3. Технический прогресс в теплоэнергетике

С первых же шагов развития электротехники возникла острая потребность в быстроходном, мощном и экономичном двигателе для электростанций. Изобретение паровой турбины явилось ответом на запросы машинного производства. Турбина проще и удобнее осуществляла принцип непрерывного вращательного движения, чем поршневая паровая машина. Турбина могла развивать скорость хода почти до неограниченных размеров, исчислявшихся десятками тысяч оборотов в минуту. Мощность любой турбины превосходила мощность даже самой большой паровой машины.

Впервые идея использования кинетической энергии пара для получения вращательного движения нашла свое воплощение в крутящемся шаре Герона. Однако для реализации технических принципов, положенных в основу этих аппаратов, отсутствовали экономические условия, знание свойств пара, понимание процессов преобразования энергии и надлежащий уровень развития техники.

В 1889 г. шведский инженер К. Г. де Лаваль создает более сложную одноступенчатую реактивную турбину. Принцип действия турбины К. Г. де Лаваля заключался в следующем: четыре трубы, так называемые паровые сопла, подводили под острым углом пар к лопатам колеса, укрепленного на валу. Пар, поступающий в сопла под высоким давлением с незначительной скоростью и покидающий их с большой скоростью и при низком давлении, тек по лопаткам и выходил с противоположной стороны колеса. Его давление на вогнутую сторону лопаток вызывало вращение колеса и производило механическую работу. Турбина К. Г. де Лаваля являлась простейшей активной паровой турбиной, в которой струя пара с большой скоростью направлялась на лопатки колеса.

В 1895 г. на выставке в Чикаго были представлены первые турбины К. Г. де Лаваля мощностью в 5 л.с., делавшие 30 тыс. об/мин. Затем стали производиться турбины довольно больших мощностей – до 300-350 л.с. В 1860 г. на выставке в Париже была представлена однодисковая турбина К. Г. де Лаваля мощностью 350 л.с.

В первой турбине Ч. Парсонса была применена многоступенчатая конструкция реактивного типа. Турбина Ч. Парсонса состояла из ряда помещенных на одном валу венцов лопаток особой конструкции. Между вращающимися венцами лопаток помещались неподвижные ряды таких же лопаток, направленных в противоположную сторону. Реактивные лопатки Ч. Парсонса представляли собой аппарат, в котором происходило превращение потенциальной энергии пара в кинетическую энергию и превращение последней в механическую работу. Ч. Парсонс придал лопаткам форму, при которой сечение междулопаточных каналов уменьшалось по направлению истечения пара. Механическая работа при этом получалась как за счет активного, так и за счет реактивного действия паровой струи. В противоположность одноступенчатой турбине К. Г. де Лаваля, где энергия давления пара вся сразу в сопле преобразовывалась в энергию движения, турбина Ч. Парсонса была многоступенчатой. В 1894 г. Ч. Парсонс создал новый образец реактивной турбины, которая являлась основным типом паровых турбин того времени, предназначенных для электрических станций. В 1899 г. французский инженер О. Рато создал активную многоступенчатую турбину, которая представляла собой новый шаг в турбостроении по сравнению с турбиной Ч. Парсонса.