神奇的汽輪機
我們都習慣了用開水泡茶或咖啡的想法,但是如果你每次想做任何事情時都必須燒開水怎么辦?如果您必須制造蒸汽來為 手機充電、看電視或用其他電器怎么辦?這聽起來很瘋狂,但要知道除非您使用太陽能電池板或風力渦輪機等可再生能源,否則您消耗的幾乎每瓦電力都來自發(fā)電廠,該發(fā)電廠通過沸騰、嘶嘶作響、快速膨脹的蒸汽發(fā)電!我們可能不再使用活塞式蒸汽機來為我們的世界提供動力,但我們仍然在使用它們的現(xiàn)代等價物——蒸汽輪機。它們是什么,它們是如何工作的?讓我們來看看吧!

我們都知道如果水和蒸汽的溫度相同,則蒸汽的傷害要更大。這是因為蒸汽含有更多的能量,因為蒸汽在冷卻時會汽化釋放能量,這種“隱藏”在蒸汽中的潛在能量使其在蒸汽機和蒸汽輪機中如此有用!
?蒸汽輪機由熱氣態(tài)蒸汽中的能量提供動力,像風力渦輪機一樣,它有旋轉的葉片,當蒸汽吹過它們時會轉動;又像水輪機一樣,葉片緊貼在密封的外部容器內,因此蒸汽受到約束并被迫快速通過它們。蒸汽輪機使用高壓蒸汽以令人難以置信的高速轉動發(fā)電機,因此它們的旋轉速度比風力渦輪機或水輪機快得多。
就像在蒸汽機中一樣,蒸汽在流過蒸汽輪機的葉片時會膨脹和冷卻,盡可能多地放棄它最初包含的能量。但是,與蒸汽機不同的是,蒸汽的流動不斷轉動葉片:沒有推拉動作或等待活塞回到氣缸中的位置,因為蒸汽一直在推動葉片。蒸汽輪機也比蒸汽機緊湊得多:旋轉葉片允許蒸汽膨脹并在比活塞-氣缸-曲柄布置所需的更小的空間內驅動機器。這就是為什么蒸汽輪機很快被采用為空間非常有限的船舶提供動力的原因之一。
汽輪機的部件
所有蒸汽輪機都有相同的基本部件,盡管它們的布置方式有很多變化。
轉子和葉片

穿過渦輪機中心的是一個堅固的軸,稱為轉子,它將電力從渦輪機傳輸?shù)桨l(fā)電機(或渦輪機正在驅動的任何其他東西)。葉片是渦輪機最重要的部分:它們的設計對于從蒸汽中捕獲盡可能多的能量并通過旋轉轉子將其轉化為旋轉能量至關重要。所有渦輪機都有一組連接到轉子的旋轉葉片,并在蒸汽撞擊它們時旋轉它。葉片和轉子完全封閉在一個非常堅固的合金鋼外殼中(能夠承受高壓和高溫)。
其他零件
除了轉子及其葉片外,渦輪機還需要某種蒸汽入口(通常是一組將蒸汽引導到固定或旋轉葉片上的噴嘴)。

蒸汽輪機還需要某種形式的控制機制來調節(jié)其速度,因此它們在任何特定時間根據需要產生或多或少的功率。大多數(shù)蒸汽輪機都在由巨大熔爐驅動的巨大發(fā)電廠中,減少它們產生的熱量并不容易。另一方面,發(fā)電廠的需求(負載)——它需要制造多少電力——可能會發(fā)生巨大且相對較快的變化。因此,蒸汽輪機需要應對波動的輸出,即使它們的蒸汽輸入可能相對恒定。調節(jié)速度的最簡單方法是使用閥門釋放一些蒸汽,否則這些蒸汽會通過渦輪機。