Газова турбіна
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Газова турбіна

Газова турбіна, тепловий двигун безперервної дії, в апараті лопатки якого енергія стислого я нагрітого газу перетвориться в механічну роботу на валу. Нагрівання стислого газу може здійснюватися в камері згорання, ядерному реакторі і ін. Перші Р. т. з'явилися в кінці 19 ст як частина газотурбінного двигуна і по конструктивному виконанню були близькі до паровій турбіні . Р. т. є ряд послідовно розташованих нерухомих вінців лопаток соплового апарату і вінців робочого колеса, що обертаються, створюючих її проточну частину. Сопловою апарат у поєднанні з робочим колесом складає рівень турбіни. Рівень складається із статора, в який входять нерухомі деталі (корпус, соплові лопатки, бандажні кільця), і ротора, що є сукупність частин, що обертаються (робочі лопатки, диски, вал).

  Р. т. класифікують по напряму газового потоку, кількості рівнів, способу використання теплоперепада і способу підведення газу до робочого колеса. По напряму газового потоку розрізняють Р. т. осьові (найбільш поширені) і радіальні, а також діагональні і тангенціальні. У осьових газових турбінах ( мал. ) потік в меридіональному перетині рухається в основному уздовж осі турбіни, в радіальних турбінах — перпендикулярно осі. Радіальні турбіни можуть бути доцентровими і відцентровими. У діагональній турбіні газ тече під деяким кутом до осі обертання турбіни. Робоче колесо тангенціальної турбіни не має лопаток, такі турбіни застосовуються при дуже малій витраті газу, наприклад в приладах. Р. т. бувають одноступінчаті і багатоступінчасті. Число рівнів визначається призначенням турбіни, її конструктивною схемою потужністю, що розвивається одним рівнем, а також перепадом тиску, що спрацьовує. За способом використання теплоперепада, що розташовується, розрізняють турбіни з рівнями швидкості, в робочому колесі яких відбувається лише поворот потоку, без зміни тиску (активні турбіни), і турбіни з рівнями тиск, в якому тиск зменшується як в соплових апаратах, так і на робочих лопатках (реактивні турбіни). Газ може підводитися до робочого колеса по частині кола соплового апарату (парціальні Р. т.) або по повному його колу.

  Процес перетворення енергії в багатоступінчастій турбіні складається з ряду послідовних процесів в окремих рівнях. Стислий і підігрітий газ з початковою швидкістю поступає в міжлопаткові канали соплового апарату, де в процесі розширення відбувається перетворення частини теплоперепада, що розташовується, в кінетичну енергію витікаючого струменя. Подальше розширення газу і перетворення теплоперепада в корисну роботу відбувається в міжлопаткових каналах робочого колеса. Потік газу, діючи на робочі лопатки, створює момент, що крутить, на валу турбіни. При цьому абсолютна швидкість газу зменшується. Чим менше ця швидкість, тим більша частина енергії газу, що розташовується, перетвориться в механічну роботу на валу турбіни. Робочі лопатки сприймають зусилля, що виникають як унаслідок зміни напряму швидкості газу, оточуючого їх (активне дія потоку), так і в результаті прискорення потоку газу при його відносному русі в міжлопаткових каналах (реактивна дія потоку).

  Досконалість Р. т. характеризується ефективною ккд(коефіцієнт корисної дії), такою, що є відношенням роботи, що знімається з валу, до енергії газу, що розташовується, перед турбіною. Ефективний ккд(коефіцієнт корисної дії) сучасних багатоступінчастих турбін досягає 0,92— 0,94.

  Великий внесок у розвиток Р. т. внесли радянські  учені Б. С. Стечкин, Н. Р. Брілінг, Ст Ст Уварів, Р. С. Жіріцкий, До. Ст Холщевіков, І. І. Киріллов і ін. Значних успіхів в створенні Р. т. для стаціонарних і пересувних газотурбінних установок досягли зарубіжні фірми (швейцарська «Броун-Бовері», в якій працював відомий словацький учений А. Стодола, і «Зульцер», американська  «Дженерал електрик» і ін.).

  Подальше розвиток Р. т. залежить від можливості підвищення температури газу перед турбіною, що пов'язане із створенням жароміцних матеріалів і надійних систем охолоджування лопаток, вдосконалення проточної частини і ін.

  Вживання Р. т. і літературу див.(дивися) в статтях Газотурбінний двигун, Авіаційна газова турбіна Газотурбінна електростанція .

  Ст С. Бекнев.

Робоча частина двоступінчатої осьової газової турбіни: 1 — соплова лопатка 1-го рівня; 2 — робоче колесо 1-го рівня; 3 — соплова лопатка 2-у рівню; 4 — робоче колесо 2-го рівня.