Паровая турбина мощностью 500 тыс. квт. Слева направо: цилиндр высокого давления, цилиндр среднего давления и два цилиндра низкого давления. Справа на рисунке видна часть генератора.
до высокой скорости. Это легче всего сделать, выпуская их из какого-то сосуда, где давление очень высокое, в окружающее пространство через небольшое отверстие.
Чем выше внутреннее давление, тем быстрее помчится пар (мы сначала будем говорить о паровых турбинах). А если к отверстию приставить конический насадок — сопло, скорость выходящего пара может стать больше скорости звука. При этом, конечно, давление в паровой струе очень резко упадет. Энергия давления, потенциальная, перейдет в скоростную, кинетическую.
Если теперь струю пара направить на лопатки колеса, сидящего на оси, колесо начнет быстро вращаться. Такая простейшая турбина — она называется активной одновенечной — на практике, к сожалению, непригодна. Паровая струя мчится из насадка гораздо быстрее звука — около 1 км/сек! Чтобы использовать такую скорость, лопатки турбинного колеса должны проходить в секунду около 500 м. Колесо будет при этом вращаться со скоростью 30—40 тыс. об/мин. Гигантские центробежные силы просто-напросто разнесут машину!
Колеса современных паровых турбин вращаются со скоростью 3000 об/мин. А чтобы полнее использовать энергию пара, турбины делают не с одновенечными рабочими колесами, а с длинными валами — роторами — с несколькими рядами лопаток. Каждый ряд лопаток называется рабочим венцом. Между венцами вводятся неподвижные диафрагмы — тоже ряды лопаток, только укрепленные на внутренних стенках корпуса турбины и не касающиеся ротора. И происходит вот что.
Свежий, «острый» пар из котла под давлением 150—250 атм проходит между неподвижными лопатками. Каналы между ними — это сопла. Здесь пар успевает превратить в скорость только часть своего давления. Лопатки первого венца ротора пришли в движение.
Затем пар попадает в каналы первой диафрагмы. Вновь часть его давления переходит в скорость, и эта скорость срабатывается на втором венце. Так повторяется 10—12 раз, пока давление пара станет небольшим.
Но современные турбины часто используют и реактивный принцип работы. Это значит, что соплами для разгона паровой струи служат не только каналы между лопатками диафрагм, но и каналы между лопатками рабочих венцов ротора. Каждой лопатке рабочих венцов придают форму запятой, и каналы между ними становятся похожими на сопла. Поэтому в реактивной турбине пар одновременно и теряет скорость, отдавая ее лопаткам, и приобретает скоростную энергию за счет потери части давления в соплах рабочих венцов. Всего несколько рабочих венцов — и начальное давление израсходовано плавно и экономно.
На Харьковском и Ленинградском турбинных заводах строят мощнейшие в мире паровые турбины — на 500 тыс. квт. И проектируют еще более мощные — на 750—800 тыс. квт. Эти двигатели, разумеется, гораздо сложнее, чем те, о которых мы рассказали.
Газовые турбины по принципу действия стоят близко к реактивным паровым. Но только по принципу, потому что газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания, ей не нужен тяжелый паровой котел.
90