Турбина как работает: Как работает турбина в автомобиле, для чего она нужна, её преимущества и недостатки

Как работают турбины: принцип и действие

Главная / Полезная информация /Как работают турбины: принцип и действие

Турбина является ротационным двигателем, создающим энергию механического типа на основе энергии тел, которые были отработаны. К ним относятся пар, вода и газ, воздействующие потоком на лопасти с созданием вращения.

Создание турбины происходило Героном Александрийским в 1-м веке н.э. Отношение к паровой турбине вначале было несерьёзным и её никто не изучал до Леонардо да Винчи. Истории известен чертёж «дымового зонта», не воплощённый в жизнь. Никола Тесла создал небезызвестную турбину Тесла, отличную от аналогов. Современные турбины совсем другие и имеют большее количество разновидностей. С успехом применяются в судо-, авиа- и машиностроении, на СТО, в ЭС и АЭС.

Турбина Тесла и принцип её работы

Турбины Тесла является необычным безопасным агрегатом. В конструкции присутствуют плоские диски, разделенные шайбами с небольшим пространством. 50% дисков содержат всесторонние выступы. В центре находятся окна, в которые выходят рабочие газы. При поломках на помощь приходит ремонт турбин в Минске.

Подача рабочего газа происходит на край диска при помощи сопла по спирали. Происходит зацепление поверхности в силу неподвижности первого молекулярного слоя, а последующие движутся сильнее. Текучая среда диска прилипает к поверхности и тащит их в силу малого расстояния междискового расстояния, большой площади и силы сопротивления. Ротор раскручивает диски с выводом скользящего газа через окна в центре конструкции.

Особенности турбины Тесла

Среди отличительных особенностей турбины Тесла можно выделить:

• работу с загрязнёнными газами;
• хорошие показатели КПД;
• применение стандартных материалов;
• простота в ходе изготовления;
• терпимость к рабочим погрешностям;
• работу с различными видами тепла.

Как работает дизельная турбина

Отмечается повышенный КПД и работа в непростых условиях эксплуатации. Одна сторона вала содержит компрессор, который всасывает уличный воздух, как насос, сжимая и отправляя в камеру сгорания. Другая сторона содержит колесо для раскрутки потока отработанных газов. Создаётся рабочий цикл мотора, с попаданием выхлопных газов в улитку турбокомпрессора и всасыванием воздуха турбины.

Популярность дизельного турбокомпрессора обладает преимуществами:

• повышение КПД мотора на 30–40%, что избавляет от быстрого ремонта турбин;
• лучшее сгорание топлива от воздуха, который идёт в цилиндры;
• надлежащий расход топлива;
• чрезмерное уменьшение вредных выбросов.

Как работает паровая турбина

Агрегаты являются двигателем теплового типа, преобразующим энергию в механическую работу. Движение в соплах переходит в расширение с преобразованием потенциальной энергии в кинетическую. Потоки пара простреливает лопатки диска изогнутой формы с раскруткой вала при вращении. Скорость парового потока зависит от различных факторов:

• размер сопла для движения тела;
• температурный уровень и давление до момента расширения;
• пространственное давление в момент выпуска пара из сопла.

Механизм применяется в паротурбинных установках, как главный двигатель на ТЭС и АЭС с выработкой 85–95% электрической энергии в мире.

Как работает газовая турбина

В основе работы представлен принцип сжатой и нагретой энергии газа с преобразованием механической работы на валу. Нагрев сжатого газа происходит в камере сгорания или вариаторе ядерного типа. Газовый поток под давлением продвигается по аппарату сопла, нагреваясь и расширяясь. По окончании происходит воздействие струи газа на лопасти с заранее заданным вращением вала. Газовая турбина работает по аналогии с паровой. Купить турбину высокого качества значит обеспечить долгую работу.

Достоинства газотурбинного двигателя

Основными достоинствами механизма являются:

• меньшее количество движущихся частей, по сравнению с поршневым;
• уменьшенное потребление материалов для смазки;
• сниженные требования к топливному качеству;
• выдача КПД больше поршневого двигателя;
• сниженная степень выбросов.

Ремонт турбин дизельных и бензиновых двигателей легковых и грузовых автомобилей лучше доверять профессионалам из ТУРБОХЭЛП, а не браться за таковой процесс самостоятельно.

Пять ошибок водителей, которые быстро убивают турбомотор

Признаками приближающейся кончины турбины, как правило, являются посторонние шумы из-под капота, которые возникают сразу после запуска. Чаще всего речь идет о свисте или гуле, который может сопровождается также выхлопом сизого цвета. Еще один косвенный признак проблем с турбиной — «масложор», возникающий в результате проникновения масла сквозь люфты и зазоры в деталях. Какие промахи в эксплуатации могут привести к подобным последствиям?

Масляное голодание

Наиболее часто турбину в современных моторах приговаривает масляное голодание, которое происходит по разным причинам.

Самая банальная — это нежелание владельца контролировать уровень масла. Владельца, впрочем, можно понять — он только купил автомобиль, и масла вроде бы залито на длительный срок эксплуатации. Однако коррективы вносят манера и характер езды. Если гонять и эксплуатировать машину под нагрузкой, например, с заполненным салоном и багажником, расход лубриканта заметно увеличивается. Значительно больше масла расходуется также в холодное время года.

В среднем же, если турбодвижок среднестатистической легковушки относительно новый, он будет потреблять около 80 грамм масла на 100 литров топлива. Что же касается изношенных турбоагрегатов, там моторный «жор» может доходить и до 2 л на 100 литров топлива. Что происходит при таком раскладе с турбиной? При масляном голодании начинается повышенный износ ее деталей и снижается теплоотвод. В результате «улитка» ломается и, как правило, это является негарантийным случаем, поскольку владелец не следил за уровнем масла.

Рано глушим мотор

Не секрет, что турбодвижки очень не любят, когда их глушат сразу после долгой и активной езды по трассе или бездорожью. В процессе такого «драйва» крыльчатка турбины может раскручиваться до 10000-15000 оборотов в минуту. Когда же раскаленный узел перестает смазываться маслом, это провоцирует поломки из-за неравномерного температурного расширения.

Кроме того, поскольку масло уже не подается, тепло уходит в подшипниковый узел, где остатки смазки начинают закоксовываться. Самое интересное, что нейтрализовать проблему можно элементарным способом — дать турбоагрегату поработать на холостых оборотах примерно минуту и только после этого глушить мотор.

Многие сейчас подумают — а как же системы страховки, такие как турботаймер (обеспечивает работу двигателя в течение двух-трех минут на минимальных оборотах уже после выключения зажигания), программное включение вентилятора после выключения мотора или, скажем, электрические циркуляционные насосы, подающие к турбокомпрессору охлаждающую жидкость?

Все эти ноу-хау работают без огрехов, но не являются панацеей, поскольку сильный нагрев турбины требует долгого и обстоятельного ее охлаждения. Поэтому наша рекомендация такова — не важно, какой у вас автомобиль. Не глушите турбомотор сразу, дайте ему поработать на минимальных оборотах, и сбережете здоровье турбины.

Ездить накатом

Есть такая категория водителей, которые сдувают пылинки со своих «железных коней» и в частности не дают мотору работать под серьезной нагрузкой и практикуют движение накатом, например, подкатываясь к светофорам на «нейтрали». Как это ни парадоксально, но такая манера пагубно влияет на турбоагрегаты.

К примеру, некоторые турбомоторы компании Subaru не терпят низкого давления масла в двигателе. Дело в том, что лубрикант начинает хуже циркулировать по системе смазки, а если водитель вдруг становится «тихоходом» после активной езды, возможно также и пригорание масла. Самое интересное, что владелец убежден, что, двигаясь на машине со скоростью черепахи, он дает турбодвигателю отдохнуть.

На самом же деле он стремительно приближает смерть турбины. Именно поэтому на турбированных двигателях переводить коробку передач в нейтральное положение на ходу допустимо лишь непродолжительное время. Передача должна быть всегда активирована даже при равномерном движении накатом.

Не прогревать мотор

Что бы ни говорили «знатоки», автомобили с турбомоторами необходимо прогревать после «холодного пуска» зимой — сначала пару-тройку минут на месте, а потом еще несколько минут, двигаясь в спокойной манере, избегая высоких оборотов двигателя.

В противном случае, если холодный мотор раскрутить до красной зоны тахометра, турбина начнет быстро и сильно разогреваться, и из-за резкого перепада температур могут произойти деформации металлических элементов конструкции. При этом смазка все еще густая, и турбина работает в условиях серьезного масляного дефицита. Узел в результате работает почти «на сухую» и гарантированно выйдет из строя раньше времени.

Жадничать с топливом

Что будет, если поить машины с высокотехнологичными турбинами низкооктановым бензином?

Ничего хорошего. Если в мануале и на крышке топливного бака указано «не ниже 95 го бензина», то, заправляясь топливом АИ-92, вы повышаете вероятность детонации, иными словами, взрывоподобного горения смеси в цилиндрах.

Последнее явление чревато, как известно, механическим разрушением поршневой группы и износом вкладышей. Турбина же увеличивает массу сгораемой топливной смеси внутри цилиндров.

Чем турбина мощнее, тем выше риск детонации при работе на низкооктановом топливе. Соответственно, чтобы избежать детонации, необходимо заливать в бензиновые турбомоторы только высокооктановое топливо — бензин АИ-95, АИ-95+ и АИ-98 будет предпочтительным вариантом, а если альтернативы 92-ому топливу нет, то необходимо как минимум перемещаться по дорогам спокойной манере и не поддерживать высокие обороты турбодвигателя.

Как работает ветряк?

Ветряные турбины могут превращать энергию ветра в электричество, которое мы все используем для питания наших домов и предприятий. Они могут быть автономными, снабжая только один или очень небольшое количество домов или предприятий, или они могут быть сгруппированы, чтобы стать частью ветряной электростанции. Здесь мы объясняем, как они работают и почему они важны для будущего энергетики.

Что такое ветряк?

Ветряные турбины — современная версия ветряной мельницы. Проще говоря, они используют силу ветра для создания электричества.

Наиболее заметны большие ветряные турбины, но вы также можете купить маленькую ветряную турбину для индивидуального использования; например, для обеспечения электроэнергией каравана или лодки.
 

Что такое ветряная электростанция?

Ветряные электростанции представляют собой группы ветряных турбин. Впечатляет мысль о том, что электричество, которое питает так много в нашей жизни — от зарядки наших телефонов до возможности приготовить чашку кофе и, во все большей степени, заправки наших автомобилей — могло начаться как простой порыв ветра. .
 

Как работают ветряные турбины?

Сначала давайте начнем с видимых частей ветряной электростанции, которые мы все привыкли видеть, — высоких белых или бледно-серых турбин. Каждая из этих турбин состоит из набора лопастей, коробки рядом с ними, называемой гондолой, и вала. Ветер — даже легкий бриз — заставляет лопасти вращаться, создавая кинетическую энергию. Вращающиеся таким образом лопасти также заставляют вращаться вал в гондоле, а генератор в гондоле преобразует эту кинетическую энергию в электрическую.
 

Что дальше произойдет с электричеством, вырабатываемым ветряной турбиной?

Для подключения к национальной сети электроэнергия затем проходит через трансформатор на объекте, который повышает напряжение до напряжения, используемого национальной системой электроснабжения. Именно на этом этапе электричество обычно поступает в сеть передачи National Grid, готовое к передаче, чтобы в конечном итоге его можно было использовать в домах и на предприятиях. В качестве альтернативы ветряная электростанция или отдельная ветряная турбина могут генерировать электроэнергию, которая используется в частном порядке отдельными или небольшими домами или предприятиями.
 

Почему ветряные турбины обычно белого или бледно-серого цвета?

Ветряные турбины, как правило, бывают либо белыми, либо очень бледно-серыми — идея состоит в том, чтобы сделать их визуально ненавязчивыми. Ведется дискуссия о том, следует ли красить их в другие цвета, особенно в зеленый, в некоторых местах, чтобы помочь им лучше слиться с окружающей средой.
 

Насколько сильным должен быть ветер для работы ветряной турбины?

Ветряные турбины могут работать при любых скоростях ветра, от очень слабого до очень сильного. Они генерируют около 80% времени, но не всегда на полную мощность. При очень сильном ветре они отключаются, чтобы предотвратить повреждение.
 

Где расположены ветряные электростанции?

Ветряные электростанции, как правило, располагаются в самых ветреных местах, чтобы максимизировать энергию, которую они могут производить, поэтому вы, скорее всего, увидите их на склонах холмов или на побережье. Ветряные электростанции, расположенные в море, называются оффшорными ветряными электростанциями, а те, что на суше, — береговыми ветряными электростанциями.
 

Где был первый ветряк и первая ветряная электростанция?

Самая первая ветряная турбина, производившая электричество, была создана профессором Джеймсом Блитом в его доме отдыха в Шотландии в 1887 году. Она была 10-метровой высоты и имела парусное полотно.

Первая в мире ветряная электростанция открылась в Нью-Гемпшире в США в 1980 году.
 

Вредны ли ветряные электростанции для птиц?

Дело в том, что изменение климата представляет наибольшую долгосрочную угрозу для птиц и других диких животных. А возобновляемая энергия, ключевым компонентом которой являются ветряные турбины, необходима для сокращения парниковых газов .

Британская благотворительная организация Королевское общество защиты птиц ( RSPB ) признает эту более широкую картину, заявляя: «Переход на возобновляемые источники энергии сейчас, а не через 10 или 20 лет, необходим, если мы хотим стабилизировать парниковые газы в атмосфера на безопасном уровне».

Разработчики ветряных электростанций тесно сотрудничают с RSPB и местными экологическими группами в рамках процесса консультаций по размещению ветряных электростанций, чтобы продолжить рост наземной и морской ветровой энергии, уравновешивая любой потенциальный вред птицам из-за потери среды обитания, нарушения и столкновения. .

В отчете США сделан вывод о том, что влияние энергии ветра на популяции птиц относительно невелико по сравнению с падением птиц до кошек и столкновениями с высотными зданиями.

Какая часть электроэнергии Великобритании вырабатывается за счет ветра?

Узнайте, какая часть электроэнергии в Великобритании вырабатывается за счет ветра, с помощью приложения National Grid ESO для Google Play или Apple iOS .
 

Объяснение дополнительной энергии

Энергия ветра на суше и на море: в чем разница?

Как работает солнечная энергия?

Как работают ветряные турбины? | Блог

Корпорация Ball удовлетворяет половину своих текущих энергетических потребностей США за счет энергии ветра.

Что такое энергия ветра?

Люди использовали силу ветра тысячи лет. Ветер двигал лодки по реке Нил, перекачивал воду и перемалывал зерно, поддерживал производство продуктов питания и многое другое. Сегодня кинетическая энергия и мощность естественных воздушных потоков, называемых ветром, широко используются для производства электроэнергии. Одна современная оффшорная ветряная турбина может генерировать более 8 мегаватт (МВт) энергии, что достаточно для чистого питания почти шести домов в течение года. Береговые ветряные электростанции вырабатывают сотни мегаватт, что делает энергию ветра одним из самых рентабельных, чистых и доступных источников энергии на планете.

Энергия ветра является самым дешевым крупномасштабным возобновляемым источником энергии и крупнейшим источником возобновляемой энергии в США на сегодняшний день. В стране насчитывается около 60 000 ветряных турбин общей мощностью 105 583 мегаватт (МВт). Этого достаточно для электроснабжения более 32 миллионов домов!

График совокупной мощности ветра в США, данные предоставлены Американской ассоциацией ветроэнергетики (AWEA). .

Преимущества ветровой энергии:

1.  Ветряные турбины обычно возмещают выбросы углерода в течение всего срока службы, связанные с их развертыванием, менее чем за год, прежде чем обеспечить до 30 лет практически безуглеродного производства электроэнергии.
2. Энергия ветра помогает сократить выбросы углекислого газа — в 2018 году удалось избежать выбросов CO2 на 201 миллион метрических тонн.
3. Энергия ветра обеспечивает налоговые поступления сообществам, в которых реализуются проекты. Например, государственные и местные налоговые платежи от ветровых проектов в Техасе составили 237 миллионов долларов.
4. Ветроэнергетика способствует созданию рабочих мест, особенно во время строительства. В 2018 году в отрасли было создано 114 000 рабочих мест в США.
5. Энергия ветра обеспечивает стабильный дополнительный источник дохода: проекты ветроэнергетики ежегодно приносят более 1 миллиарда долларов государственным и местным органам власти, а также частным землевладельцам.

Как выглядит проект ветроэнергетики?

Ветроэнергетический проект или ферма относится к большому количеству ветряных турбин, которые построены близко друг к другу и функционируют так же, как электростанция, отправляя электроэнергию в сеть.

Фотография ветряных турбин в рамках проекта Frontier Windpower II в Оклахоме

Проект Frontier Windpower I в округе Кей, штат Оклахома, работает с 2016 года и расширяется за счет проекта Frontier Windpower II. После завершения строительства Frontier I и II будут генерировать в общей сложности 550 мегаватт энергии ветра — этого достаточно для питания 193 000 домов.

Как работают ветряные турбины?

Схема, показывающая компоненты стандартной ветровой турбины

Электроэнергия вырабатывается с помощью вращающихся ветряных турбин, использующих кинетическую энергию движущегося воздуха, которая преобразуется в электричество. Основная идея заключается в том, что ветряные турбины используют лопасти для сбора потенциальной и кинетической энергии ветра. Ветер вращает лопасти, которые раскручивают ротор, соединенный с генератором для выработки электроэнергии.

Большинство ветряных турбин состоят из четырех основных частей:

• Лопасти прикреплены к ступице, которая вращается вместе с лопастями. Лопасти и ступица вместе образуют ротор.
• В гондоле находится редуктор, генератор и электрические компоненты.\
• Башня удерживает лопасти ротора и генераторное оборудование высоко над землей.
• Фундамент удерживает турбину на земле.

Типы ветряных турбин:

Большие и малые турбины делятся на две основные категории в зависимости от ориентации ротора: турбины с горизонтальной осью и турбины с вертикальной осью.

Турбины с горизонтальной осью на сегодняшний день являются наиболее часто используемым типом ветряных турбин. Этот тип турбины приходит на ум при представлении энергии ветра, с лопастями, очень похожими на пропеллер самолета. Большинство этих турбин имеют три лопасти, и чем выше турбина и длиннее лопасть, тем больше электроэнергии вырабатывается.

Турбины с вертикальной осью больше похожи на взбивалку, чем на пропеллер самолета. Лопасти этих турбин прикреплены как вверху, так и внизу вертикального ротора. Поскольку турбины с вертикальной осью работают не так хорошо, как их горизонтальные аналоги, сегодня они встречаются гораздо реже.

Сколько электроэнергии вырабатывает турбина?

Это зависит. Размер турбины и скорость ветра, проходящего через лопасти ротора, определяют количество производимой электроэнергии.

За последнее десятилетие ветряные турбины стали выше, что позволило использовать более длинные лопасти и получить возможность использовать лучшие ветровые ресурсы, доступные на больших высотах.

Для сравнения: ветряная турбина мощностью около 1 мегаватта может производить достаточно чистой энергии примерно для 300 домов в год. Ветряные турбины, используемые на наземных ветряных электростанциях, обычно генерируют от 1 до почти 5 мегаватт. Скорость ветра обычно должна составлять примерно 9 миль в час или более, чтобы большинство ветряных турбин коммунального назначения начали производить электроэнергию.

Каждый тип ветряной турбины способен генерировать максимальную мощность в диапазоне скоростей ветра, часто между 30 и 55 милями в час. Однако, если ветер дует меньше, производство обычно уменьшается экспоненциально, а не останавливается полностью. Например, количество генерируемой энергии уменьшается в восемь раз, если скорость ветра падает вдвое.

Кто занимается обслуживанием ветряных турбин?

Высококвалифицированные ветротехники из Duke Energy Renewables поднимаются на сотни футов для обслуживания турбин

Что происходит, когда возникает неисправность в высокой ветряной турбине? Ветротехники, такие как Рене Лопес и его товарищи по команде Duke Energy Renewables, поднимаются на вершину, чтобы быстро и безопасно починить ее.

Рене говорит, что, неся около 45 фунтов оборудования и инструментов, опытным техникам может потребоваться 20 или более минут, чтобы добраться до гондолы, которая находится на высоте 300 футов в верхней части ветряной турбины.

Рене Лопес, техник по ветровым технологиям компании Duke Energy Renewables

Техники по ветроэнергетике отвечают за поиск и устранение неисправностей и ремонт электроники и механизмов, обеспечивающих вращение лопастей. Каждый технический специалист проходит как минимум двухлетнюю техническую программу для получения сертификата, а затем проходит более 50 часов обучения, прежде чем его назначают на должность в полевых условиях. Безопасность также является постоянным и ежедневным вниманием к работе, потому что подъем на гондолу турбины может быть опасным. В Duke Energy Renewables практикуется, документируется и анализируется строгий режим безопасности, чтобы гарантировать, что безопасность остается главным приоритетом.

При надлежащем обучении технические специалисты также могут использовать дроны, чтобы упростить и сделать более безопасным осмотр высотного оборудования. Дроны могут приближаться к оборудованию, что облегчает обнаружение небольших дефектов, таких как трещины на ветряной турбине, и снижает необходимость для техников взбираться на турбины и спускаться по лопастям. Это может быть особенно полезно, когда дороги мокрые или непроходимые.

Стоит ли рассматривать решения для ветроэнергетики?

Ветроэнергетика остается одним из самых малых углеродных следов среди всех источников энергии. Он играет важную роль в будущем энергоснабжения нашей страны, поддерживая энергетический переход нашего мира и растущий спрос на устойчивые энергетические ресурсы.

Ветер также является одним из лучших способов для корпораций, университетов, городов, коммунальных служб и других организаций быстро перейти на безэмиссионную энергию в масштабе. Одно соглашение о покупке виртуальной энергии (VPPA) может обеспечить от десятков до сотен мегаватт чистой нулевой электроэнергии на срок от 10 до 25 лет. В большинстве соглашений также ставится отметка о дополнительности, что означает чистые новые источники экологически чистой энергии, замещающие потенциально старые источники энергии с более высоким уровнем выбросов.

Где лучше всего разместить проект ветроэнергетики?

Существует шесть основных соображений для проектов в области ветроэнергетики:

• Наличие ветра и желаемые местоположения
• Воздействие на окружающую среду
• Вклад сообщества и местные потребности в производстве возобновляемой энергии
• Благоприятная политика на уровне штата и на федеральном уровне
• Наличие земли
• Возможность подключения к электросети

Как и в случае с коммерческими солнечными фотоэлектрическими проектами, перед запуском ветроэнергетической установки необходимо получить разрешения.