Номер 6, страница 53 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава I. Тепловые явления. Параграф 8. Тепловые двигатели - номер 6, страница 53.

Условие.

6. Опишите устройство и принцип работы паровой турбины.

Решение.

Паровая турбина — это тепловой двигатель, в котором потенциальная энергия нагретого и сжатого водяного пара преобразуется в кинетическую энергию, а затем в механическую работу вращения вала. Она является ключевым элементом тепловых и атомных электростанций.

Устройство паровой турбины

Турбина состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор включает в себя прочный герметичный корпус и систему неподвижных каналов — сопел (или сопловых аппаратов). Ротор представляет собой вал, на котором закреплены диски с рабочими лопатками. Рабочие лопатки имеют специальный изогнутый профиль для эффективного взаимодействия с потоком пара. Также в конструкцию входят подшипники для опоры вала ротора и система уплотнений для предотвращения утечек пара. Совокупность одного ряда сопел и следующего за ним ряда рабочих лопаток образует ступень турбины. Мощные турбины являются многоступенчатыми для постепенного и полного использования энергии пара.

Принцип работы паровой турбины

Принцип действия основан на термодинамическом цикле. 1. Из парового котла в турбину поступает перегретый водяной пар под высоким давлением. 2. В соплах статора происходит расширение пара, при котором его потенциальная энергия (давление) преобразуется в кинетическую энергию (высокую скорость потока). 3. Струя пара с огромной скоростью направляется на рабочие лопатки ротора. 4. Воздействуя на изогнутую поверхность лопаток, пар передает им часть своей кинетической энергии, создавая крутящий момент и заставляя ротор вращаться с большой скоростью. 5. Пройдя одну ступень, пар поступает на следующую, где процесс повторяется при более низком давлении. По мере расширения пара его объем увеличивается, поэтому лопатки и проточная часть последующих ступеней имеют большие размеры. 6. После прохождения последней ступени отработанный пар с низким давлением поступает в конденсатор, где охлаждается и превращается в воду. 7. Конденсат с помощью насосов возвращается в котел, замыкая цикл. Механическая работа вращающегося вала турбины используется для привода электрогенератора, который вырабатывает электрический ток.

Ответ: Паровая турбина — это двигатель, преобразующий тепловую энергию водяного пара в механическую работу вращения вала. Она состоит из неподвижного статора (с соплами) и вращающегося ротора (с рабочими лопатками). Принцип работы заключается в следующем: пар высокого давления из котла поступает в сопла, где расширяется и ускоряется, преобразуя свою потенциальную энергию в кинетическую. Затем высокоскоростная струя пара давит на рабочие лопатки, заставляя ротор вращаться. Вращение ротора передается на вал электрогенератора или другого механизма.