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汽輪機(jī)定義與其歷史由來

汽輪機(jī)是一種從加壓蒸汽中提取熱能并用它在旋轉(zhuǎn)的輸出軸上做機(jī)械功的機(jī)器。它是查爾斯·帕森斯于1884年發(fā)明的。

現(xiàn)代蒸汽輪機(jī)的制造涉及先進(jìn)的金屬加工,使用20世紀(jì)初次出現(xiàn)的技術(shù)將高級(jí)鋼合金制成精密零件;蒸汽輪機(jī)的耐用性和效率的持續(xù)進(jìn)步仍然是21世紀(jì)能源經(jīng)濟(jì)學(xué)的核心。

蒸汽輪機(jī)是熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的一種形式,其熱力學(xué)效率的大部分改進(jìn)來自于蒸汽膨脹的多級(jí)使用,從而更接近理想的可逆膨脹過程。由于渦輪機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此它特別適合用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)——2014年美國(guó)大約85%的發(fā)電量來自蒸汽渦輪機(jī)。連接到發(fā)電機(jī)的汽輪機(jī)稱為渦輪發(fā)電機(jī)。

截至2021年,世界上較大的蒸汽輪機(jī)之一是通用電氣根據(jù)阿爾斯通的原始設(shè)計(jì)制造的阿拉貝爾蒸汽輪機(jī)。阿拉貝爾渦輪機(jī)直徑為7m,重達(dá)4000噸,轉(zhuǎn)速為1500rpm。在一個(gè)典型的核裝置中,還需要4000噸的支撐鋼結(jié)構(gòu),以及1000噸的泵、閥門和管道。

該產(chǎn)品的技術(shù)問題包括轉(zhuǎn)子不平衡、振動(dòng)、軸承磨損和不均勻膨脹(各種形式的熱沖擊)。在大型裝置中,即使是堅(jiān)固的渦輪機(jī)也能夠在失配運(yùn)行時(shí)自行搖晃。

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