Тепловые двигатели бывают разными: поршневые паровые машины, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, турбины.
Сегодня паровые турбины — главные двигатели тепловых и атомных электростанций. Их ставят и на большие корабли.
Как работает турбина
- Нагретый в котле пар поступает в сопла — трубки особой формы. В них пар разгоняется до огромной скорости и охлаждается: его внутренняя энергия переходит в кинетическую энергию струи.
- Струя пара бьёт в лопатки, закреплённые по краю диска, и давит на них.
- Диск насажен на вал; вместе с лопатками они образуют ротор, который быстро вращается.
Чтобы использовать энергию пара полнее, на один вал насаживают несколько дисков: пар проходит их по очереди, постепенно отдавая энергию.
Шведский инженер Густав де Лаваль в 1890 г. придумал сопло, в котором пар разгоняется быстрее звука (сопло Лаваля). Английский инженер Чарлз Парсонс в 1884 г. запатентовал многоступенчатую турбину — такие турбины до сих пор работают на электростанциях.
Чем турбина хороша
- Вал сразу вращается — не нужно превращать движение поршня «туда-обратно» во вращение.
- Очень большая мощность при сравнительно небольших размерах.
- Высокий КПД — у турбин электростанций до 40–50 %.
На электростанции цепочка превращений такая:
Турбина — «ветряная мельница для пара»: тугая струя бьёт в лопатки, и колесо крутится. Сначала сопло разгоняет пар, потом пар разгоняет ротор.