Номер 3, страница 122, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 30. Паровая турбина. Вопросы и задания - номер 3, страница 122.

Условие.

3. Какими преимуществами обладает турбина по сравнению с двигателем внутреннего сгорания?

Решение.

Турбина, в частности газотурбинный двигатель (ГТД), обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с поршневым двигателем внутреннего сгорания (ДВС):

Высокая удельная мощность. Одним из главных преимуществ является высокое отношение мощности к массе. ГТД значительно легче и компактнее поршневых ДВС при сопоставимой мощности. Это достигается за счет того, что рабочий процесс в турбине непрерывен, а преобразование энергии происходит благодаря вращательному движению ротора, а не возвратно-поступательному движению тяжелой поршневой группы. Данное качество делает турбины незаменимыми в авиации.

Простота конструкции и надежность. В конструкции турбины гораздо меньше движущихся частей, чем в поршневом двигателе. В ней отсутствуют такие элементы, как поршни, шатуны, коленчатый вал, газораспределительный механизм. Основные компоненты — это вал с роторами компрессора и турбины. Меньшее количество деталей и отсутствие сложных кинематических пар приводят к повышению общей надежности, увеличению ресурса и упрощению технического обслуживания.

Плавность работы и низкий уровень вибрации. Так как основные элементы турбины совершают исключительно вращательное движение, работа двигателя является очень плавной и сбалансированной. В отличие от ДВС, где движение поршней создает значительные вибрации и инерционные нагрузки, турбина работает практически без вибраций, что снижает требования к прочности рамы или корпуса, на которых она установлена.

Многотопливность. Газовые турбины могут быть спроектированы для работы на самых разных видах топлива: от природного газа и керосина до дизельного топлива, мазута и даже биогаза. Поршневые двигатели, как правило, более чувствительны к типу и качеству топлива.

Более полное сгорание топлива. Сгорание в камере сгорания ГТД происходит в непрерывном потоке и при большом избытке воздуха, что обеспечивает более полное сгорание топлива. В результате в выхлопных газах турбин содержится меньше оксида углерода (CO) и несгоревших углеводородов (HC). Однако из-за высоких температур в камере сгорания может образовываться большее количество оксидов азота ($NO_x$), но в современных конструкциях применяются специальные решения для снижения их эмиссии.

Простота систем смазки и охлаждения. Турбинам не требуется сложная система жидкостного охлаждения с радиатором, как у большинства ДВС. Охлаждение наиболее нагретых частей (например, лопаток турбины) осуществляется за счет отбора части воздуха из компрессора. Система смазки также проще, так как ее основная задача — обеспечивать смазку подшипников главного вала.

Ответ: Ключевыми преимуществами турбины по сравнению с двигателем внутреннего сгорания являются значительно более высокая удельная мощность (отношение мощности к массе), простота конструкции и, как следствие, высокая надежность, плавность работы с низким уровнем вибрации, возможность использования различных видов топлива и более чистое сгорание с меньшим количеством выбросов CO и HC.