Доклад история изобретения турбин 8 класс

Комбинированные системы

Двухступенчатый наддув

Помимо одиночных систем наддува сейчас часто встречается и двухступенчатый наддув. Первая ступень — приводной компрессор — обеспечивает эффективный наддув на малых оборотах ДВС, а вторая — турбонагнетатель — утилизирует энергию выхлопных газов. После достижения силовым агрегатом достаточных для нормальной работы турбины оборотов, компрессор автоматически выключается, а при их падении вновь вступает в действие.

Ряд производителей устанавливают на свои моторы сразу два турбокомпрессора. Такие системы называют «битурбо» или «твинтурбо». Принципиальной разницы в них нет, за одним лишь исключением. «Битурбо» подразумевает использование разных по диаметру, а следовательно и производительности, турбин. Причем алгоритм их включения может быть как параллельным, так и последовательным (секвентальным). На низких оборотах быстро раскручивается и вступает в работу турбонаддув маленького диаметра, на средних к нему подключается «старший брат».

Таким образом, выравнивается разгонная характеристика автомобиля. Система дорогостоящая, поэтому ее можно встретить на престижных автомобилях, например Maserati или Aston Martin. Основная задача «твинтурбо» заключается не в сглаживании «турбоямы», а в достижении максимальной производительности. При этом используются две одинаковые турбины. Устанавливаются «твин-» и «битурбо» как на V-образные блоки, так и на рядные моторы. Варианты подключения турбин также идентичны системе «битурбо». В чем же смысл? Дело в том, что производительность турбины напрямую зависит от двух ее параметров: диаметра и скорости вращения. Оба показателя весьма капризны. Увеличение диаметра приводит к повышению инерционности и, как следствие, к пресловутой «турбояме». Скорость же турбины ограничивается допустимыми нагрузками на материалы. Поэтому две скромные и менее инерционные турбины могут оказаться эффективнее одной большой.

Механизм газовой турбины

Работа турбины осуществляется, когда сопловой аппарат пропускает газы под давлением внутрь корпуса, в те места, где оно небольшое. При этом молекулы газа расширяются и ускоряются. Далее они попадают на поверхность рабочих лопаток и отдают им процент своего кинетического заряда энергии. Происходит сообщение крутящего момента лопаток.

Механическое устройство газовой турбины может быть гораздо проще, чем поршневого двигателя внутреннего сгорания. Современные турбореактивные двигатели могут обладать несколькими валами и сотнями лопаток как на стартере, так и на валу. Примером могут служить турбины самолетов. Их характеристикой также является наличие сложной системы расположения трубопровода, теплообменников и камер, предназначенных для сгорания.

Подшипники как радиального, так и упорного типа служат критическим элементом в этой разработке. Традиционно применялись гидродинамические или охлаждаемые маслом шарикообразные подшипники, однако в скором времени их обошли воздушные. По сей день их применяют для создания микротурбин.

Ниже в хронологическом порядке представлена краткая история создания различных типов турбин.

I век нашей эры — первое сохранившееся документальное свидетельство создания паровой турбины Аироном Александрийским. К сожалению, это изобретение долгое время считалось игрушкой, и весь потенциал этой турбины не был полностью исследован.

1500 — Леонардо да Винчи рассматривал в своих рисунках так называемый «зонтик дыма», принцип действия которого был следующий: огонь нагревает воздух, который затем поднимается через соединенные вместе лопасти. Эти лезвия вращали обычную шпажку.

1551 — Таги ад-Дин строит паровую турбину, используемую в качестве источника энергии для самовращающейся косы.

1629 г. — итальянский инженер Джованни Бранк создал мельницу, работавшую за счет того, что сильная струя пара заставляла турбину вращаться, а вращательное движение передавалось от турбины на шестерню — ведомый механизм.

1678 г. — фламандский ученый Фердинанд Вербист создает первую самоходную машину на базе парового двигателя. Однако нет никаких доказательств того, что он действительно был построен.

1791 г. — англичанин Джон Барбер разрабатывает настоящую газовую турбину для привода беспилотного экипажа и получает патент на свое изобретение.

1872 г. — венгерский изобретатель Франц Штольц создает первый газотурбинный двигатель.

1890 г. — шведский инженер и изобретатель Густав де Лаваль изобретает сопло, предназначенное для подачи пара на турбину. Впоследствии он получил свое название и используется по сей день с той же целью.

1894 г. — англичанин Чарльз Парсонс получает патент на идею корабля: пароход, приводимый в движение паровой турбиной. Этот принцип толкания широко используется и сегодня.

1895 г. — на электростанции Кембриджа установлены три 4-тонных генератора радиального потока Parsons мощностью 100 кВт, которые используются для электрического освещения городских улиц.

1903 г. — норвежец Эгидиус Эллинг строит первую газовую турбину, способную генерировать даже больше энергии, чем необходимо для ее работы. В то время это считалось серьезным результатом, потому что тогда они понятия не имели о термодинамике. Одна такая газовая турбина на роторных компрессорах вырабатывала 11 л.с.

1913 — Никола Тесла получает патент на свою турбину Тесла, основанную на эффекте пограничного слоя.

1918 — General Electric, в настоящее время крупный производитель турбин, запускает собственное производство для дальнейшей продажи газовых турбин.

1920 — Британский инженер Алан Арнольд Гриффит изменил теорию потока газа на теорию потока газа на аэродинамической поверхности, которая была более формализована и применима к турбинам.

1930 — британский инженер-конструктор Фрэнк Уиттл получает патент на универсальную газовую турбину, предназначенную для реактивного движения. Двигатель с такой турбиной впервые был использован в апреле 1937 года.

1934 г. — аргентинский инженер Рауль Патерас Пескара патентует новое изобретение: поршневой двигатель, который представляет собой генератор для газовой турбины.

1936 — Немецкие конструкторы Макс Хан и Ханс фон Охайн разрабатывают и запатентовали свой новый реактивный газотурбинный двигатель в Германии. Они разрабатывали его одновременно с Фрэнком Уиттлом в Великобритании.

Биография 2

Даниэль родился в 1661 году в районе Лондона Криплгейт. Семья будущего романиста была не из бедных – отец занимался торговлей мясом. Родственники видели для мальчика карьеру пастора. Поэтому, достигнув 14 лет, Даниэль начал обучение в духовной семинарии. Окончив обучение в семинарии, Даниэль поступает в протестантскую академию. Но сам молодой человек никогда не видел себя пастором. Его привлекала коммерция и торговля. К 20 годам Даниэль открывает своё первое дело, которое приносило ему прибыль целых 10 лет. Это была чулочная фирма. После он занимался торговлей вином, строительными материалами, а также табаком и табачными изделиями, ведя дело не только на родине, но и в некоторых странах Европы.

Даниэль активно интересовался политикой. Известность в мире литературы он также получил благодаря своим произведениям на тему политики и общественности после 1699г. Вместе с известностью пришли и сторонники, и враждебно настроенные критики. Политически ориентированное творчество Даниэля Дефо однажды привело его к аресту и приговору к «позорному столбу». Это наказание должно было привести к издёвкам и позору, но сработало в обратную сторону. Писателя восхваляли и осыпали цветами, толпа распевала им же написанный «Гимн позорному столбу».

Позже литератору предложили тайно работать на правительство, а также сделали тайным агентом Британии в Шотландии. Целью его работы было информировать своё правительство о деятельности шотландской оппозиции и влиять на общественное мнение путём публикации своих трудов. Взамен правительство погасило штраф Даниэля и долги его семьи, тем самым спасая Даниэля, его жену и восьмерых детей от голодной смерти.

Позднее, в 1719 году в свет вышло известнейшее произведение писателя. «Робинзон Крузо» покорял читателя масштабностью замысла и увлекательностью сюжета

После успеха книги Даниэль публикует продолжение романа, которое не вызвало подобного фурора, но тоже обратило на себя должное внимание. Также была выпущена третья из серии Робинзонады книга, но она тоже не принесла первоначального успеха

Умер романист, находясь в бегах, будучи одиноким, в 1731 г. Его сыновья давно занялись своими делами, а дочери жили в своих семьях. Похороны взяла на себя хозяйка его съёмной квартиры.

Реактивная турбина

История изобретения паровых турбин включает в себя также изобретение многоступенчатой реактивной турбины Парсонса. Отличием этого изобретения была меньшая скорость вращения и максимальное использование энергии пара. Такие значительные изменения достигались за счет того, что пар расширялся постепенно, проходя через 15 ступеней в системе турбины. Таким образом, труды ученого нашли практическое применение в промышленности

На этом заканчивается история изобретения турбин, кратко описывая основных деятелей прошлого, занятых в решении этого важного вопроса. С тех пор турбина Парсонса претерпела огромное количество модификаций и усовершенствований, но тем не менее основные принципы остались неизменными

Устройство и принцип работы турбины

Когда водные или паровые потоки действуют на специальные звенья — лопасти, то эти они начинают двигаться. Лопасти расположены по всему диаметру ротора.

Рассмотрим пример водяного колеса, на нём закрепляются лопасти, а поверх течёт поток воды.

Колесо под воздействием центробежной силы начинает вращаться.

Если направление потока воды, пара или газа идёт параллельно оси турбины – то их называют осевыми, а если перпендикулярно – то радиальные.

Используется в качестве части двигателя и увеличивает его мощность. Широко используется в транспортных средствах. На электростанциях является приводом электрогенератора.

Подмена Петра 1: выдумка или реальность

Сегодня в научном сообществе все еще ведутся споры о том, кто вернулся по возвращении из Европы в Зимний Дворец — Петр I или самозванец. Основным фактором, заставляющим историков усомниться в принадлежности вернувшегося из-за заграницы человека к династии Романовых, является то, что уезжал император православным христианином, приверженным к традиционным русским обычаям, а вернулся — неверующий мужчина, предпочитающий европейский уклад. После возвращения Петр I ни разу не надевал даже свой обязательный атрибут — царское облачение. Кроме того, приехав из Европы, император отказывался от встреч с родственниками и друзьями.

В пользу подмены императора также свидетельствует то, что по возвращении из Европы царь не знал, где находится библиотека Ивана Грозного, что удивительно: тайна о местонахождения источника ценной информации и исторических сведений передается от царя к царю. Так, царевне Софье было известно, где расположена библиотека — девушка посещала ее, в то время как Петр I вдруг позабыл об этом.

Был ли человек, вернувшийся из Европы, настоящим царем, и если нет — кому нужно было подменивать императора самозванцем, не известно. Однако, не существует достоверных доказательств того, что Петр I был подменен и в учебниках по истории об этом, конечно, не пишут, так как обучение не должно строиться на ложной информации.

Преимущества паровых турбин перед паровыми двигателями

Более высокая тепловая эффективность.
Отсутствие возвратно-поступательных компонентов для идеального баланса и отсутствие необходимости в тяжелом фундаменте.
С паровой турбиной возможен высокоскоростной диапазон.
Смазка очень проста, так как отсутствуют компоненты трения.
Не требуется маховик, поскольку скорость выработки энергии равномерна.
В случае паровой турбины потребление пара низкое.
Во время работы паровые турбины требуют меньше внимания и более компактны.
Лучше всего подходят для крупных электростанций.
Отказ от таких деталей, как шатуны, крестовины, поршневые штоки и поршни, значительно упрощает конструкцию и эксплуатацию и снижает затраты на техническое обслуживание.
Возможна значительная перегрузка, но общий КПД снижается незначительно.

Виды и срок службы турбокомпрессоров

Основным недостатком работы турбины является возникающий на малых оборотах двигателя эффект «турбоямы». Он представляет собой временную задержку отклика системы на изменение оборотов двигателя. Для устранения этого недостатка разработаны различные виды турбокомпрессоров:

Система twin-scroll, или раздельный турбокомпрессор. Конструкция имеет два канала, которые разделяют камеру турбины и, соответственно, поток отработавших газов. Это обеспечивает более быстрое реагирование, максимальную производительность турбины, а также предотвращает перекрытие выпускных каналов.
Турбина с изменяемой геометрией (с переменным соплом). Такая конструкция чаще используется на дизеле. Она предусматривает изменение сечения входа в колесо турбины за счет подвижности ее лопастей. Смена угла поворота позволяет регулировать поток отработавших газов, благодаря чему происходит согласование скорости отработавших газов и рабочих оборотов двигателя. На бензиновом двигателе турбина с изменяемой геометрией часто устанавливается на спортивных автомобилях.

К минусам турбокомпрессоров можно отнести и небольшой срок службы турбины. Для бензиновых двигателей он в среднем составляет 150 000 километров пробега машины. В свою очередь, ресурс турбины дизельного двигателя несколько больше и в среднем достигает 250 000 километров. При постоянной езде на высоких оборотах, а также при неправильном подборе масла сроки эксплуатации могут сократиться в два или даже в три раза.

В зависимости от того, как работает турбина, на бензиновом или дизельном двигателе, можно судить о ее исправности. Сигналом о необходимости проверки узла является появление синего или черного дыма, снижение мощности двигателя, а также появление свиста и скрежета. Для профилактики неисправностей необходимо вовремя менять масло, воздушные фильтры и регулярно проходить техобслуживание.

Слайд 9Попытки создать турбинуПопытки создать механизмы, похожие на турбины, делались очень давно.

Известно описание примитивной паровой турбины, сделанное Героном Александрийским (1 в. н. э.). По словам И. В. Линде, XIX векпородил «массу проектов», которые остановились перед «материальными трудностями» их выполнения. Лишь в конце XIX века, когда развитиетермодинамики (повышение КПД турбин до сравнимого с поршневой машиной), машиностроения и металлургии (увеличение прочности материалов и точности изготовления, необходимых для создания высокооборотных колёс),Густаф Лаваль (Швеция) и Чарлз Парсонс(Великобритания) независимо друг от друга создали пригодные для промышленности паровые турбины.

Вариант №2

Турбина это устройство, которое производит вращение под действием действующего на него потока газа или жидкости. Один из наглядных экземпляров это колесо. На него действует вода, и колесо вращается, а с помощью его вращения можно привести в действия другие устройства. В физике понятие турбины именно так и раскрывается. Турбина это преобразовать сил природы( вода, ветер), газ, пар для выполнения другой полезной работы.

Соответственно турбины делят на типы, в зависимости от того, какую энергию они преобразуют. Существуют газовые и паровые типы турбин. Инженер из Италии в 1629 изобрел паровую турбину. Позднее с 1864 года по 1884 год, инженеры по всему миру разработали много вариантов турбин, но принцип действия особо не отличался друг от друга. К тому же применить изобретения в конкретно полезных целях не было возможным.

Но, в 1889 году, Лаваль собрал новый механизм парового типа, который в дальнейшем применили в разных отраслях. Его тип турбины назвали активной, в ней на выходе было расширенное сопло. Благодаря этому пар мог выходить быстрее, и вследствие этого турбина могла вращаться быстрее, чем изобретения других ученых.

Кроме паровой турбину, существует газовая, которая вращается под действием газа выходящего из сгораемого топлива. А в остальном принцип работы паровой и газовой турбины не имеет особых отличий. Английский ученый Барбер возможно изобрел не первую газовую турбину, но патент он получил первый в 1791 году. Нынешние турбины газового типа имеют некоторые элементы турбины Барбера.

Позднее, только в 1903 году, произошел рывок в сфере турбин. Была создана газовая турбина, которая вырабатывала больше энергии, чем требовалось на ее вращение. Такую турбину изобрел Эллинг. Его разработку в 1930 году использовал Уиттл и запатентовал газовую турбину реактивного движения.

Известный изобретатель Тесла, в 1913 году, представил свой вариант турбины. Никола Тесла получил патент на свое изобретение, причем его турбина не была похожа на остальные, она принципиально отличалась от традиционной турбины. Турбина Тесла не имела лопастей. В ней стояли диски Паскаля, которые вращались под воздействием газа.

Турбиной называют механизм, который преобразует внутреннюю энергию пара, газа или жидкости в механическую работу на валу. Различают паровые и газовые турбины. Их отличие заключается лишь в том, что в качестве рабочего тела в паровой турбине используется пар, образующийся при испарении воды в котле, а в газовой – соответственно газ. В остальном устройства турбин практически совпадают.

Дальнейшие упоминания о турбинах относятся уже к началу XVI века. Устройства, похожие на турбину, описываются в трудах Леонардо да Винчи и арабского инженера Таги-аль-Дина.

Машины, имеющие наиболее близкое сходство с современными турбинами, и, нашедшими практическое применение, были изобретены только в начале XVII века. Первым в этом преуспел итальянский инженер Джовани Бранка. Бранка изготовил паровую турбину, заставлявшую вращаться мельничные жернова. В конце XVIII века английский ученый Джон Барбер запатентовал первую газовую турбину. Его изобретение имело много элементов, которые присутствуют в современных газовых турбинах. Барбер сконструировал данную турбину специально для приведения в движение безлошадной повозки.

В это же время, независимо от Лаваля, английский инженер Чарлз Парсонс запатентовал многоступенчатую турбину, которая нашла свое применение не только на электростанциях, но и на военных кораблях. С помощью данной турбины корабли могли развивать рекордную по тем временам скорость 60 километров в час.

Совершенствование турбин продолжилось и в XX веке. До середины XX века были изобретены:

газовая турбина, выделяющая энергии больше, чем было затрачено на ее выработку (Эджидиус Эллинг – Норвегия);
реактивная газовая турбина (Фрэнк Уиттл – Англия);
поршневой двигатель, являвшийся источником энергии для газовой турбины (Рауль Пескара — Аргентина).

Роль турбин в современном мире не уменьшается, а лишь возрастает. Турбины продолжают совершенствоваться и работать на благо человечества.

По физике 8 класс кратко

Применение паровых турбин

Современные паровые турбины широко используются во многих сферах.

Например, на электростанциях генератор электрического тока зачастую соединяют с турбиной. Такие турбины могут вращаться, выполняя до 3000 оборотов в минуту. Это позволяет использовать их для приведения в движение генераторов тока.

Также тепловые турбины устанавливают на тепловых электростанциях. В 2017 году на Уральском турбинном заводе была выпущена паровая турбина, электрическая мощность которой достигает $335 \space МВт$, а тепловая нагрузка — $385 \frac{Гкал}{ч}$ (рисунок 4). Этого достаточно, чтобы обеспечить теплом более 100 000 квартир.

Рисунок 4. Энергетическая паровая турбина Т-295

Паровые турбины стоят и на различных заводах. На производстве данные турбины функционируют на отработавшем паре, позволяя получить из практически “отходов производства” полезную энергию. Используют их и на кораблях в качестве главного или вспомогательного двигателя.

Одной из самых мощных паровых турбин в мире на сегодняшний день является турбина Siemens SST5-9000 (рисунок 5). Ее мощностью составляет $1900 \space МВт$. Спрос на такие мощности очень мал, так как реализовать такой потенциал можно только на атомных электростанциях.

Рисунок 5. Турбина Siemens SST5-9000

На сухопутном и воздушном транспорте паровые турбины не используют, потому что для их функционирования необходимо большое количество пара, а следовательно, и жидкости.

Радиальные ступени с наружным потоком

В радиальных ступенях турбины с направленным наружу потоком газа или пара происходит от меньшего диаметра к большему. Ступень состоит из пары неподвижных и подвижных лопастей. Увеличивающаяся площадь поперечного сечения при больших диаметрах вмещает расширяющийся газ.

Эта конфигурация не стала популярной для паровых и газовых турбин. Единственный, который используется чаще, — это Турбина с двойным вращением Люнгстрема. Он состоит из колец консольных лопастей, выступающих из двух дисков, вращающихся в противоположных направлениях. Относительная окружная скорость лопаток в двух соседних рядах относительно друг друга высока. Это дает более высокое значение падения энтальпии на ступень.

Вариант №2

«Самоубийство леммингов»

Очень распространено представление о возникающем раз в несколько лет массовом самоубийстве леммингов. Считается, что в отдельные годы, когда численность леммингов очень резко возрастает, зверьки следуют друг за другом или за одним из леммингов – «проводником» к пропасти или берегу воды, где и гибнут. На самом деле, лемминги не являются стадными, стайными или общественными животными, они перемещаются каждый сам по себе и не следуют за вожаками. По-видимому, миф о групповом самоубийстве леммингов был создан ещё в XIX веке, когда учёные заметили внезапные сокращения популяций леммингов, которым не находили объяснения. В 1908 году Артур Ми решил, что «массовое самоубийство» удачно вписывается в эту ситуацию и опубликовал такой вариант в своей детской энциклопедии.

Впоследствии такая версия широко распространилась после выхода фильма «Белая пустошь», где сцена массового самоубийства леммингов являлась полностью постановочной и не была снята в живой природе

Колебания численности леммингов, по-видимому, связаны с возможностью чрезвычайно быстро размножаться, которая обычно связана с благоприятными погодными условиями и обилием пищи – «урожайным» годом раз в несколько лет, что может объясняться отсутствием заморозков и достаточным количеством осадков летом. В «неурожайный» же год осенью лемминги вынуждены лихорадочно искать себе пищу. Они начинают поедать даже ядовитые растения, а временами нападают на более крупных животных. Поиски пищи вынуждают леммингов совершать массовые миграции по огромным территориям. Обычно они двигаются поодиночке, массовые их скопления наблюдаются только у водных преград. Часть леммингов тонет, хотя в целом они неплохо умеют плавать.

Рост количества леммингов увеличивает и популяцию питающихся ими хищников, в том числе песца, горностая, белой совы. Когда популяция леммингов невелика, этим птицам и зверям приходится искать другую добычу. Белая сова даже не откладывает яйца, если леммингов недостаточно, чтобы прокормить птенцов, а песцы массово покидают тундру и отправляются охотиться в леса. Таким образом, жизненный цикл многих полярных животных зависит от этого небольшого грызуна.

Благотворное влияние звукосочетаний

Мощное оздоровительное воздействие на организм человека оказывают и сочетания звуков.

«ОМ» помогает при гипертонической болезни (снижает артериальное давление), устраняя саму причину гипертонии. Это звукосочетание восстанавливает баланс тела и умиротворяет ум.

«АХ», «ОХ» и «УХ» способствуют очищению организма от продуктов метаболизма и негативной энергетики.

Эти звукосочетания нужно не произносить, а пропевать

При этом непременно обращая внимание на то, с какой интенсивностью это делается. Например, при заболеваниях сердца и сосудов (особенно в стадии обострения) не следует слишком интенсивно упражняться

Но если терапия необходима органам брюшной полости, то здесь, наоборот, удвоенные усилия только приветствуются.

Паровые устройства в XXI веке

С появлением новых источников энергии в XX и XXI веке снова появляется потребность в использовании энергии пара. Паровые турбины становятся неотъемлемой частью АЭС. Пар, приводящий их в действие, получают за счёт ядерного топлива.

Широко используются эти турбины и на конденсационных тепловых электростанциях.

В ряде стран проводятся эксперименты по получению пара за счёт солнечной энергии.

Не забыты и поршневые паровые двигатели. В горных местностях в качестве локомотива до сих пор используют паровозы.

Эти надёжные труженики и безопаснее, и дешевле. Линии электропередач им не нужны, а топливо — древесина и дешёвые сорта угля всегда под рукой.

Современные технологии позволяют улавливать до 95% выбросов в атмосферу и повысить КПД до 21%, так, что люди решили пока с ними не расставаться и работают над паровыми локомотивами нового поколения.

в группе ВКонтакте

Доклад история изобретения турбин 8 класс

Комбинированные системы

Механизм газовой турбины

Ниже в хронологическом порядке представлена краткая история создания различных типов турбин.

Биография 2

Реактивная турбина

Устройство и принцип работы турбины

Подмена Петра 1: выдумка или реальность

Преимущества паровых турбин перед паровыми двигателями

Популярные темы сообщений

Популярные темы сообщений

Виды и срок службы турбокомпрессоров

Слайд 9Попытки создать турбинуПопытки создать механизмы, похожие на турбины, делались очень давно.

Вариант №2

Применение паровых турбин

Радиальные ступени с наружным потоком

Вариант №2

«Самоубийство леммингов»

Благотворное влияние звукосочетаний

Паровые устройства в XXI веке