Водяная турбина
Елена Голец 6802
Общеизвестно выражение, что нельзя ждать «милостей» от природы. Поэтому, когда природа позволяет нам легко получить какую-то энергию, всегда можно подозревать, что фактически «подарок» ее уж не так-то велик. Чего не скажешь о водяной турбине.
Если рассматривать водяное колесо: клокотание, шум и брызги воды - все это показывает, сколько энергии при работе водяного колеса тратится без пользы. Подсчитано, что водяное колесо могло бы дать энергии в два - три раза больше, чем оно дает по своей доброй воле.
Не только водяное колесо, но и все поршневые паровые машины, (подробнее: Изобретение насоса) работают с большой потерей энергии. От тепловой энергии, подводимой к паровой машине, максимум только 25 процентов превращается в полезную работу. Что можно было бы сказать о рабочем, который получает от мастера для работы 100 метров железной проволоки и 75 метров из этого количества выбрасывает?
Но паровая машина не бросает эти 75 процентов на ветер. Мы уже знаем, что в природе ничто не теряется. 75 процентов - это «плата», которую природа берет за выполненную работу. Часть затраченной энергии уходит на трение, часть - в выхлопные газы.
Поэтому с середины XIX столетия люди стали все больше применять экономичные энергетические машины - паровые, газовые, водяные и ветровые турбины. В этих машинах струя пара, газа, воды или ветра приводит в действие своего рода волчок. На водяное колесо действует только толчок и вес воды. Волчок же, расположенный как бы в большой раковине улитки, воспринимает также скорость воды.
Точно так же «чувствует себя» настоящий волчок, когда девочка ударом кнута заставляет его вращаться. Удар кнута заменяет направляющее колесо, которое своими лопатками направляет струю воды на рабочее колесо и приводит его во вращение.
От удачного сочетания неподвижных направляющих лопаток и подвижного рабочего колеса зависит производительность водяного волчка. Латинское название его «турбина».
Турбина расплачивается с природой только 5 процентами - значит, она экономичнее.
Водяные турбины называются именами конструкторов, которые их создали. Существует:
- турбина Фрэнсиса (изобретена в 1849 году американцем Фрэнсисом),
- турбина Пелтона (изобретена в 1884 году американцем Пелтоном),
- турбина Каплана.
На гидроэлектростанциях Росии применяется преимущественно турбина Каплана. Такие турбины работают, например, на Куйбышевской ГЭС. Их рабочие колеса совершают более 10 000 оборотов в минуту. Средняя мощность их составляет свыше 170 000 лошадиных сил. Таким образом, они мощнее водяного колеса в 10 000 раз и поршневой паровой машины - в 8 раз.
Высота такой турбины достигает 9-10-этажного дома. Через ее входные отверстия для воды мог бы свободно пройти локомотив экспресса. Строятся более современные водяные турбины мощностью 270 000 лошадиных сил.
При таких больших мощностях водяная турбина не расходует ни одного ведра угля! А паровая турбина может даже работать на отработанном паре, идущем с какого-нибудь другого предприятия. Мощность паровых турбин может доходить до 400 000 лошадиных сил.
Три таких турбины могли бы заменить физическую силу 40 миллионов рабочих. За одну секунду она может поднять груз в 1,5 центнера на высоту, превышающую в 5 раз самую высокую горную вершину на земном шаре.
Когда Леонардо да Винчи конструировал первую водяную турбину, а Джемс Уатт - первую применимую на практике паровую машину, они и не подозревали, что их детища, объединенные вместе, смогут производить такую колоссальную работу.
