§ 25. Паровая турбина

Паровая турбина является тепловым двигателем, в котором вращение получают без возвратно-поступательного движения поршня. Нагретый пар под давлением поступает к соплам. В них он расширяется и приобретает большую скорость: часть энергии пара превращается в кинетическую энергию направленного потока. Затем поток воздействует на лопатки, расположенные на вращающейся части турбины — роторе. Ротор передаёт механическую энергию соединённому с ним устройству.

Лопатки имеют форму, позволяющую эффективно изменять направление и скорость потока. При взаимодействии с ними пар передаёт часть своей энергии вращению. В реальных турбинах используют несколько последовательных ступеней. После прохождения одной ступени пар ещё обладает энергией, которую можно частично использовать на следующих. Поэтому многоступенчатая конструкция позволяет лучше использовать расширение пара, чем единственное колесо с одним рядом лопаток, хотя полностью устранить потери невозможно.

Паровые турбины применяют для привода электрических генераторов на тепловых и атомных электростанциях. Источник нагревания может различаться, но сама последовательность превращений остаётся похожей: нагрев рабочего тела, образование и расширение пара, вращение турбины, работа генератора. Не следует говорить, что турбина непосредственно производит электрический ток. Она прежде всего создаёт механическое вращение, а электрическое преобразование выполняется отдельной машиной, связанной с её валом.

По сравнению с поршневой машиной турбина удобна для получения непрерывного быстрого вращения и большой мощности. При этом требуются устройства подвода пара, его последующего охлаждения или отвода и возврата воды в цикл. Часть энергии остаётся у отработавшего пара или рассеивается в окружающей среде. В пересказе важно проследить движение энергии, а не только перечислить детали: сопло ускоряет поток, лопатки получают его воздействие, ротор вращается и передаёт полезную механическую энергию.