Номер 4, страница 94 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Вопросы после параграфа. § 25. Паровая турбина. Глава 1. Тепловые явления - номер 4, страница 94.

4. Где используются паровые турбины?

Из каких частей состоит паровая турбина и как она работает?

Паровая турбина — это тепловой двигатель, который преобразует потенциальную энергию сжатого и нагретого водяного пара в кинетическую энергию, а затем в механическую работу в виде вращения вала. Она состоит из двух основных частей: неподвижной (статор) и вращающейся (ротор).

Ключевые компоненты паровой турбины:

• Статор — неподвижная часть, которая включает в себя прочный герметичный корпус и закрепленные внутри него сопловые аппараты (или направляющие лопатки).
• Ротор — вращающаяся часть, представляющая собой вал, на котором установлены диски с рабочими лопатками.
• Сопла (в статоре) — это каналы специальной формы, в которых происходит расширение пара. При этом его внутренняя энергия (давление и температура) преобразуется в кинетическую энергию (высокую скорость потока).
• Рабочие лопатки (на роторе) — это изогнутые лопасти, на которые направляется поток пара из сопел. Пар, ударяясь о лопатки, передает им свою кинетическую энергию, заставляя ротор вращаться.
• Подшипники — опоры, которые поддерживают ротор и обеспечивают его свободное вращение с минимальным трением.
• Система уплотнений — предотвращает утечку пара из корпуса турбины в окружающую среду.

Принцип работы турбины следующий:

1. В паровом котле вода нагревается до кипения и превращается в пар с очень высоким давлением и температурой.
2. Этот перегретый пар по паропроводам поступает в турбину и направляется в сопла первой ступени.
3. В соплах пар расширяется, его давление падает, а скорость потока многократно возрастает.
4. Струя пара с огромной скоростью ударяет в рабочие лопатки ротора, приводя его во вращение.
5. Для эффективного использования энергии пара турбины делают многоступенчатыми. Это означает, что пар последовательно проходит через несколько рядов сопел (статор) и рабочих лопаток (ротор). На каждой ступени он расширяется, отдает часть своей энергии и движется дальше. При этом по мере расширения объем пара увеличивается, поэтому лопатки последующих ступеней делают длиннее.
6. Пройдя последнюю ступень, отработавший пар с низким давлением поступает в конденсатор, где охлаждается и превращается обратно в воду, которая затем насосом подается в котел. Этот процесс замыкает цикл.

Ответ: Паровая турбина состоит из статора (неподвижная часть с соплами) и ротора (вращающаяся часть с рабочими лопатками). Её работа основана на преобразовании тепловой энергии пара в кинетическую энергию в соплах, которая затем передается рабочим лопаткам, вызывая вращение ротора.

Где используются паровые турбины?

Паровые турбины — одни из самых мощных и распространенных тепловых двигателей. Их основная сфера применения — производство электроэнергии, но они также используются в промышленности и на транспорте.

• Электроэнергетика. Это главная область применения. Паровые турбины вращают валы электрических генераторов на:
  • Тепловых электростанциях (ТЭС), сжигающих ископаемое топливо (уголь, природный газ, мазут).
  • Атомных электростанциях (АЭС), где тепло для генерации пара получают в результате ядерной реакции.
  • Теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), которые кроме электроэнергии производят тепло (в виде горячей воды или пара) для отопления городов и технологических нужд предприятий (когенерация).
  • Геотермальных и солнечных (концентрирующего типа) электростанциях.
• Промышленность. Турбины используются как привод для различного оборудования большой мощности:
  • Центробежных насосов (например, питательных насосов на электростанциях).
  • Компрессоров и воздуходувок в металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
• Морской транспорт. Паротурбинные установки применяются в качестве силовых установок на крупных судах, требующих большой мощности и автономности:
  • Атомные подводные лодки, авианосцы и ледоколы.
  • Крупнотоннажные танкеры и газовозы (хотя сейчас их активно вытесняют дизельные двигатели).

Ответ: Паровые турбины в основном используются на электростанциях (тепловых, атомных, ТЭЦ) для выработки электроэнергии. Также они применяются в качестве привода для мощных промышленных насосов и компрессоров, и как двигатели на крупных морских судах, в частности на атомном флоте.