Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Víz, fizika, matematika. A víz halmazállapotai A víz az egyetlen olyan anyag a Földön, amely mindhárom halmazállapotában megtalálható.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Víz, fizika, matematika. A víz halmazállapotai A víz az egyetlen olyan anyag a Földön, amely mindhárom halmazállapotában megtalálható."— Előadás másolata:

1 Víz, fizika, matematika

2 A víz halmazállapotai A víz az egyetlen olyan anyag a Földön, amely mindhárom halmazállapotában megtalálható.

3 A víz mint folyadék A víz színtelen, szagtalan, íztelen folyadék. Az élet egyik feltétele. Víz nélkül elképzelhetetlen lenne az élet. A természetben előforduló leguniverzálisabb oldószer.

4 A víz jéggé alakulásához apró, szilárd szennyező- anyagoknak kell a vízben lenniük, amik körül a jéggé alakulás megindulhat. Ez 0 °C alatt következik be. A mindenféle szennyeződéstől mentes („szupertiszta”) vizet - 48 °C-ig is le lehet hűteni anélkül, hogy jéggé fagyna °C-on azonban a víz szerkezete hirtelen jéggé alakul, melyet hangjelenség kísér. Az így kialakult anyag tovább hűthető °C alatt a víz sűrűn folyóvá válik °C-nál üvegesen áttetsző lesz, kristályszerkezet kialakulása nélkül. A víz fagyása

5 A vízgőz A fizikai kémiában és a gépészetben gőzön elpárologtatott vizet értünk. Ez teljesen láthatatlan, színtelen gáz, melynek hőmérséklete atmoszférikus nyomáson 100 °C. A hétköznapi szóhasználatban gőznek hívják a konyhai lábasok fölött gomolygó fehér felhőket, ez nem gőz, hanem köd (pára), melyben apró lekondenzálódott vízcseppek okozzák a jól látható fehér színt.

6 A víz sűrűségmaximuma a fagyáspont felett van (4 Celsius-fok). A víz fagyott állapotban (jég) kisebb sűrűségű mint folyadék állapotában. (Ezért van az, hogy az álló és a folyóvizek teteje fagy csak be.) A vízgőz 1600-szor nagyobb térfogatot igényel mint folyékony halmazállapotban. A víz sűrűsége

7 A víz különös viselkedése 0…4°C között 0 4 Amikor a vizet fagypont alá hűtjük szobahőmérsékletről indulva, két dolgot lehet megfigyelni. Az egyik az, hogy a jég térfogata jelentősen változik. A másik az, hogy 4°C-on a legkisebb a víz térfogata, ez alatt és felett is növekszik.

8 A víz térfogatváltozása Más folyadékokkal ellentétben a víz térfogata nem lineárisan változik. Egészen pontosan 4°C-ig a víz sűrűsége nem lineárisan nő, majd 0°C-ig tovább hűtve a sűrűség elkezd csökkenni, végül 0°C-on megfagy nagymértékű térfogat növekedéssel közepette. [dm 3 ] V T [°C]

9 Miért jó, hogy a jég térfogata nagyobb a víz térfogatánál? ((((((((Szibériában hatékony ék))))))) Őszi szántás  talajporlasztás  földművelés elősegítése Mállás: a kőzetek repedéseibe beszivárog a víz ami télen megfagyva kitágul és további repedéseket okoz

10 Miért nem jó, hogy a jég térfogata nagyobb a víz térfogatánál? A kőzetek szétmállanak, ami nem jó a szobroknak, épületeknek A vízvezetékcsövek is szétfagyhatnak A kátyúk keletkezésének egyik oka

11

12 Arkhimédész törvénye azt mondja ki, hogy a folyadékba vagy gázba merülő testre akkora felhajtóerő hat, amekkora a test által kiszorított folyadék vagy gáz súlya.

13 Ha egy vízbe tett test sűrűsége kisebb folyadékénál, tehát a felhajtóerő nagyobb a test súlyánál (gravitációs erőnél), a test úszni fog. (F felh >G test )

14 Ha a két sűrűség megegyezik, a gravitációs erő és a felhajtó erő egyenlő, a test lebeg. (F felh =G test )

15 Ha viszont a test sűrűsége a nagyobb, a felhajtóerő kisebb a gravitációs erőnél, a test lesüllyed. (F felh

16 A sűrűségmérés legtöbbször a tömeg és a térfogat mérésére vezethető vissza. A szabálytalan alakú szilárd testek térfogatát gyakran az Arkhimédész- törvény segítségével határozzák meg. A gyakorlatban igen sokszor ún. úszó sűrűségmérőt alkalmaznak a folyadékok, pl. a must sűrűségének meghatározására. Úszó sűrűségmérőnél, ha ρ1 h2

17 A Mohr-Westphal mérleget is folyadékok sűrűségének meghatározására használják. A mérlegkar végén függő üvegtestet a mérleg másik karján lévő nehezék pont kiegyensúlyozza. A mérendő folyadékba merítve a próbatestet az egyensúly megbomlik. Az egyensúly visszaállítására használt kis súlyok, a “lovasok” megadják a folyadék sűrűségét. Mohr-Westphal mérleg

18

19 A láthatatlan víz valójában egy gáz, a kén - hexafluorid (SF 6 ), melynek sűrűsége ötször nagyobb mint a levegőé, ezért marad az akváriumban és ezért marad fenn a tetején a alufólia hajó.

20

21 Közegellenállás, alaktényező A vízi állatok, és járművek alakja és sebessége

22 Mi is a közegellenállás? A közegellenállás egy olyan erő, amely a folyadékban vagy gázban (általában valamilyen közegben) mozgó testre hat. A test haladása érdekében kifejtett erő megegyezik a közegnek a testre kifejtett erejével. Ez utóbbit nevezzük hidrodinamikai ellenállásnak, légellenállásnak vagy közegellenállásnak. Mindenki tapasztalta már azt is, hogy vízben előrehaladni lényegesen nehezebb, mint levegőben.

23 Állatok a vízben Az állatoknak nagyon fontos a rejtőzködés, és mozgás az egyes közegekben. A vízben ezért megfelelő alakra van szükségük, hogy fürgék legyenek. Például a legtöbb hal ha elölről nézzük, akkor nem széles…emiatt kicsi az alaktényezőjük, és az uszonyaik segítségével gyorsak tudnak lenni.

24

25 A természet a legtehetségesebb konstruktőr Elsőre furának tűnhet, de például a Mercedes- Benz autógyártó vállalat egy hal alapján készített autót. Ez a bőröndhal, amely egy tömzsi vízi állat, mégis hihetetlen jó 0,06 az alaktényezője. Egy helyben képes megfordulni, kb cm hosszú.

26 Ez alapján készítette el a Mercedes a kis kompaktot, aminek a Cw értéke 0,19. Jelenleg a legjobb alaktényezős autó 0,24-el rendelkezik, ami kiemelkedőnek mondható. Emellett az anyagfelhasználás is a természet alapelve szerint lett kitalálva. Az eredmény egy könnyű, merev, és gazdaságos autó.

27 Vízi járművek Ha a felszínen megyünk egy hajóval, úgy érhetjük el a legnagyobb sebességet, ha a vízi járművünk könnyű, és az orrkiképzése jó. A nyílhegy alakkal lehet a legjobb sebességet elérni, mert kicsi az alaktényező a vízben… Ám, ha a vízfelszín alatt vagyunk, ott a csepp, és a szivar forma a legjobb.

28

29 Vízijárművek meghajtására szolgáló szerkezetek A Flettner-rotor Anton Flettner német mérnök találmánya. Működésének alapja a Magnus effektus. Ha egy test halad egy közegben (pl víz) akkor a test haladási irányával ellentétesen fellép egy ellenerő. Ezt hívjuk közegellenállásnak. Ha viszont ez egy forgó test, akkor azon az oldalon ahol a forgásirány megegyezik az áramlás irányával ott csökken a nyomás, ahol ellentétes irányú ott pedig nő a nyomás, tehát a test elmozdul a csökkenő nyomás irányába. Ezzel magyarázható például az, amikor a focisták „csavarják” a labdát és az a levegőben oldalirányba eltér. Hasonló jelenség okozza a repülőgépek felhajtóerejét, csak ott a test forgása helyett a test alakja hozza létre a nyomáskülönbségeket. Ezzel a technológiával a vitorlás hajókhoz hasonló kis teljesítményű, de gazdaságos hajókat akartak építeni, ám a vállalkozás nem bizonyult kifizetődőnek. A Magnus-hatás

30 A hajócsavar a legelterjedtebb meghajtása a hajóknak. A hajócsavar egy motorral hajtott kerékagy, melyre körbe lapátokat szerelnek. Ezek a forgó lapátok szárnyként működnek, csak itt a felhajtóerő tolóerőként mutatkozik meg. Bár a hatásfoka alacsony ennek a hajtóműnek, de nem túl költséges, és nagy teljesítményű motorok esetén nagy tolóerőt képes kifejteni, ezért a legtöbb teherhajót és motorcsónakot máig hajócsavarral működtetik. A Titanic hajócsavarjai

31 A lapátkerék az iparosítás kezdeti szakaszában terjedt el, de sérülékenysége és a hajócsavar megjelenése miatt ma már nem használjuk, csak a vízibicikliknél találkozhatunk ilyenekkel. Az első gőzhajókat ezzel hajtották. Általában a hajótest közepére helyezett gőzgép hajtotta a hajótest két oldalán lévő lapátkereket. Később előnyösebbnek bizonyultak a hajó tatján elhelyezett lapátkerekek, mert ez az elrendezés nem növelte a hajó szélességét. A lapátkerekes meghajtás hátránya a sérülékenységen kívül az volt még, hogy nagy sebességet nem lehetett vele elérni a lapátkerekek lassú mozgása miatt. Az 1800-as években egy jobb vitorlás hajó nagyobb sebességgel haladt, mint egy ilyen gőzhajó.

32 A belső vízsugaras meghajtás a jelenlegi legkorszerűbb meghajtása a vízi járműveknek. A vízsugaras meghajtásnál egy szivattyú biztosítja a megfelelő mennyiségű és sebességű vízsugár kibocsátását. Ez a nagy nyomású vízsugár fejti ki a tolóerőt. Környezetvédelmi szempontból is a legjobb, mert a rendszer teljesen zárt, egy csepp káros anyagot nem juttat a vizekbe. Manapság ilyet használnak a jet-skikben, a korszerű motorcsónakokban, luxusyachtokban, versenyhajókban stb.

33

34 Gőzgépek A gőzgép hőerőgép, amely a gőz energiáját mechanikai munkává alakítja. Az első kezdetleges gőzmeghajtású szerkezetet (eolipila) Alexandriai Hérón találta fel az i. e. 1. században, de az csak érdekesség, játékszer maradt. Az első igazi gőzgép feltalálójaként James Wattot tartjuk számon, azonban kifejlesztéséhez sokan hozzájárultak. A modern gőzgép megalkotásától (1769) számítjuk az ipari forradalom kezdetét. A gőzgépet szivattyúk, gőzmozdonyok, gőzhajók és gőzüzemű traktorok (lokomobilok) hajtására használták, az ipari forradalomban szinte kizárólagos energiaforrásként szerepelt. Tulajdonképpen a gőzturbina is a gőzgépek egy fajtája, mely jelenleg is fontos szerepet tölt be az energiaellátásban. A gőzgép működtetéséhez szükség van egy gőzkazánra, mely a vizet felforralja és nagy nyomású gőzt szolgáltat. Bármely hőforrás használható gőz előállítására, leggyakrabban fa, kőszén és olaj a használatos tüzelőanyagok. A gőz kitágul és megmozgat egy dugattyút, ezt a haladó mozgást egy mechanizmus általában forgómozgássá alakítja át, mely további gépeket hajt.

35 A gőzgépek csoportosítása Kialakítás szerint a legtöbb gőzgép dugattyús gőzgép vagy gőzturbina. Felhasználás szerint – Stabil gőzgépek: helyhez kötve dolgoznak. További két részre oszlanak: Gőzgépek, melyeket üzemük közben gyakran le kell állítani és reverzálni (ellenkező irányban elindítani), például a sodrony készítő gépeket vagy acélhengerművet hajtó gőzgépek. Állandó üzemű gépek, ilyenek az erőművekben, gyárakban, malmokban alkalmazott gőzgépek, valamint a villamos hajtások előtt széles körben használt kábelvasút és drótkötélpálya hajtását ellátó gőzgépek. Szivattyúk, például Schwade-féle gőzszivattyú vagy a pulzométer, melyeket manapság a villamos szivattyúk már kiszorítottak. – Járművek hajtására szolgáló gőzgép Hajók és csónakok meghajtása Szárazföldi járművek hajtása – Gőzmozdony – Gőzautó – Gőzüzemű úthenger – Hóeke – Vontatógép

36 A gőzgép története 1665-ben Edward Somerset, Worcester márkija gőzzel hajtott szivattyút építtetett a Raglan kastély vízellátásához. Denis Papin francia fizikus 1687-ben Leibniz segítségével elkészítette az első dugattyús gőzgép működő modelljét, mely egy sor hasznos aprósággal rendelkezett, mint például egy biztonsági szeleppel. Sir Samuel Morlandnakugyanebben az időben születtek tervei gőzgépekről. XIV. Lajos király számára több, gőzzel működtetett szivattyút készített 1680 körül. Az első, iparilag használt gőzgépeket Thomas Savery („tűz- gép” 1698) és Thomas Newcomen (1712) tervezte. Végül 1769-ben James Watt szabadalmaztatta a később is használt megoldásokat gőzgépén. Mondhatni, hogy a Watt óta a gőzgépen végzett fejlesztések nem hoztak alapvető újdonságokat, inkább az ő megoldásainak finomításából álltak. Humphrey Gainsborough építette az első kondenzációs gőzgép modelljét az 1760-as években.

37 A gőzgép kialakítása A gőzgépek fejlesztésében a következő lépés a kettős működésű dugattyúk alkalmazása volt. Itt a dugattyú mindkét oldalára hat felváltva a gőz nyomása és ezzel a gőzgép teljesítménye megkétszereződik. A legtöbb dugattyús gőzgép ezt a megoldást alkalmazza ma is. A dugattyúra ható erőt a dugattyúrúd közvetíti, a henger és a dugattyúrúd közé beépített tömítés gondoskodik arról, hogy a gőz ki ne szökjék a dugattyúrúd mellett. A dugattyúrudat a keresztfej vezeti egyenesbe és a dugattyúval ellentétes végén egy csapágyon keresztül a hajtórudat mozgatja, ez a forgattyún keresztül forgatja a forgattyús tengelyt és így a dugattyú haladó mozgását forgó mozgássá alakítja. Egy további forgattyú mozgatja a tolattyút vagy szelepeket, melyek a gőz be- és kiáramlását vezérlik általában egy reverzáló mechanizmuson keresztül, mely a forgásirány megváltoztatását teszi lehetővé. Ha két hengert alkalmaznak, akkor a forgattyúkat 90°-kal elékelték. Ennek az a célja, hogy a gőzgép a forgattyús tengely bármely helyzetében el tudjon indulni.

38 A többszörös expanziójú gőzgépnek több (általában három), egyre nagyobb átmérőjű hengere van. A kazánból a gőzt először a legkisebb átmérőjű hengerbe vezetik, miután itt munkát végzett és nyomása lecsökkent, a dugattyú kitolja a gőzt az első kamrába, ahonnan a második, nagyobb hengerbe jut, ahol a gőz tovább expandál, végül a lecsökkent nyomású gőz egy újabb kamrán keresztül a harmadik, legnagyobb átmérőjű hengerbe jut, ahol a munkavégzés befejeződik és a gőz a szabadba, vagy a kondenzátorba távozik.

39 Egyes gőzgépekben tolattyú helyett szelepeket használnak, ezeket ugyanúgy bütykös tengely nyitja és zárja, mint a robbanó motoroknál. Ennek a konstrukciónak az előnyei: Amennyiben a vezértengely több bütyökkel rendelkezik, a vezértengely axiális eltolásával lehetőség van arra, hogy a pillanatnyi üzemállapothoz leginkább megfelelő szelepnyitást és zárást valósítsanak meg. A szelepek megfelelő elhelyezésével elérhető, hogy a gőzgép alkatrészei mindig közel azonos hőmérsékletű gőzzel érintkezzenek, ez az üzembiztonságot növeli.

40 Felhasználás Nicolas-Joseph Cugnot mutatta be az első működőképes, önjáró, gőzzel hajtott járművet, a gőzkocsit 1769-ben. Ez volt tulajdonképpen az első gépkocsi. Míg azonban a lokomobil, ahogy a gőzerejű traktort nevezték, nem volt általában sikeres szállítóeszköz, nagyon hasznosnak bizonyult a mezőgazdasági üzemek önjáró erőgépeként, ezért például cséplőgépek vagy széna bálázók meghajtására használták. A gőzhajtású gépkocsik a 20. század elején a hagyományos autók komoly vetélytársai voltak. A belsőégésű motorok végül azért szorították ki az autóknál a gőzgépet, mert indításkor még a speciális kazánok esetén is 30 másodpercet vett igénybe a megfelelő gőznyomás elérése. Az első gőzmozdonyt Richard Trevithick a walesi Pen-y-Darren-i vasművekben február 21- én helyezte üzembe. A gőzmozdony tette lehetővé a közlekedés forradalmát a szárazföldön, míg a tengeren a vitorlás hajózás korszakának a gőzhajók vetettek véget.

41 A gőzgép legnagyobb előnye az, hogy bármilyen forrásból származó hőenergiát mechanikai munkává tud alakítani. A belsőégésű motorok csak igen szűk határok között változtathatják üzemanyagukat, a gőzgépeknél viszont közömbös, milyen forrásból származik a gőzképzéshez szükséges hőenergia. A nukleáris energia hasznosítása nem is volna lehetséges gőz felhasználása nélkül. A gőz előállításához néha égésre sincs szükség. Naperőművekben gőzt lehet előállítani egy központi hőtermelő torony és megfelelően mozgatott tükrök segítségével. A gőzmozdonyok a magas hegyeken át vezető vasutaknál előnyösebbek a Diesel- hajtásnál, mert a gőzgép működését nem befolyásolja a levegő nyomása. Az utóbbi években magas hegyi vasutaknál több olyan korszerű, a mai technológiai lehetőségeket kihasználó gőzmozdonyt helyeztek üzembe, mely minden tekintetben felveszi a versenyt más megoldásokkal. A gőzgép egyik előnye a többi hőerőgéppel szemben, hogy terhelés alatt is elindítható, ha a dugattyú nem éppen az egyik holtpontban van. Ez utóbbin a gőzmozdonyoknál úgy segítettek, hogy a két oldali hengerhez tartozó hajtórudat 90°-al elékelve szerelték, így amikor az egyik oldalon holtponti helyzet volt, a másik oldali gőzgép teljes nyomatékkal tudott indulni.

42 A gőzgép hatásfoka Egy gép hatásfokát úgy tudjuk kiszámítani, ha a gép által szolgáltatott mechanikai munkát elosztjuk a gép működtetéséhez szükséges üzemanyag elégetéséből származó hőenergia mennyiségével. A két energia különbsége a hasznos munka számára elvész és a környezetet melegíti. Egyetlen hőerőgép hatásfoka sem lehet jobb az ideális Carnot- körfolyamat hatásfokánál, ahol a hő egy magasabb hőmérsékletű tartályból egy alacsonyabb hőmérsékletű tartályba áramlik munkavégzés közben. A Carnot-körfolyamat hatásfoka a két tartály hőmérséklet-különbségének és a magasabb hőmérsékletű tartály abszolút hőmérsékletének a hányadosa. A gyakorlatban a kazán-gőzgép rendszer hatásfoka abban az esetben, ha a kiömlő gőz atmoszférikus nyomáson a szabadba távozik, kb. 5%, azonban gőzkondenzátor alkalmazásásval a hatásfok 25%-ig növelhető. Kombinált ciklus esetén, ahol a tüzelőanyag elégetése először egy gázturbinát hajt és csak utána használják gőzfejlesztésre, a hatásfok 60% is lehet. Hőhasznosítás esetén, amikor is a rendszerből távozó hőenergiát fűtésre használják, az összhatásfok 90%-ot is elérhet.

43 A gőzturbina A gőzturbina általában túlhevített vízgőz hőenergiáját mechanikai energiává alakítja át. Korábban erre a célra dugattyús gőzgépet használtak, melyet Thomas Newcomen talált fel és James Watt jelentősen megújított. A gőzturbina teljesen kiszorította a gőzgépeket elsősorban jobb hatásfoka, másrészt a jobb teljesítmény/súly arány miatt, végül pedig, mivel a gőzturbina forgórészét egyszerű a generátor forgórésszel összekapcsolni. A gőzturbina a gőzgéppel ellentétben nem igényel bonyolult, az alternáló mozgást forgó mozgássá alakító mechanizmust. A gőzturbina a hőerőgépek egy fajtája. Jó termodinamikai hatásfoka annak köszönhető, hogy a hőenergiát több fokozatban alakítja át mechanikai energiává, szemben például Watt gőzgépével, ahol a folyamat egyetlen fokozatban (hengerben) zajlott le. Ezzel az erőmű összhatásfoka is közelebb kerül az ideális, visszafordítható Carnot-körfolyamatéhoz.

44 A gőzturbina működése Egy tipikus gőzturbinában a nagynyomású és nagy hőmérsékletű gőzt fúvókákon átvezetve felgyorsítják (gyakran szuperszonikus sebességre). A gőzáram a forgórészre sugárirányba felerősített hajlított lapátokra (ú.n. futólapátokra) fúj, ezek között áthaladva megforgatja a forgórészt és közben kicsit veszít hőenergiájából, vagyis nyomásából és hőmérsékletéből. A futólapátozás által eltérített gőzáramot az álló részbe erősített áló terelő-lapátokkal visszafordítják és rávezetik a következő sor futólapátra, majd ez folytatódik addig, amíg a gőz hőmérséklete csaknem eléri a környezet hőmérsékletét. Ezen a hőmérsékleten a gőz nyomása sokkal kisebb az atmoszférikus nyomásnál, így a turbina utolsó fokozataiban erős vákum uralkodik.

45 Akciós és reakciós turbinák A jó hatásfokú gőzturbina igen sok fokozatból áll, ezeket egy forgórészen nem is lehet elhelyezni, ezért két-három forgórész között osztják el. A fokozat akciós vagy reakciós elven működhet. A reakciós turbinánál az áramló gőz lapátokra ható reakcióereje forgatja meg a forgórészt. Az akciós fokozatban az álló lapátokon történik meg az egész fokozatra eső nyomásesés és hőtartalom (entalpia) változás. A reakciós fokozatnál a hőesés 50%-a futólapátozásra esik, így a futólapátozáson is van nyomásesés. Ez a működésbeli különbség szerkezeti következményekkel is jár: Az akciós fokozat állólapátjait ú.n. diafragmába erősítik. A diafragma a turbinaházba szerelt tárcsa, amelyet a tengelytől labirint-tömítés választ el. A reakciós turbina futólapátozása és a ház közötti réseket kis értéken kell tartani, hogy a gőz meg ne kerülje munkavégzés nélkül a lapátozást. Általában elmondható, hogy a rések nagysága alapvetően befolyásolja a turbina hatásfokát. Mivel a reakciós turbina futólapátjain is van nyomásesés, ez jelentős tengelyirányú erőt okoz, melyet vagy úgy egyenlítenek ki, hogy a forgórészt szimmetrikusra készítik, vagy ú.n. kiegyenlítő dobot alakítanak ki természetesen labirint tömítéssel, amelyre ható nyomáskülönbség ellentétes irányú, de közel azonos tengelyirányú erőt ad.

46 A gőzturbina szabályzása Szabályozószelepekkel történik. Amikor a szelep nincs teljesen nyitva, fojtásos állapotváltozás zajlik le, ami veszteségekkel jár. Ezért, hogy a gőzturbina hatásfoka részterhelésen is viszonylag jó legyen, a reakciós turbinákba is egy akciós szabályozó fokozatot építenek be, melyhez több szabályozószelepeken és a hozzájuk tartozó fúvókákon keresztül vezetik a gőzt. Így a gőzáramnak mindig csak egy kis része szenved fojtást. A szabályozószelepek kialakítása olyan, hogy finoman lehessen változtatni a turbinába beömlő gőz mennyiségét. A szabályozószelepek nyitását fordulatszám szabályozó vezérli, amíg a turbina önállóan üzemel.

47 Kivitelezés A forgórészek siklócsapágyakban forognak. A kenőrendszert nagy olajtartály, szivattyúk és szűrők, valamint olajhűtők egészítik ki. Az olaj hűtésére nem elsősorban a súrlódási veszteségek miatt van szükség, hanem mivel a forgórész forró gőzben forog, az olaj is felmelegszik. A szelepek működtetését általában hidraulikus szervomotorok végzik, ehhez szintén hidraulika folyadék-tartályra, szivattyúkra, szűrőkre és hűtőkre van szükség. A nagy erőművi turbinákból kiömlő kisnyomású gőzt kondenzátorban le kell csapatni. A kondenzátor tulajdonképpen egy hőcserélő, melynek egyik oldalán a gőz ill. a lecsapódott víz áramlik, másik oldalán pedig hűtővíz. A vákuum fenntartásához vákuumszivattyúkat használnak, melynek célja az, hogy az esetleges tömítetlenségeken betörő levegőtől megtisztítsák a kisnyomású turbinát és a kondenzátort.

48 Tervezés A gőzturbinák igen gondosan megtervezett és legyártott gépek. A hőtágulás sok problémát okozhat, melyet nagyon alapos tervezéssel és üzemeltetéssel lehet elkerülni. Egy korszerű gőzturbina teljes hőtágulása tengelyirányban 35–50 mm-et is elérhet, amit meggátolni nem lehet. Arra kell törekedni, hogy a különböző alkatrészek közötti hőmérsékletkülönbség lehetőleg kicsi legyen, mert ettől függ a közöttük lévő hézag megengedhető értéke. Általában a gőzturbináknak csak egy pontja nem mozdul el a hőtágulás folytán, ezt fix pontnak hívják. A többi résznek ehhez képest szabad hőtágulást biztosítanak. Fontos, hogy a csatlakozó csővezetékek hőtágulásából se ébredjenek akkora erők és nyomatékok, hogy a turbinát deformálják vagy felemeljék. Másrészt, mivel a sugárirányú rések a legkisebbek, fontos, hogy a turbina alkatrészei körszimmetrikusan melegedjenek és hűljenek.

49 A gőzturbina fajtái A kondenzációs turbinák azok a gépek, melyek az együttműködő villamos rendszer fő terhelését fedezik. A turbinából kiáramló gőzt nagy, vízzel hűtött hőcserélőkben, a kondenzátorokban lecsapatják. A turbina kisnyomású részében vákuum uralkodik. Az ellennyomású turbinákból kilépő gőz légkörinél nagyobb nyomáson és hőmérsékleten távozik, ipari folyamatok fűtésére használják. A turbinába beömlő gőz mennyiségét a kilépő gőz nyomása szerint szabályozzák. Teljesítményét nem a villamosenergia igény szabja meg, hanem az ipari fogyasztó hőigénye. Ezért ezek a gépek csak úgy működnek, ha a fordulatszámukat a nagy villamos hálózatra kötött generátor frekvenciája tartja állandó értéken. Az elvételes turbinák gőzének egy részét magasabb nyomáson ipari fogyasztókhoz viszik, ezek ugyancsak nem dolgozhatnak önállóan. A fűtőturbinák kiömlő gőzét egy hőcserélőbe vezetik, ez vizet melegít, mely azután lakások és egyéb épületek fűtését szolgálja (ez a távfűtés gazdaságos módja).


Letölteni ppt "Víz, fizika, matematika. A víz halmazállapotai A víz az egyetlen olyan anyag a Földön, amely mindhárom halmazállapotában megtalálható."

Hasonló előadás


Google Hirdetések