Номер 2, страница 129, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 32. Реактивный двигатель. Вопросы и задания - номер 2, страница 129.

Условие.

2. В чём заключается сходство, а в чём различия в работе паровой и газовой турбин?

Решение.

Сходство

Паровая и газовая турбины имеют ряд общих черт, основанных на их фундаментальном принципе работы:

• Принцип действия: Обе турбины являются тепловыми двигателями вращательного действия. Они преобразуют внутреннюю энергию рабочего тела (пара или газа) в механическую работу вращения вала.

• Конструкция: Основным рабочим элементом в обоих случаях является ротор с закрепленными на нем лопатками. Поток рабочего тела, обладающий высокой скоростью и температурой, воздействует на эти лопатки, заставляя ротор вращаться.

• Преобразование энергии: В обеих турбинах происходит последовательное преобразование энергии: внутренняя энергия рабочего тела переходит в кинетическую энергию его потока, которая, в свою очередь, преобразуется в механическую энергию вращения вала турбины.

• Назначение: И паровые, и газовые турбины широко применяются для привода электрических генераторов на электростанциях, а также в качестве двигателей на транспорте (например, на крупных судах).

Различия

Несмотря на схожий принцип действия, между паровыми и газовыми турбинами существуют ключевые различия:

• Рабочее тело: В паровой турбине рабочим телом является водяной пар, полученный в отдельном паровом котле. В газовой турбине рабочим телом служат горячие газы — продукты сгорания топлива (например, природного газа или керосина) в смеси с воздухом.

• Источник тепла и тип двигателя: Паровая турбина — это двигатель внешнего сгорания. Тепло для получения пара подводится извне (в котле сжигается топливо или используется тепло ядерного реактора). Газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания. Топливо сгорает непосредственно внутри установки, в камере сгорания, и образовавшиеся газы сразу поступают на лопатки турбины.

• Термодинамический цикл: Паротурбинные установки обычно работают по замкнутому циклу Ренкина. Отработавший пар конденсируется в воду и снова направляется в котел. Газотурбинные установки чаще всего работают по разомкнутому циклу Брайтона, где отработавшие газы выбрасываются в атмосферу.

• Рабочие параметры: Паровые турбины работают при очень высоких давлениях, но сравнительно умеренных температурах (до 600–650°С). Газовые турбины, наоборот, работают при более низких давлениях, но значительно более высоких температурах (1200–1500°С и выше).

• Область применения и характеристики: Паровые турбины обладают высоким КПД в стационарных условиях и являются основой крупных тепловых и атомных электростанций. Газовые турбины более компактны, имеют меньшую инерционность (быстрее запускаются), что делает их идеальными для пиковых электростанций, авиационных двигателей и газоперекачивающих станций. Также они эффективно используются в парогазовых установках комбинированного цикла.

Ответ: Сходство паровой и газовой турбин заключается в общем принципе преобразования тепловой энергии рабочего тела во вращательную механическую работу с помощью ротора с лопатками. Различия заключаются в типе рабочего тела (водяной пар против продуктов сгорания), способе подвода тепла (внешнее сгорание у паровой, внутреннее у газовой), рабочих термодинамических циклах (Ренкина и Брайтона), а также в рабочих параметрах (давление, температура) и, как следствие, в областях их наиболее эффективного применения.