Машина-двигатель | страница 47

Но означает ли это, что не вся кинетическая энергия, которую мог бы пар передать колесу, здесь используется? Да, если говорить об одном колесе. Но колес в турбине Рато много. На втором ряде сопел пар заставляют дальше расширяться — опять не до конца, а как раз настолько, чтобы на второе колесо выйти с такой же скоростью, как и на первое. С оставшимся давлением пар входит в третий ряд сопел, где в случае турбины, изображенной на рисунке, он уже расширяется до конца, то есть до давления атмосферы или конденсатора. Рассчитаны сопла так, чтобы на все три колеса пар поступал с одинаковой скоростью.

Активная турбина Рато с тремя рабочими колесами.

Таким образом, кинетическая энергия пара развивается не сразу, а как бы по частям. Но так как все три колеса сидят на одном валу, то и части эти складываются, создавая необходимую мощность турбины. Почему размеры сопел от ряда к ряду увеличиваются? Да потому, что пар всё расширяется и расширяется. А следовательно, и путь для него должен становиться всё шире и шире.

Заметим, что на лопатках рабочего колеса никакого изменения давления пара не происходит, — имеет место лишь потеря его скорости.

Турбина, предложенная Рато, совершенствовалась далее другими инженерами. Много улучшений в конструкцию внес швейцарский инженер Целли.

Иначе решил задачу совершенствования активной паровой турбины американский инженер Чарльз Кэртис.

В 1900 году, почти одновременно с Рато, Кэртис предложил свою конструкцию. Борясь, так же как и Рато, с недостатками турбины Лаваля и прежде всего с чрезмерно быстрым вращением рабочего вала, Кэртис нашел другой способ снижения этих оборотов. Всю энергию пара в виде его полной кинетической энергии подавать на один ряд рабочих лопаток нельзя. К этому выводу Кэртис пришел так же, как и Рато, детально изучив свойства активной турбины. Но Рато, как мы знаем, предложил постепенно снижать первоначальное давление пара в рядах неподвижных сопел, между которыми вращаются однолопастные рабочие диски, получающие кинетическую энергию по частям. Такую турбину стали называть активной турбиной со ступенями давления.

Кэртис же предложил другую многоступенчатую активную турбину — со ступенями скорости.

В двухступенчатой турбине Кэртиса пар поступает из парового котла в сопловой аппарат. Здесь он сразу, как и в турбине Лаваля, расширяется полностью, то есть до того давления, с которым он покидает турбину. Это означает, что, как и в турбине Лаваля, пар выходит из первого ряда сопел с наибольшей скоростью. Однако здесь вся кинетическая энергия пара, соответствующая этой скорости, не передается только одному ряду лопаток. Кэртис предложил на рабочем колесе турбины располагать два, три или больше рядов лопаток. А между рядами лопаток Кэртис предложил поставить неподвижные, связанные со стенками корпуса турбины направляющие каналы. Таким образом, струя пара, выходящая с большой скоростью из сопел, встречается сначала с первым рядом лопаток. Затем, не успев передать всю энергию колесу и значительно снизить свою скорость, струя попадает в неподвижные каналы, которые ее направляют на второй ряд рабочих лопаток. Отдав часть энергии первому ряду, другую часть струя пара отдает второму, и так далее.