Большая энциклопедия техники

Коллектив авторов

Нейтрон является элементарной частицей с нулевым зарядом. Открытие нейтрона принадлежит Дж. Чэдвику, но его существование предсказывалось задолго до научного подтверждения существования этой частицы. Сразу же после открытия нейтрона начались работы по созданию реакторов, работающих на энергии этих частиц. В нашей стране подобными исследованиями руководил А. И. Лейпунский. Именно под его контролем были созданы такие реакторы, как БР-5, БОР-60, БН-350, БН-600. Первым реактором, работающим на быстрых нейтронах, был реактор БР-5. Запуск этого реактора был осуществлен в 1959 г. Данный быстрый реактор являлся первопроходцем, предназначенным не для промышленной эксплуатации, а для подтверждения теории быстрых нейтронов. Первым же быстрым реактором, работающим в промышленных масштабах, стал пущенный в 1972 г. БН-350.

Ветроагрегат

Ветроагрегат –

функционирующая система, образованная ветродвигателем и устройствами, приводимыми в движение ветродвигателем.

Принцип действия всех типов ветроагрегатов такой же, как и ветродвигателей. Поток ветра приводит рабочее колесо во вращение, при этом крутящий момент посредством функционирования системы передач поступает к валу генератора, который вырабатывает энергию. Нужно сказать, что в подобной системе количество вырабатываемой энергии прямо пропорционально диаметру рабочего колеса.

Согласно современной классификации все ветродвигатели могут быть разделены на:

1) ветродвигатели, имеющие горизонтальную ось вращения, т. е. крыльчатые;

2) ветродвигатели с вертикальной осью вращения, т. е. карусельные.

Использование энергии ветра известно с древнейших времен. Вспомним хотя бы ветряные мельницы, получившие повсеместное распространение в Средние века. Более сложным устройством, использующим энергию ветра, было парусное судно, что относится примерно к XVI в. Таким образом, использование ветра в качестве бесплатного источника энергии было очень актуально. Но и в настоящее время, несмотря на то что наука и техника по сравнению со Средними веками шагнули намного дальше, имеет место использование энергии ветра. Это связано с ее дешевизной и с отсутствием загрязнения окружающей среды, которое мы имеем, используя различное топливо. Во второй половине XX столетия были достаточно широко распространены ветроэлектростанции, ветроустановки, применяемые в сельском хозяйстве. В настоящее время можно встретить рекламные щиты, функционирующие по принципу ветроагрегата. Но, несмотря на ряд положительных свойств, у ветроагрегатов имеется один существенный недостаток по сравнению с топливными конструкциями – это зависимость от погодных условий.

Ветродвигатель

Ветродвигатель – устройство, которое использует энергию ветра, осуществляет ее преобразование в механическую энергию.

Работы многих испытателей были посвящены этой проблеме. Но первые разработки теории ветродвигателя относятся к началу XX столетия. Здесь прежде всего хочется упомянуть нашего соотечественника В. Залевского.

Принцип действия всех типов ветродвигателей одинаков, он такой же, как у ветродувов.

Ветроэнергетика

Ветроэнергетика – отрасль энергетики, которая осуществляет разработку и создание методов и аппаратов для использования энергии ветра и преобразования ее в тепловую, электрическую или механическую энергию. Разработке методов и аппаратов для осуществления подобного преобразования энергии ветра предшествовало создание флюгеров (устройств для определения направления ветра) и анемометра (прибора для определения скорости ветра). Одними из первых и наиболее простых устройств для преобразования энергии ветра в механическую энергию были ветряные мельницы и ветряки.

Первые разработки теории ветродвигателя относятся к началу XX столетия. Здесь, прежде всего, хочется упомянуть нашего соотечественника В. Залевского. На первый взгляд может показаться, что использование энергии ветра в начале XX в., по меньшей мере, нерационально, что есть другие, гораздо более эффективные источники энергии, но нужно помнить: мир с 1914 по 1918 г. находился в состоянии войны, поэтому дешевый источник энергии был просто необходим. Таким источником и явился ветер. Кстати, разработка теории использования энергии ветра советским ученым не значит, что подобный вид энергии применялся только в нашей стране. Многие страны Европы и США приступили к созданию станций и промышленных предприятий на основе энергии ветра.

Вихревая топка

Вихревая топка – конструкция, предназначенная для температурной обработки жидкого и твердого топлива в газообразное горючее топливо с температурой от 500 до 1200 К. В структуре вихревой топки различают загрузочный бункер, камеру возгорания и камеру газообразования. Принцип работы вихревой топки заключается в образовании газообразного топлива из жидкого или твердого под действием высоких температур и без доступа кислорода, подобный процесс получил название «пиролиз».

Широкое распространение

вихревых топок обусловлено повышением тарифов на топливо. Использование же подобных конструкций позволяет снизить затраты. Например, на деревоперерабатывающих предприятиях остается большое количество отходов, которые могут использоваться в вихревых топках для получения газообразного топлива.

Вихрекамерный двигатель

Вихрекамерный двигатель – двигатель внутреннего сгорания (зачастую, как правило, это дизель), внутри которого каждый цилиндр соединен с вихревой камерой, где происходит смесеобразование топлива с интенсивной турбулентностью воздуха. Воздух подают в камеру сгорания в форме шаров, для соединения с цилиндром двигателя имеется сложный тангенциальный канал. К основным преимуществам вихрекамерных двигателей можно отнести следующее:

1) наблюдается относительно постоянное прохождение теплового процесса;

2) рабочий процесс приспособлен к быстроходным дизелям, имеющим малолитражный объем;

3) имеется сравнительно низкая чувствительность к качеству дизельного топлива.

К недостаткам вихрекамерных двигателей относится сравнительно высокий расход топлива на одну удельную единицу, который вызван большими потерями в тепловой и гидравлической системах вихрекамерного двигателя.

Рудольф Дизель свою профессиональную деятельность начал с работ по увеличению КПД паровой машины. Свои идеи исследователь опубликовал в статье «Теории и конструкция рационального теплового двигателя». Первоначально в качестве топлива для своего двигателя Дизель использовал угольную пыль, но это не приводило к увеличению КПД, т. е. поставленная задача не была выполнена. Нужно сказать, что попытки использования в качестве топлива угольной пыли предпринимались не один раз и имели экономическую подоплеку, так как угольная пыль являлась одним из самых дешевых видов топлива. После длительных экспериментов была предпринята попытка использования частично очищенной нефти, которая явилась завершающим этапом в работе по созданию нового, более эффективного двигателя. 1897 г. считается годом изобретения дизельного двигателя внутреннего сгорания. Работы по усовершенствованию дизельного двигателя внутреннего сгорания начались практически сразу после его изобретения. Это было неудивительно, ведь бурное развитие технической отрасли требовало более совершенных источников энергии. Спустя несколько лет сразу несколькими учеными была предложена идея перемешивать топливо в вихревом потоке воздуха, этот принцип и был положен в основу при создании вихрекамерного двигателя.

Водо-водяной реактор

Водо-водяной реактор – разновидность ядерного реактора, в котором вода выполняет функцию и замедлителя нейтронов, и теплоносителя.

По конструкции водо-водяной реактор представляет собой заполненный водой резервуар. В этой воде расположены тепловыделяющие сборочные узлы (комплекты тепловыделяющих элементов), представляющие собой активную зону. Водный поток, создаваемый циркуляционными насосами, проходящий через активную зону, отводит выделяющееся тепло. В реакторах с малой мощностью часто используют естественную циркуляцию. Известны две разновидности энергетических водо-водяных реакторов: с водой под давлением и кипящие. В первом случае вода не доводится до кипения, и полученное тепло она передает воде второго контура в парогенераторах. В дальнейшем вода второго контура превращается в рабочий пар (например, в реакторах Нововоронежской АЭС). В кипящих реакторах вода, которая проходит через активную зону, частично превращается в пар. Полученная пароводяная смесь разделяется после выхода из реактора или в самом реакторе. Пар направляется в рабочую турбину, а вода транспортируется обратно в активную зону реактора. Для получения пара, необходимого для использования в турбинах энергетических реакторов, поддерживается высокое давление: 10—20 Мн/м² (100—200 кгс/см²) в реакторах с водой под давлением и 7 Мн/м² (70 кгс/см²) – в кипящих реакторах. Водо-водяные реакторы, давление воды в которых существенно ниже, чем в энергетических, применяются в качестве реакторов для исследования. Высокие замедляющие свойства воды и отличные ее качества как теплоносителя позволяют развивать значительную удельную мощность (на единицу объема активной зоны). В связи с этим их сооружение относительно рентабельно и дешево. Реакторы просты и надежны в эксплуатации, в связи с чем они нашли широкое распространение в качестве энергетических и, что наиболее важно, в исследовательских установках.