От парового двигателя к паровой турбине

Однако вплоть до начала промышленного использования паровых машин подогреваемый огнем шар с водой, вращающийся под действием струи пара, был не более чем игрушкой. Только успехи в применении паровых машин заставили обратить внимание на свойства колеса, вращающегося под напором струи пара.

Первое упоминание о паровой турбине в Европе связано с именем итальянского инженера Джованни Бранка (Giovanni Branca), предложившего в 1629 г. использовать рабочее колесо турбины для размельчения угля и серы при производстве пороха (см. лекцию 1).

В 1837 г. в Англии и США было сделано несколько паровых колес, например колесо Авери (Avery at Syracuse, New York) имело диаметр 5 фт (~1,5 м), однако низкая эффективность одноступенчатой турбины с атмосферным противодавлением не могла составить конкуренцию паровому двигателю.

Для создания промышленной паровой турбины было необходимо завершить формулировку законов термодинамики и найти новые инженерные решения для производства работы с использованием тепловых свойств воды и водяного пара.

Хронология формирования теории тепловых машин - термодинамики.

1798: Выдвижение идеи о взаимосвязи температуры и энергии, Коунт Рамфорд (Count Rumford);

1824: Формирование теории тепловых машин, Сади Карно (Sadi Carnot);

1827: Открытие Бруоновского движения молекул воды, Роберт Броун

1834: Формулировка второго закона термодинамики, Клайперон (Benoit-Pierre Clapeyron);

1843: Экспериментальное определение механического эквивалента тепла, Джеймс Джоуль (James Joule);

1848: Определение абсолютного нуля температуры, Лорд Кельвин, (Lord Kelvin);

1852: Определение взаимосвязи объема температуры (расширяющийся газ охлаждается), Джеймс Джоуль и Лорд Кельвин (James Joule, Lord Kelvin);

1859: Закон распределения молекулярных скоростей, Джеймс Клерк Максвелл, (James Clerk Maxwell);

1874: Второй закон термодинамики, Лорд Келвин, (Lord Kelvin);

1876 - 1878: Формирование законов и понятий химической термодинамики, Иосиф Гиббс (Josiah Gibbs);

Начиная с 1879 г. термодинамика ориентируется на углубление знаний о природе тепловых процессов и перестает быть прикладной наукой для инженеров.

1879: Понятие излучения черного тела, Иозеф Стефан (Josef Stefan);

1906: Третий закон термодинамики, Вальтер Нернст (Walther Nernst);

1916: Кинетическая теория газов, Сидней Чапмен и Дэвид Енски (Sydney Chapman and David Enskog);

1957: Комптоновское распределение для уравнения Фоккера-Планка, A.S. Kompaneets. .

Создание термодинамики, т.е. теоретической базы для расчета тепловых машин, поставило перед практикой задачу разработки энергетической установки на базе паровой турбины с вакуумным конденсатором. Патент на первый паротурбинный двигатель получил американский морской инженер, адмирал Бенжамин Франклин Изервуд (Benjamin Franklin Isherwood, 1822-1915) в 1857 г.

После проведения в 1870 г. инженерных разработок несколько паротурбинных установок (ПТУ) были установлены на военные фрегаты серии USS "Wampanoag". Новый двигатель позволил обеспечить относительно высокую скорость (17,75 узла/33 км.час), но ПТУ на базе одноступенчатой турбины оказались слишком сложными в изготовлении, но не более эффективными, чем паровые машины (к.п.д. 6-8%), вследствие чего нашли применение лишь в качестве двигателей судов береговой охраны (USGS), предназначенных для перехвата контрабандистов.

Статьи по теме:

Амортизаторы шасси смягчают удар при посадке самолета на землю
Силовая установка предназначена для создания силы тяги необходимой для преодоление силы лобового сопротивления, силы тяжести и ускоренного перемещения самолета в пространстве. На ЯК-42 установлен тре ...

Формирование международной системы автоперевозок РФ и анализ проблем ее развития
Увеличение доли российских перевозчиков в международных автоперевозках зависит от конкурентоспособности транспортных операторов, существенного снижения транспортных издержек и транспортной составляющ ...

Принцип действия
Электрический топливный насос 2 забирает топливо из бака 1, (рис. 35) и подает его под давлением 2,5 кгс/см2 через фильтр тонкой очистки 3 к распределительной магистрали 5, соединенной шлангами с раб ...