Номер 2, страница 127, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 32. Реактивный двигатель. Повторим изученное - номер 2, страница 127.

Условие.

• Как устроена паровая турбина?

Решение.

Как устроена паровая турбина?

Паровая турбина — это тепловой двигатель, в котором потенциальная (тепловая) энергия нагретого и сжатого водяного пара последовательно преобразуется в кинетическую энергию потока, а затем в механическую работу на валу. Она является основным элементом современных тепловых и атомных электростанций.

Конструкция паровой турбины включает в себя следующие основные элементы:

1. Ротор — это вращающаяся часть турбины. Он состоит из вала, на котором жестко закреплены диски с рабочими лопатками. Рабочие лопатки имеют специальный изогнутый (аэродинамический) профиль для наиболее эффективного восприятия энергии потока пара.

2. Статор — это неподвижная часть турбины. Он состоит из корпуса и закрепленных в нем направляющих (сопловых) аппаратов. Задача статора — формировать и направлять поток пара на рабочие лопатки ротора.

3. Корпус — прочная герметичная оболочка, внутри которой находятся ротор и элементы статора. Корпус выдерживает высокое давление и температуру пара, а также обеспечивает правильное взаимное расположение всех деталей.

4. Сопловые аппараты (направляющие лопатки) — неподвижные каналы, установленные перед каждым рядом рабочих лопаток. В них происходит расширение пара, в результате чего его потенциальная энергия (давление) преобразуется в кинетическую (скорость).

5. Подшипники — опоры, на которых с высокой точностью установлен и вращается массивный ротор турбины.

Принцип работы паровой турбины заключается в многоступенчатом преобразовании энергии:

Сначала из парового котла в турбину под высоким давлением (до 24 МПа) и с высокой температурой (до 560°C) подается перегретый пар. Этот пар поступает в сопловые аппараты первой ступени. В соплах, благодаря их специальной форме, пар расширяется, его давление и температура падают, а скорость потока резко возрастает. Потенциальная энергия пара переходит в кинетическую.

Далее струя пара с огромной скоростью ударяет в рабочие лопатки, закрепленные на диске ротора. Сила воздействия пара на изогнутую поверхность лопаток создает крутящий момент, который заставляет ротор вращаться. Передавая свою энергию лопаткам, поток пара замедляется.

Современные турбины являются многоступенчатыми, то есть пар последовательно проходит через несколько рядов сопловых аппаратов и рабочих лопаток. Каждая такая пара (сопла + рабочие лопатки) образует ступень турбины. В каждой следующей ступени давление пара продолжает падать. Так как при падении давления удельный объем пара увеличивается, лопатки и диски последующих ступеней делают все большего размера.

Вращение ротора турбины передается на вал электрогенератора, который преобразует механическую энергию вращения в электрическую. Отработавший пар, имеющий уже низкое давление и температуру, выходит из турбины и направляется в конденсатор, где охлаждается и снова превращается в воду, которая затем насосом подается обратно в котел. Таким образом, цикл замыкается.

Ответ: Паровая турбина состоит из неподвижного статора с соплами и вращающегося ротора с рабочими лопатками. Принцип ее действия основан на преобразовании тепловой энергии пара в механическую работу: пар под высоким давлением, расширяясь в соплах, разгоняется до большой скорости и, воздействуя на лопатки, приводит ротор во вращение. Это вращение используется для выработки электроэнергии с помощью соединенного с турбиной генератора.