Номер 1, страница 50 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Тепловые машины. Параграф 13. Паровая турбина. КПД тепловых двигателей. Вопросы - номер 1, страница 50.

Условие.

1. В чем заключается отличие в устройстве турбины и двигателя внутреннего сгорания?

Решение.

1. В чем заключается отличие в устройстве турбины и двигателя внутреннего сгорания?

Основное отличие между турбиной и двигателем внутреннего сгорания (ДВС) заключается в принципе преобразования энергии топлива в механическую работу и в характере рабочего процесса.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС):

1. Принцип работы: Работает циклически (прерывисто). Рабочий процесс состоит из четырех тактов: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание) и выпуск. Топливо сгорает непосредственно внутри замкнутого объема — цилиндра, создавая высокое давление, которое толкает поршень.

2. Преобразование движения: Энергия расширяющихся газов преобразуется в поступательное движение поршня. Это движение затем с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

3. Конструкция: Основными элементами являются цилиндры, поршни, шатуны, коленчатый вал и клапанный механизм.

Турбина (газовая или паровая):

1. Принцип работы: Работает в непрерывном режиме. Рабочее тело (горячий газ или пар) непрерывным потоком подается на лопатки, закрепленные на роторе.

2. Преобразование движения: Кинетическая и потенциальная энергия потока рабочего тела напрямую преобразуется во вращательное движение ротора (вала) без промежуточных звеньев. Здесь нет преобразования поступательного движения во вращательное.

3. Конструкция: Основными элементами являются ротор с рядами рабочих лопаток и статор (корпус) с направляющими лопатками (сопловым аппаратом). В газовой турбине перед турбинной частью стоят компрессор и камера сгорания, где топливо сгорает непрерывно. В паровой турбине пар производится во внешнем устройстве — паровом котле (поэтому паровая турбина — это двигатель внешнего сгорания).

Ответ: Главное отличие состоит в том, что ДВС использует энергию прерывистых взрывов топливной смеси для создания поступательного движения поршней, которое затем преобразуется во вращение, в то время как турбина использует непрерывный поток рабочего тела (газа или пара) для непосредственного вращения ротора с лопатками.

2. Из каких частей состоит паровая турбина?

Паровая турбина является сложным тепловым двигателем и состоит из множества частей. К основным из них относятся:

1. Корпус (статор): Это неподвижная внешняя оболочка турбины, которая выдерживает высокое давление и температуру пара. Внутри корпуса крепятся диафрагмы с сопловыми (направляющими) лопатками.

2. Ротор: Это вращающаяся часть турбины, состоящая из вала, на котором закреплены диски с рабочими лопатками. Ротор воспринимает энергию пара и передает вращающий момент на вал, соединенный, например, с электрогенератором.

3. Лопаточный аппарат: Совокупность всех лопаток турбины, которые образуют проточную часть. Он делится на:

• Сопловые (направляющие) лопатки: Закреплены на неподвижном статоре (в диафрагмах). Они формируют и направляют поток пара под нужным углом на рабочие лопатки. В соплах происходит расширение пара, его потенциальная энергия переходит в кинетическую.
• Рабочие лопатки: Закреплены на вращающемся роторе. Они преобразуют кинетическую энергию потока пара в механическую работу вращения ротора.

4. Подшипники: Устройства, которые поддерживают ротор и обеспечивают его свободное вращение с минимальным трением. Бывают опорные (воспринимают радиальные нагрузки) и упорный (воспринимает осевую нагрузку от давления пара).

5. Система уплотнений: Необходима для предотвращения утечек пара из корпуса турбины в местах выхода вала (концевые уплотнения) и между ступенями разного давления (диафрагменные уплотнения).

6. Система регулирования: Включает в себя клапаны и регуляторы, которые управляют подачей пара в турбину, поддерживая заданную частоту вращения или мощность.

Ответ: Основными частями паровой турбины являются: корпус (статор), ротор, лопаточный аппарат (состоящий из сопловых и рабочих лопаток), подшипники, система уплотнений и система регулирования.