Принцип работы паровой турбины
Отвечаю на комментарий http://pikabu.ru/story/tolerantnost_4414188#comment_70961298
В самом деле, почему на электростанциях отработавший газ, прошедший через турбины, разогретый до температуры 70°С, нужно охлаждать, перед тем, как снова пустить его в нагрев? Ведь теряется столько тепла? Почему бы сразу не отправить его в котел?
Отвечаю.
Для этого придется углубиться в теорию. Представь, что есть источник тепла. Котел с углем, например. Нужно преобразовать эту тепловую энергию в механическую работу. Но ведь тепло просто так не переведешь в работу! Нагретый котел сам по себе не сдвинет коленчатый вал и не заставит вращаться лопасти.
Для этого нужен посредник. Газ. Называемый также рабочим телом.
Простейший способ обустроить процесс - поместить газ в цилиндр с поршнем. Нагреваешь котлом газ, котел отдает ему тепло Q1, которое преобразуется во внутреннюю энергию газа U. Затем он расширяется, толкает поршень, то есть совершает работу А. Внутренняя энергия газа при этом понижается.
Что же дальше? Чтобы начался следующий цикл, нужно вернуть поршень на место. Но ведь сделать это не так просто! Подумай - газ нагрелся так, что его давление стало 20 атмосфер, затем толкнул поршень и охладился. Значит, когда мы затолкнем поршень обратно, температура вновь подскочит до 1000°С (газы при сжатии нагреваются) и давление снова станет равным 20 атмосферам! Чтобы преодолеть такое давление, нужно затратить работу А, и весь наш выигрыш в работе в итоге станет равным нулю.
Хорошо, что мы свободно можем играться с температурой!
Достаточно дать газу остыть, то есть подождать, пока он отдаст окружающему воздуху (холодильнику) тепло Q2.
Делается это так - немного сжимаем поршень, температура и давление подскакивают, дальше толкать поршень становится уже трудно (увеличилось давление). Ждем, пока газ остынет, с уменьшением температуры уменьшится и давление. Теперь поршень снова можно толкать. Толкаем поршень, ждем, пока упадут температура и давление. И так пока не придем к начальному состоянию.
Либо можно принудительно охлаждать цилиндр. Тогда газ начнет сжиматься и тянуть за собой поршень. Когда газ сжимается, его температура возрастает. Охлаждение компенсируется нагревом, и мы снова приходим к начальному состоянию.
Какой вывод мы сделали в итоге? Если бы не было окружающего воздуха, которому газ по мере сжатия мог бы отдавать лишнее тепло, нам бы пришлось изрядно попотеть, сжимая поршень до 20 атмосфер.
Вот почему так важно охлаждение.
----------------------------------------------------
Теперь ситуация с турбиной. Тут принцип такой же, но не так наглядно, как в случае с поршнем. Представим газ в виде маленьких пружинок.
Пояснение к рисунку выше:
1) Пружинка комнатной температуры. Просто пружинка.
2) Теперь нагреваем пружинку. Она становится напряженной, но выпрямиться ей мешает недостаток места и такие же напряженные пружинки по соседству.
3) Когда появляется возможность расшириться, пружинка выпрямляется, совершает работу и охлаждается.
А вот схема процесса.
Обратите внимание, мы не можем просто так взять и вернуть пружинку в исходное состояние. Она нагреется и снова разожмется. Сначала ее нужно охладить.
Надеюсь, теперь понятно, зачем нужно охлаждать отработанный газ?
P.S. От вращения праха Гитлера толку будет мало. Сыпучий объект. Крутиться должен труп.
Пар охлаждают для того, чтобы он конденсировался до воды, это позволяет управлять давлением в котле, при работе в замкнутом режиме. Для работы турбины в этом случае необходимо, чтобы разница давлений пара до турбины и после нее была максимальной. Если попытаться работать без конденсации и возвращать пар в котел сразу после турбины, то давление в процессе работы выровняется и работа прекратится.
А пружинки--это лишнее.
Объяснение на пальцах, но не верное. В турбине работает температура и давление, более того контур можно размыкать. Тут идет другой подтекст: дело в том, что паровая турбина очень энергоемкая. В принципе можно достичь крайне высокого КПД при игре водой и паром в интервале 99-101 градус. Но! При этом размеры всей установки (и обслуживания) вырастут в 50-100 раз (с соответствующей стоимостью), а это никому не интересно по экономическим причинам. Стоимость топлива в итоговой стоимости кВт/час - менее 20%, остальное - накладные расходы, следовательно при турбине с КПД 90% мы получим увеличение цены как минимум в 50 раз.
То же и с автомобильными движками.
КПД турбины это разница начальной и конечной энтальпии пара, делённое на разницу начальной энтальпии пара минус энтальпия сконденсировавшейся воды.
И вот чем больше начальная и чем меньше конечная энтальпия, тем процесс экономичнее.
Чем больше теплоперепад совершённый в турбине, тем лучше.
Хорошее объяснение, хоть и на пальцах, но всё понятно
Можно ж попроще :) Двигает не температура воды, двигает турбину объем. Чтобы его сократить, надо пар сконденсировать, потом опять раширить и засунуть в турбину.