Паровые турбины появились на электростанциях в самом конце 19 века и сегодня именно на них приходится большинство мощностей тепловой энергетики (и все мощности атомной энергетики). В частности, тепловые электростанции на угле и другом твердом топливе используют только паровые турбины. Как же они устроены?
Принцип работы паровой турбины прост - пар под давлением из специальных сопел ударяет в лопатки, закрепленные на диске, который в свою очередь насажен на вращающийся вал, который и приводит в действие генератор. На практике же наиболее эффективная реализация этого принципа приводит к тому, что современная паровая турбина - весьма сложное устройство.
Начнем с того, что дисков с лопатками (их называют ступени) на паровых турбинах - несколько десятков, и пар последовательно переходит от одной ступени к другой. При этом давление пара постепенно снижается, но скорость его истечения благодаря подбору сопел остается неизменной. Эти ступени группируются в отдельные блоки (цилиндры), типичная паровая турбина состоит из цилиндров высокого, среднего и низкого давления, но число цилиндров может доходить и до пяти. Для повышения эффективности турбины пар после цилиндра высокого давления дополнительно подогревается в паровом котле.
Если отработавший на турбине пар сразу отправляется в конденсатор (а из него уже в виде воды - назад в котел), такую турбину называют конденсационной. Турбины, установленные на теплоэлектроцентралях, имеют специальные отборы пара, который используется для подогрева воды в системах теплоснабжения, такие турбины называют теплофикационными. Иногда отработавший на турбине пар не сбрасывается в конденсатор, а используется для производственных нужд - это турбины с противодавлением.
КПД паровых турбин электростанций обычно составляет 35-40%. Повысить КПД можно увеличением параметров пара. Современные мощные электростанции работают на сверхкритических параметрах пара (давление 23,5 МПа, температура 550 градусов), при этом КПД составляет 40%. При переходе на суперсверхкритические параметры (давление 30 МПа, температура 600 градусов) КПД доходит до 47-49%. Дальнейшее повышение параметров пара упирается в проблему поиска подходящих конструктивных материалов, способных работать при таких давлениях и температурах
Паровые турбины электростанций - очень внушительные механизмы, ее длина может достигать 80 метров, а мощность крупнейших в мире паровых турбин доходит до 1900 МВт. #тепловая энергетика
