Номер 2, страница 94 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Вопросы после параграфа. § 25. Паровая турбина. Глава 1. Тепловые явления - номер 2, страница 94.

2. В чём различие в устройстве турбин и поршневых машин?

Турбины и поршневые машины являются тепловыми двигателями, преобразующими энергию рабочего тела (газа, пара или жидкости) в механическую работу, однако их устройство и принцип действия кардинально различаются.

Устройство и принцип действия турбины

Турбина — это лопаточная машина, в которой преобразование энергии происходит за счёт непрерывного потока рабочего тела. Её основными элементами являются:

Ротор — вращающаяся часть, представляющая собой вал с закреплёнными на нём дисками и рабочими лопатками.
Статор — неподвижный корпус, внутри которого находится ротор. В статоре размещаются сопловые аппараты, которые формируют и направляют поток рабочего тела на лопатки ротора.

Принцип действия турбины основан на непрерывном процессе. Рабочее тело (например, горячий пар или газ под высоким давлением) поступает в турбину и проходит через сопла статора. В соплах потенциальная энергия потока преобразуется в кинетическую — поток ускоряется. Затем этот высокоскоростной поток воздействует на рабочие лопатки ротора, передавая им свою энергию и заставляя ротор вращаться. Таким образом, энергия потока напрямую преобразуется во вращательное движение.

Устройство и принцип действия поршневой машины

Поршневая машина — это машина объёмного действия, в которой преобразование энергии происходит циклически. Её ключевые элементы:

Цилиндр — полость, в которой движется поршень.
Поршень — подвижная деталь, воспринимающая давление рабочего тела.
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) — состоит из шатуна и коленчатого вала и служит для преобразования одного вида движения в другой.

Принцип действия поршневой машины (например, двигателя внутреннего сгорания) основан на периодически повторяющихся циклах (тактах). В рабочем такте расширяющиеся газы давят на поршень и заставляют его двигаться внутри цилиндра. Это возвратно-поступательное движение поршня через шатун передаётся на коленчатый вал, который преобразует его во вращательное движение. Процесс является прерывистым (циклическим).

Ключевые различия

1. Тип движения рабочих органов: В турбине основной рабочий орган (ротор с лопатками) совершает исключительно вращательное движение. В поршневой машине поршень совершает возвратно-поступательное движение, которое затем преобразуется во вращательное с помощью КШМ.
2. Характер рабочего процесса: В турбине рабочий процесс непрерывный — поток рабочего тела постоянно проходит через лопаточный аппарат. В поршневой машине процесс циклический (прерывистый), состоящий из отдельных тактов (например, впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск).
3. Балансировка и вибрации: Турбины, как чисто вращательные машины, хорошо уравновешены и создают минимальные вибрации. Поршневые машины из-за наличия движущихся с переменным ускорением масс (поршень, шатун) подвержены значительным инерционным силам и вибрациям.
4. Рабочие параметры: Турбины обычно работают на очень высоких скоростях вращения (тысячи и десятки тысяч об/мин) и развивают большую мощность при сравнительно компактных размерах. Поршневые машины, как правило, работают на более низких скоростях.

Ответ: Основное различие в устройстве турбин и поршневых машин заключается в способе преобразования энергии рабочего тела в механическую работу. В турбине энергия непрерывного потока жидкости или газа напрямую преобразуется во вращательное движение ротора с лопатками. В поршневой машине энергия рабочего тела, заключенного в цилиндре, сначала создает возвратно-поступательное движение поршня, и лишь затем это движение с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движение вала.