Знакомство с техническими объектами, страница 49 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Тепловые машины. Параграф 13. Паровая турбина. КПД тепловых двигателей. Вопросы - страница 49.

Условие.

Знакомство с техническими объектами

На рис. 41 изображена схема устройства простейшей паровой турбины.

На вал 1 насажен массивный диск 2, на котором укреплены лопасти 3.

На лопасти поступает пар из сопла 4.

а) Каково назначение сопла и лопастей турбины?

б) За счёт чего происходит вращение вала в паровой турбине?

Рис. 41

Решение.

а) Каково назначение сопла и лопастей турбины?

Сопло (обозначено на рисунке цифрой 4) в паровой турбине выполняет функцию преобразования потенциальной энергии пара (энергии давления) в кинетическую энергию. Пар, находящийся под высоким давлением, проходит через сопло, расширяется и разгоняется до очень высокой скорости, образуя направленную струю.

Лопасти (обозначены цифрой 3) предназначены для преобразования кинетической энергии движущейся струи пара в механическую работу вращения. Струя пара, выходящая из сопла, ударяет в лопасти, закрепленные на диске (2), и передаёт им свою энергию. Сила воздействия пара на изогнутую поверхность лопастей создает вращающий момент, который заставляет вращаться диск и соединенный с ним вал (1).

Ответ: Назначение сопла — создание направленной струи пара с высокой скоростью за счёт преобразования энергии давления пара в кинетическую. Назначение лопастей — преобразование кинетической энергии струи пара в механическую энергию вращения вала.

б) За счёт чего происходит вращение вала в паровой турбине?

Вращение вала в паровой турбине происходит за счёт преобразования внутренней энергии пара в механическую энергию вращения. Этот процесс можно описать следующими этапами:

1. Горячий пар под высоким давлением подается в сопла.

2. В соплах внутренняя энергия пара преобразуется в кинетическую энергию — пар разгоняется, образуя высокоскоростную струю.

3. Струя пара оказывает силовое воздействие (давление) на лопасти, закрепленные на диске турбины.

4. Эта сила создает вращающий момент, который приводит в движение диск вместе с валом, на котором он закреплен. Таким образом, кинетическая энергия потока пара преобразуется в кинетическую энергию вращения вала.

Ответ: Вращение вала происходит за счёт силового воздействия высокоскоростной струи пара на лопасти турбины, которое создает вращающий момент.