Номер 4, страница 151 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Тепловые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел. Параграф 37. Паровая турбина. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды. Вопросы для самопроверки - номер 4, страница 151.

Условие.

4. Какими преимуществами обладает турбина по сравнению с двигателем внутреннего сгорания?

Решение.

Турбины, в частности газотурбинные двигатели, обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Эти преимущества обусловлены принципиальными различиями в их конструкции и рабочем процессе.

Высокая удельная мощность (отношение мощности к массе)

Турбины способны развивать очень большую мощность при сравнительно малых габаритах и весе. Это достигается за счет непрерывного рабочего процесса и высоких скоростей вращения ротора. Удельная мощность турбины может в несколько раз превышать этот показатель для ДВС, что делает их незаменимыми в авиации и в мощных энергетических установках.

Плавность работы и низкий уровень вибраций

В турбине отсутствуют детали, совершающие возвратно-поступательное движение, как, например, поршни в ДВС. Все основные части турбины (роторы компрессора и турбины) совершают только вращательное движение. Это обеспечивает идеальную уравновешенность, что приводит к очень низкому уровню вибраций и шума по сравнению с ДВС.

Надежность и простота конструкции

Несмотря на кажущуюся сложность, базовая конструкция газовой турбины проще, чем у многоцилиндрового поршневого двигателя. В ней значительно меньше движущихся частей: отсутствует кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм и т.д. Меньшее количество деталей и отсутствие трущихся пар, испытывающих знакопеременные нагрузки, повышают общую надежность и увеличивают моторесурс.

Топливная универсальность

Процесс сгорания в турбине происходит в отдельной камере сгорания при постоянном давлении, что делает ее менее требовательной к качеству и типу топлива. Турбины могут работать на широком спектре топлив: от природного газа и керосина до мазута и других тяжелых фракций. ДВС же, как правило, рассчитаны на строго определенный вид топлива (бензин или дизельное топливо).

Экологичность

Благодаря организации процесса горения с большим избытком воздуха и при высоких температурах, в турбинах достигается более полное сгорание топлива. Это приводит к значительно меньшим выбросам угарного газа (CO) и несгоревших углеводородов (CH) по сравнению с ДВС. Однако при высоких температурах могут образовываться оксиды азота ($NO_x$), для борьбы с которыми применяются специальные конструктивные решения.

Ответ: Основными преимуществами турбины по сравнению с двигателем внутреннего сгорания являются: высокая удельная мощность (соотношение мощности и массы), низкий уровень вибраций и шума, повышенная надежность из-за простоты конструкции и меньшего числа движущихся частей, возможность использования широкого спектра топлив, а также более полное сгорание топлива, что снижает выбросы некоторых вредных веществ.