Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Факельные топки появились в 1920-е гг. В них сжигается твердое топливо в виде пыли в факельном горении, что дает возможность увеличить производительность топки даже при использовании топлива невысокого качества. Топливо для факельной топки – это бурый уголь, антрацит, мазут, природный газ, фрез-торф, дробленый каменный уголь. Прежде чем поступить в факельную топку, топливо подвергается специальной обработке – его очищают, измельчают, сушат в специальных системах, пылеприготовителях. В факельной топке сжигают, кроме твердого топлива, также и жидкое или газообразное. Газообразное топливо поступает прямо в топку без какой-либо подготовки. Жидкое топливо распыляется форсунками.

Вихревые (циклонные) топки. Появились в 1950-х гг. – это камерные топки, они имеют большую паропроизводительность (более 2000 т/ч). Процесс работы таких топок состоит в полном сгорании мельчайших частиц твердого топлива в камерах-предтопках, в которых действует газовоздушный вихрь. Продукты сгорания вихревой топки имеют температуру меньшую, чем температура плавления шлака. Чтобы не произошло шлакования поверхностей нагрева, стены вихревой топки представляют собой топочные экраны. Продукты сгорания из топки отводятся дымососами или дымовыми трубами. Вентиляторы создают движение дымовых газов при плотном экранировании. Топливо для вихревых топок – это угольная пыль.

Тронковый двигатель

Тронковый двигатель – разновидность двигателя внутреннего сгорания – бескрейцкопфного. Рабочие поверхности его поршня и цилиндра воспринимают боковые усилия, что появляется в его кривошипном механизме. Тронковые двигатели отличаются быстроходностью, их, как правило, имеют автомобили, мотоциклы, тракторы.

Турбина

Турбина – двигатель, преобразующий кинетическую энергию рабочего тела в механическую работу. Турбина представляет собой ротор, совершающий непрерывное вращательное движение. Рабочее тело, подводимое к ротору, – это пар, газ или вода. Турбины бывают стационарными и транспортируемыми. Стационарные турбины используются в турбогенераторах, турбокомпрессорах, турбонасосах. Турбонасосы могут быть топливными, масляными и питательными. Транспортируемые турбины – это паровые или газовые судовые двигатели. Газовые турбины – это также и турбовинтовые, и турбореактивные двигатели самолетов. Некоторые локомотивы или особые автомобили тоже имеют газовые турбодвигатели. На гидроэлектростанциях используются гидравлические турбины, осуществляющие привод тихоходных генераторов электрического тока. Турбины имеют большую мощность: газовые – более 100 МВт, паровые – более 1500 МВт, гидравлические – 600 МВт. Турбины-турбодвигатели обладают надежностью в работе, выработкой большой мощности, экономичностью и широко используются в энергетике.

Турбокомпрессор

Турбокомпрессор – механическое соединение авиационной газовой турбины и компрессора – турбокомпрессорный двигатель. Также турбокомпрессоры наддувают поршневые двигатели внутреннего сгорания. Турбина вращает компрессор, он увеличивает давление воздуха, который поступает в цилиндры, в турбине расширяются выхлопные газы двигателя. Лопаточный компрессор, подающий или сжимающий газы, бывает осевой или центробежный. По сравнению с поршневым компрессором имеет больший КПД.

Турбокомпрессионный двигатель

Турбокомпрессионный двигатель разделяют на турбовинтовой двигатель и турбореактивный двигатель.

Турбовинтовой двигатель

Турбовинтовой двигатель – двигатель авиационный, газотурбинный. Его воздушный винт вырабатывает основную тягу. Струя газов, которая выходит из реактивного сопла, вырабатывает дополнительную тягу. Конструкция турбовинтового двигателя включает турбины, приводящие компрессор и воздушный винт, осевой компрессор, воздушный винт, воздухозаборник, редуктор, сопло, через которое отводятся газы, камеру сгорания. Действие турбовинтового двигателя состоит в следующем: во время полета воздух попадает в турбовинтовой двигатель и сначала подвергается сжатию в воздухозаборнике, потом в турбокомпрессоре и направляется в камеру сгорания, в камере находится химическое жидкое топливо. Газы, получающиеся при сгорании топлива в турбине, расширяются и еще более расширяются в реактивном сопле. Турбина вращает воздушный винт и компрессор, редуктор выполняет согласование скоростей компрессора и винта. Турбовинтовые двигатели – это основные двигатели дозвуковых самолетов и вертолетов.

Турбореактивный двигатель

Турбореактивный двигатель – двигатель авиационный, газотурбинный. Струя газов, выходящих из его реактивного сопла, вырабатывает тягу. Турбореактивные двигатели – это основные двигатели сверхзвуковых самолетов или подъемные двигатели самолетов с вертикальным взлетом и посадкой. Конструкция турбовинтового двигателя включает турбину, реактивное сопло, осевой компрессор, воздухозаборник, камеру сгорания и форсажную камеру. Во время полета воздух попадает в турбореактивный двигатель и сначала подвергается сжатию в воздухозаборнике, потом в турбокомпрессоре. Далее он направляется в камеру сгорания, в камере находится химическое жидкое топливо. Турбина вращает компрессор. Газы, получающиеся при сгорании топлива, расширяются в турбине и далее в реактивном сопле. Между реактивным соплом и турбиной находится форсажная камера, в ней дополнительно сжимается топливо, что увеличивает тягу до 40%. Для обеспечения устойчивой работы компрессора и форсажной камеры турбокомпрессор имеет два последовательных каскада, которые механически не связаны.

Турбогенератор

Турбогенератор – генератор, который вращает турбина (паровая или газовая). Турбина тепловой электростанции непосредственно соединена с генератором. Турбогенераторы, как правило, быстроходны, потому что турбины тепловых электростанций имеют большую частоту вращения, которая улучшает их экономические и технические показатели. Самая большая частота вращения турбин – 50 с. Термогенератор – это горизонтально расположенная электромашина. Ротор турбогенератора сделан из высококачественной стали, что обеспечивает большое механическое напряжение ротора. Ротор имеет небольшой диаметр и большую длину, но не более 8 м. На роторе находится обмотка возбуждения, которая уложена в продольные пазы на поверхности ротора. Питание обмотка получает от возбудителя электрических машин. Рабочая обмотка находится на статоре. Конструкция статора турбогенератора включает корпус и сердечник, в котором имеются пазы для обмотки. Сердечник сделан из пакетов с листами электротехнической стали, имеющими слой лака. Обмотка закреплена в пазах клиньями. Сердечник находится в стальном корпусе, который закрыт щитами с торцов. Турбогенераторы на атомной электростанции имеют на роторе две пары полюсов и увеличенный диаметр ротора до 1,8 м и массой около 180 т. Это обусловлено низкими параметрами пара, который вырабатывается в ядерном реакторе. Частота вращения турбины – 25 с. Воздушная система охлаждения используется в турбогенераторах мощностью менее 30 МВт. В турбогенераторах мощностью более 30 МВт вместо воздуха используется водород. Водородный теплоноситель увеличивает отвод тепла с охлаждаемой поверхности, потому что водород имеет большую в несколько раз, чем у воздуха, теплоемкость. Применение водорода увеличивает мощность турбогенератора. На одном валу с турбогенератором находятся вентиляторы, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя. В охладителе горячий теплоноситель охлаждается. При мощности более 300 МВт проводники обмотки охлаждаются водородом или дистиллированной водой. В мощных турбогенераторах применяется комбинированное охлаждение: водород охлаждает сердечник статора, вода охлаждает обмотки статора и ротора. Чем больше мощность турбогенератора, тем меньше материала требуется на его изготовление, что удешевляет его стоимость.

Тяжеловодный реактор

Тяжеловодный реактор – тепловой реактор, использующий в качестве замедлителя тяжелую воду, имеющую небольшое сечение поглощения нейтронов. Тяжеловодный реактор способен воспроизводить большое количество ядерного топлива. Теплоносителем в тяжеловодных реакторах, как правило, являются тяжелая вода и также газы – двуокись углерода, водяной пар. Тяжелая вода имеет высокую стоимость из-за сложности ее получения. Поэтому эксплуатация тяжеловодного реактора эффективна при недорогом воспроизводстве тяжелой воды.

Факельная топка

Факельная топка – устройство, сжигающее топливо в факелах. Топливо – угольная пыль, газ или мазут. Факельная топка представляет собой камеру, в которой располагаются горелки для сжигания распыленного топлива. Расположение горелок определяет характер факела. Если горелки расположены на поду или под сводом камеры, то факел не поворачивается. Если горелки расположены горизонтально, то факел может поворачиваться на 90° или 180°. В центре горения температура факела около 2000 °С. На выходе из топки она снижается до 1000 °С. Чтобы предохранить стены топки от слишком интенсивного излучения тепла, их покрывают отражательными экранами. Экраны сделаны из охлаждаемых водой труб или из плавниковых труб. Трубы сварены друг с другом. В первых факельных топках поверхность стен делали из огнеупорных кирпичей. Сейчас это легкая изоляция, расположенная на экранных трубах.