§25. Паровая турбина
Паровая турбина — это разновидность теплового двигателя, в котором энергия перегретого водяного пара преобразуется в механическое вращение ротора. Такие установки являются ключевыми элементами тепловых и атомных электростанций, а также применяются в энергетических установках кораблей.
Работа турбины основана на следующей последовательности процессов:
в котле вода превращается в пар, который под высоким давлением подаётся в специальные сопла. В этих соплах пар резко ускоряется; при этом его давление и температура уменьшаются. Значительная часть внутренней энергии пара превращается в кинетическую энергию быстрого струйного потока.
Разогнанный поток пара направляется на систему лопаток, закреплённых по окружности вращающегося диска — ротора. Пар давит на лопатки, и из-за этой силы ротор начинает вращаться. Так кинетическая энергия пара переходит в механическую энергию вращения вала.
На электростанциях вал турбины жёстко соединён с генератором. Турбина раскручивает его ротор со скоростью порядка 3000 об/мин, что позволяет вырабатывать электричество. Мощность современных турбин может быть очень большой — вплоть до 1 200 000 кВт.
Развитию паровых турбин способствовали многие инженеры.
- Густав де Лаваль создал особую форму сопла, обеспечивающего сверхзвуковую скорость пара.
- Чарлз Парсонс в 1884 году разработал многоступенчатую турбину — именно она стала прототипом для большинства современных турбинных машин.