Что такое паровая турбина?

Паровая турбина представляет собой устройство, способное преобразовывать тепловую энергию пара под давлением во вращательное движение. Это вращательное движение часто используется на электростанциях для выработки электроэнергии, хотя может иметь и другие применения. Основной принцип, лежащий в основе паровых турбин, был впервые написан примерно в первом веке нашей эры, в то время как современная паровая турбина не была разработана до 1884 года.

Первая современная паровая турбина была разработана сэром Чарльзом Парсонсом. Он использовался вместе с динамо-машиной для выработки 7,5 кВт мощности. Вскоре после изобретения устройство нашло основное применение на электростанциях по всему миру и на борту военных кораблей. Более ранние поршневые паровые двигатели были менее эффективными и более сложными в адаптации для использования на борту судов, требуя сложных систем, а не простого механизма прямого привода.

В паровых турбинах используется принцип, позволяющий пару под давлением расширяться в контролируемых ступенях. Каждая турбина может состоять из нескольких импульсных и реакционных турбин, каждая из которых позволяет пару расширяться и поворачивать лопасти или ковши внутри устройства. Большинство паровых турбин используют оба этих варианта совместно, причем импульсные турбины работают под высоким давлением, а низкое давление используется для реакционных турбин. Разница между ними заключается в том, что в импульсном многообразии используется сопло для ввода высокоскоростного пара в роторы, тогда как роторы в реакционных турбинах сами по себе являются соплом.

Расположение импульсных и реакционных турбин в паровой турбине может эффективно сделать систему очень эффективной. Используя как высокое, так и низкое давление и заставляя пар работать на каждой стадии своего расширения, процесс может оставаться высокоизэнтропическим. Это просто означает, что энтропия, которая входит в систему, подобна той, которая выходит. Другое преимущество конструкции заключается в том, что вращение турбин создает вращательное движение, которое может быть идеальным как для выработки электроэнергии, так и для вращения лопастей или других приводных механизмов на судах.

Большой процент всей вырабатываемой в мире электроэнергии использует паровые турбогенераторы. Они присутствуют как на ископаемом топливе, так и на атомных электростанциях, причем первые сжигают уголь или нефть для нагрева воды до пара, а последние полагаются на реакцию ядерного деления для генерации пара. Кроме того, некоторая энергия генерируется с использованием процесса, известного как сфокусированная солнечная энергия . Электростанции этого типа могут использовать солнце для производства пара, который затем может вращать паровые турбины.