汽轮机是一种将蒸汽的热能转化为机械能的外燃回转式机械。其工作原理基于蒸汽膨胀做功的过程。当高温高压的蒸汽进入汽轮机时，首先经过一个或多个喷嘴（Nozzle），在这里蒸汽被加速并膨胀，使其压力降低、速度增加。接着，高速的蒸汽流射到旋转的叶片上，推动叶片旋转，从而带动汽轮机的转子（Rotor）转动。转子的转动通过联轴器（Coupling）传递给发电机或其他需要动力的设备。蒸汽在推动叶片做功的过程中，自身温度和压力降低，最终变成低压蒸汽排出汽轮机。这部分排出的蒸汽通常可以再次加热和加压，通过循环使用提高整个系统的效率，这就是所谓的蒸汽循环（Steam Cycle）。
汽轮机的主要结构包括以下几个部分：
进气部分：
包括蒸汽管道和汽轮机的进气口，用于将蒸汽引入汽轮机。
喷嘴：
喷嘴是汽轮机中关键的部件之一，其形状和尺寸直接影响到蒸汽的膨胀和速度。
转子：
转子是汽轮机的旋转部分，由一系列的叶片和轮盘组成。叶片通常有三种类型：冲动式叶片、反动式叶片和混合式叶片。
定子：
定子是汽轮机中不旋转的部分，它包含有固定不动的叶片，与转子的叶片相互作用，推动转子旋转。
轴承：
轴承用于支撑转子的重量并允许其自由旋转。常用的轴承类型有滑动轴承和滚动轴承。
密封：
密封件用于防止蒸汽泄漏，保持汽轮机的效率。
控制系统：
控制系统用于监测汽轮机的运行状态，并调节蒸汽参数以维持汽轮机的稳定运行。
汽轮机的工作过程可以分为以下四个主要步骤：
压缩过程：
在压缩过程中，汽轮机从外部介质（如空气、燃气等）吸入气体，并将其压缩至较高的压力。这一步骤一般利用压缩机完成，其主要目的是提高进入汽轮机的工作流体的压力和密度，以便提高膨胀过程的能量转化效率。
加热过程：
在加热过程中，压缩后的工作流体进入锅炉或燃烧室，与燃料发生反应并吸收热量。这使得工作流体的温度和能量进一步增加。加热过程一般通过燃烧器来完成，通过燃料的燃烧释放的热量将水转化为高温高压的蒸汽。
膨胀过程：
在膨胀过程中，高温高压的蒸汽进入汽轮机的叶轮叶片中，使叶轮以高速旋转。这一过程中，蒸汽的热能被转化为机械能，从而驱动汽轮机的输出轴转动。
排放过程：
在排放过程中，膨胀后的工作流体离开汽轮机，并进入冷凝装置或排放系统。蒸汽在冷凝器中冷却并凝结为水，然后被泵送回锅炉以完成循环。排放过程的主要目的是回收剩余的热量，并将工作流体恢复为液体状态，以便重新进入压缩过程。
通过以上步骤和结构，汽轮机能够高效地将蒸汽的热能转化为机械能，并在热力发电厂中作为带动发电机的原动机。
