даже делает их в отдельных случаях
ненужными.
Хотя в течение XIX в. было постро- *
Основные ТИПЫ ено довольно много водяных турбин
гидравлических , разных конструкций, их можно клаг-турбин и развитие r
н '
ИХ отдельных сифицировать по отдельным призна-
составных частей кам. Прежде всего водяные турбины
делятся на два основных класса: реактивные и активные.
В реактивных турбинах вода заполняет все каналы между лопатками
направляющего аппарата и рабочего колеса. Это так называемые полные или
напорные турбины. Энергетический процесс в них протекает в основном за
счет
р
изменения суммы энергии давления - + z и частично кинетической энергии
v2/2g. При реактивной турбине 'может применяться отсасывающая труба,
которая, дает возможность поднять турбину на высоту до 10,33 м над нижним
уровнем (т. е. на высоту водяного столба, соответствующего давлению 1
ат).
Реактивные турбины способны работать при большом пропуске воды (расходе).
Так как мощность гидравлической турбины пропорциональна напору Я и
расходу воды Q, то реактивные турбины могут развивать значительную
мощность N при малых напорах Я за счет больших расходов Q и поэтому
удобны для использования на равнинных реках.
Активные турбины обладают тем свойством, что вода проходит через турбину
свободно, не заполняя всего рабочего колеса или действуя на часть его,
причем давление среды, окружающей воду в турбине, всюду одинаково. В
турбинах этого рода передача энергии, приносимой потоком воды в рабочее
колесо, осуществляется в основном за счет изменения кинетической энергии
воды. Эти турбины получили также название свободноструйных. Активные
турбины пригодны в условиях переменного и, в частности, малого количества
воды, но при больших напорах. Активные турбины могут действовать при
одновременной Ра" боте не всех, а только части рабочих лопаток. Такие
турбины носят название парциальных; в этом случае направ-288
дяюший аппарат МоЖеТ строиться в виде неполного колеса или отдельных
трубчатых сопел (насадок) с приспособлениями для регулирования пропуска
воды.
Водяные турбины могут быть либо с горизонтальным валом, на который
насажено рабочее колесо, либо с валом вертикальным. В соответствии с этим
различают турбины горизонтальные и вертикальные.
Наиболее естественным представляется размещение направляющего аппарата
турбины над рабочим колесом (рис. 5-8). В таких турбинах движение воды
будет происходить по цилиндрическим поверхностям, ось которых параллельна
оси рабочего колеса; подвод водьи также происходит в направлении,
параллельном этой оси. Такие турбины получили название осевых или
аксиальных реактивных турбин. Но такое размещение не является единственно
ВОЗМОЖНЫМ И Hie было исто- рис 5_g_ Гидравлическая турбина
рически (Первым В развитии Геншеля-Жонваля (с размеще-
водяной турбины. Первая нием направляющего колеса 1 над
турбина, построенная Фур- рабочим колесом 2).
нейроном, имела подвод воды к рабочему колесу из направляющего аппарата в
радиальном направлении, причем рабочее колесо охватывало направляющий
аппарат (рис. 5-7). Такого типа реактивные турбины носят название
радиальных; исходя из того, что направление воды в турбине соответствует
