汽轮机是一种广泛应用于发电厂中的动力设备，其工作原理基于蒸汽的热能转换为机械能。它的工作过程可以分为几个主要步骤：蒸汽的生成、蒸汽的膨胀做功以及能量的转换和利用。
首先，水在锅炉中被加热至高温高压状态，形成蒸汽。这个过程中，燃料（如煤、天然气或核能）的化学能转化为热能，进而转化为水的热能。产生的蒸汽温度和压力非常高，通常达到数百摄氏度和几十个大气压。
接下来，这些高温高压的蒸汽被输送到汽轮机内部。汽轮机内部由一系列呈螺旋状排列的叶片构成，当高速流动的蒸汽冲击到这些叶片上时，会推动叶片旋转，从而将蒸汽的动能转化为转子的机械能。这一过程是通过蒸汽连续地从高压区向低压区流动来实现的，随着蒸汽不断膨胀，它的压力和温度逐渐降低，但速度却不断增加，从而持续不断地推动叶片旋转。
最后，旋转的汽轮机轴与发电机相连，通过发电机将机械能转换为电能。在这个过程中，汽轮机的转速需要保持在一个非常精确的范围内，以便于与电网频率相匹配。为了实现这一点，通常会使用调速器来控制进入汽轮机的蒸汽量，进而调节汽轮机的输出功率和转速。
整个系统是一个高度集成和自动化的工程，涉及到了热力学、流体力学等多个领域的知识。通过这种方式，汽轮机不仅能够高效地将蒸汽的能量转化为电能，还能够根据电力需求的变化灵活调整输出功率，确保电力系统的稳定运行。