汽轮机技术的历史

早期的前兆

第一个设备,可分为汽轮机是反应汽转球提出的亚历山大的英雄在1世纪ce。在这个设备,蒸汽供应通过空心转轴空心旋转的球体。然后出现了通过两种对立的弯管,就像水从一个旋转问题草坪洒水。设备是一个玩具,因为没有有用的工作是生产。

另一个蒸汽驱动机设计,描述了1629年在意大利,在这样一个飞机叶片从一开始产生蒸汽轮冲动,导致它旋转的原则。首先是1784年的一项专利詹姆斯·瓦特的开发人员蒸汽机,一些反应,提出了脉冲涡轮适应类似的设备操作。没有一个是成功的,除了单位建造的威廉·艾弗里美国1837年之后。其中一个是这样的艾弗里涡轮两个空心臂,长约75厘米,是附加在直角空心轴通过蒸汽供应。喷嘴的外端武器在切线方向允许蒸汽出来,从而产生反应将车轮。约50这些涡轮机建造了锯木厂,棉花杜松子酒,和木工店,和至少一个火车头。而效率匹配的当代蒸汽发动机,噪音水平高,调速困难,经常需要维修导致他们放弃。

现代汽轮机的发展

没有进一步发展,直到19世纪末,当各种发明家为现代汽轮机奠定了基础。1884年查尔斯爵士阿尔杰农帕森斯英国工程师认可的优势运用大量的阶段系列,允许提取的热能在蒸汽小步骤。帕森斯也出现了几乎相同的反馈阶段原则根据压降能源释放发生在静止的和移动刀片的段落。此外,他后来建立了第一个实用的大型海洋蒸汽涡轮机。在1880年代卡尔几何级数de拉瓦尔瑞典建造小反应涡轮机,约为每分钟40000转开奶油分离器。高速度,然而,使他们不适合其它商业应用。De拉伐尔把他的注意力转移到单级脉冲发电机使用缩放喷嘴,如所示图3。从1889年到1897年de拉瓦尔建造许多涡轮机能力从大约15到数百马力。他15-horsepower涡轮机是最早用于船用推进(1892)。法国C.E.A.拉多式首次开发多级脉冲涡轮在1890年代。大约在同一时间,美国的查尔斯·g·柯蒂斯velocity-compounded冲动阶段发展。

1900年最大的蒸汽汽轮发电机单元产生1200千瓦,10年后能力这样的机器已经增加到超过30000千瓦。这远远超过即使是最大的蒸汽发动机的输出,使汽轮机的主要原动力中央电站在20世纪的第一个十年。安装成功后一系列的68000马力的涡轮在跨大西洋客轮卢西塔尼亚号和毛里塔尼亚,于1906年推出,汽轮机也得到了大规模的优胜海洋应用燃烧化石燃料,首先与血管,然后与使用核能。蒸汽发生器压力增加约1000帕的评估在1895年到1919年1380帕计,然后到1940年9300帕计。蒸汽温度上升从180°C(饱和蒸汽)到315°C(过热蒸汽),最终在同一时期510°C,而热价从38000下降到10000年每千瓦时的热量。

最近的进展和趋势

到1940年,单涡轮单元100000千瓦的发电能力很常见。越来越大的涡轮机(更高的效率)建造在过去半个世纪,主要是因为化石燃料的成本稳步上升。这需要大量增加蒸汽发生器压力和温度。一些单位操作与超临界蒸汽压力高达34500帕计和温度高达650°C是1970年之前建成的。再热汽轮机运行在较低的压力(17100至24100帕计)和温度(540 - 565°C)现在已经被普遍安装以确保可靠性高。在核电站汽轮机,仍在建造的美国以外的国家,通常在7580帕计和温度高达295°C,以适应反应堆的局限性。涡轮机超过一百万千瓦输出需要特别大,高合金钢刀片的低压结束。

更高效的单位发电装机容量超过130万千瓦可能最终建成,但没有重大改进,预计在未来的几十年里,主要是因为温度限制的材料用于蒸汽发生器管道和高压涡轮组件,因为需要非常高的可靠性。

尽管大型汽轮机与的使用电力生产和船用推进,可以用于更小的单位热电联产当蒸汽所需的其他目的,比如化学处理,推动其他机器(例如,压缩机的大型中央空调系统提供许多建筑物),或驾驶大型泵与风机在发电站或炼油厂。然而,需要一个完整的蒸汽动力装置,包括蒸汽发电机,水泵,和配件,不让小汽轮机的一个有吸引力的电源设备安装。