Глава 1. Тепловые явления. § 25. Паровая турбина — с. 94
§ 25. Вопрос 1. Какие превращения энергии происходят в паровой турбине?
В паровой турбине энергия топлива (в котле или в реакторе) сначала превращается во внутреннюю энергию нагретого водяного пара. В соплах внутренняя энергия пара переходит в кинетическую энергию быстрой струи пара: пар расширяется, его температура уменьшается, а скорость растёт. Струя ударяет в лопатки ротора и заставляет его вращаться, то есть кинетическая энергия потока пара превращается в кинетическую энергию вращения ротора. На электростанциях вращение ротора передаётся генератору, где механическая энергия превращается в электрическую.
§ 25. Вопрос 2. В чём различие в устройстве турбин и поршневых машин?
В поршневой машине (паровой машине, двигателе внутреннего сгорания) расширяющийся газ или пар давит на поршень в цилиндре. Поршень движется возвратно-поступательно, и для получения вращения нужны шатун и коленчатый вал, а также клапаны, которые открывают и закрывают впуск и выпуск. В турбине нет поршней и цилиндров: струя пара из сопел действует прямо на лопатки диска, закреплённого на валу, и движение сразу получается вращательным. Поэтому турбина работает ровно, без толчков, допускает очень большую частоту вращения и большую мощность (до 1 200 000 кВт), а поршневая машина имеет больше трущихся и движущихся деталей.
§ 25. Вопрос 3. Из каких частей состоит паровая турбина и как она работает?
(рис. 51) [на рисунке: сопла 1, струя пара 2, лопатки 3, диск 4, вал 5]
Паровая турбина состоит из сопел, лопаток, закреплённых по ободу диска, диска и вала. Диск с лопатками и вал образуют ротор. Пар из котла по трубкам-соплам поступает в турбину: форма сопел такова, что скорость пара растёт, а температура падает, то есть внутренняя энергия пара превращается в кинетическую энергию струи. Струя направляется на лопатки, давит на них и заставляет ротор вращаться. Так кинетическая энергия потока пара превращается в кинетическую энергию вращения ротора, которая через вал передаётся потребителю, например генератору электрического тока.
§ 25. Вопрос 4. Где используются паровые турбины?
Паровые турбины — самые распространённые тепловые двигатели наряду с двигателями внутреннего сгорания. Они основной агрегат тепловых и атомных электростанций: турбина вращает генератор электрического тока, который должен делать 3000 оборотов в минуту. Турбины ставят и на морских и речных судах в качестве двигателей. Мощность турбин бывает от нескольких киловатт до 1 200 000 кВт.