Техника - молодёжи 1955-03, страница 6
Газотурбинный автомобиль. НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ Крупные районные тепловые электростанции являются вторым важнейшим потребителем угля. Они расходуют примерно 18—20'"о от всего количества угля, добываемого в нашей стране. На современных районных электростанциях в качестве двигателя работают только паровые турбины, мощность которых в одном агрегате достигает 150 тыс. квт. В газотурбинной стационарной установке, применив все возможные методы повышения экономичности ее работы, можно было бы получить коэффициент полезного действия порядка 55—60%, то-есть в 1,5—1,6 раза выше, чем у лучших паротурбинных установок, так что с точки зрения экономичности мы здесь опять имеем превосходство газовой турбины. Много сомнений вызывает возможность создания газовых турбин крупных мощностей порядка 100—200 тыс. квт, тем более, что в настоящее время самая мощная газовая турбина имеет мощность лишь в 27 тыс. квт. Основное затруднение при создании турбины крупной мощности возникает при конструировании последней ступени турбины. Собственно газовая турбина бывает в газотурбинных установках как одноступенчатой (сопловой аппарат и один диск с рабочими лопатками), так и многоступенчатой — как бы несколько последовательно соединенных отдельных ступеней. По ходу течения газа в турбине от первой ступени к последней размеры дисков и длины рабочих лопаток из-за роста удельного объема газа увеличиваются и достигают своих наибольших значений на последней ступени. Однако по усло-Ч виям прочности длины лопаггок, которые должны выдерживать напряжения от центробежных сил, не могут превосходить совершенно определенных величин для заданного числа оборотов турбины и заданного материала лопаток. Значит, при проектировании последней ступени турбины размеры ее не должны превосходить определенных предельных значений. В этом и заключается основное затруднение. Расчеты показывают, что газовые турбины высоких и сверхвысоких мощностей (порядка 100 тыс. квт) могут быть сконструированы только при условии резкого повышения температуры газов перед турбиной. У инженеров есть своеобразный коэффициент удельной мощности газовой турбины, исчисляемый в квт на 1 кв. м площади последней ступени турбины. Для установок с мощными паровыми турбинами, имеющими коэффициент полезного действия порядка 35%, он равен 16,5 тыс. квт на кв. м. У газовых турбин с температурой газов горения в 600° он равен всего 4 тыс. на кв. м. Соответственно коэффициент полезного действия таких газотурбинных установок простейшей схемы не превышает 22%. Стоит поднять у турбины температуру газов до 1150°, как коэффициент удельной мощности вырастает до 18 тыс. квт на кв. м., а к. л. д. соответственно до 35%. У более совершенной же газовой турбины, работающей с температурой газов в 1300е, он вырастает уже до 42,5 тыс. на кв. м, а коэффициент полезного действия соответственно до 53,5% I НА АВТОМОБИЛЕ Как известно, основным двигателем всех автомобилей является двигатель внутреннего сгорания. Однако за последние пять-восемь лет появились опытные образцы как грузовых, так и легковых езтомобилей с газовой турбиной. Это "еще раз служит подтверждением того, что газовая турбина явится двигателем ближайшего будущего во многих областях народного хозяйства. 18т УГЛЯ 250. Какие же преимущества может дать газовая турбина в качестве автомобильного двигателя? Первое — это отсутствие коробки передач. Газовая двухвальная турбина обладает прекрасной тяговой характеристикой, развивая максимальное усилие при трогании с места. Мы получаем, как следствие, большую приемистость автомобиля. Автомобильная турбина работает на дешевом топливе, имет малые габариты. Но так как автомобильная газовая турбина является еще совсем молодым типом двигателя, перед конструкторами, пытающимися создать двигатель, конкурирующий с поршневым, постоянно встает множество вопросов, требующих решения. Крупным недостатком всех существующих автомобильных газовых турбин сравнительно с поршневыми двигателями внутреннего сгорания является их малая экономичность. Для автомобилей требуются двигатели сравнительно малой мощности, даже 25-тонный грузовик имеет двигатель мощностью приблизительно в 300 л. е., а эта мощность является очень малой для газовой турбины. Для такой мощности турбине получается очень малых размеров, в результате чего коэф-фициент полезного действия установки будет низким (12— 15%), к тому же он резко падает при уменьшении нагрузки. Чтобы судить о размерах, которые может иметь газовая турбина автомобиля, приведем следующие данные: объем, занимаемый такой газовой турбиной, приблизительно в десять раз меньше объема поршневого двигателя той же мощности. Турбину приходится делать с большим числом оборотов (порядка 30—40 тыс. об/мин), а в некоторых случаях и выше (до 50 тыс. об/мин). Пока такие высокие числа оборотов осваиваются с трудом. Таким образом, малая экономичность и конструктивные трудности, вызываемые высокими оборотами и малыми размерами газовой турбины, являются основным тормозом постановки газовой турбины на автомобиль. ПиЬ й ш, 100% стоимость 1 квтч ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ _Jtk стоимость 1 квтч 50-1 181 - - М УГЛД _ ГАЗОТУРБИННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Настоящий период времени является для автомобильной газовой турбины периодом рождения, но недалеко то время, когда будет создана и высокоэкономичная газотурбинная установка малой мощности. Огромные перспективы откроются для автомобильной газовой турбины, работающей на твердом топливе, так как автотранспорт является одним из наиболее емких потребителей жидкого топлива, и перевод автотранспорта на уголь даст огромный народнохозяйственный эффект. Мы коротко познакомились с теми областями народного хозяйства, где газовая турбина как двигатель уже заняла или может занять в скором времени свое достойное место. Имеется еще целый ряд отраслей промышленности, в которых газовая турбина имеет такие преимущества по сравнению с другими двигателями, что применение ее является безусловно выгодным. Так, например, имеются все возможности широкого применения газовой турбины и на судах, где ее малые габаритные и весовые показатели имеют большое значение. Советские ученые и инженеры уверенно работают над совершенствованием газовых турбин, устранением конструктивных трудностей, препятствующих ее широкому распространению. Эти трудности, бесспорно, будут устранены, и тогда начнется решительное внедрение газовой турбины в железнодорожном транспорте, в стационарной энергетике. Пройдет немного времени, и газовая турбина перестанет быть двигателем будущего, а станет основным двигателем в различных отраслях народного хозяйства. 1000» 4 |
