Большая энциклопедия техники
Шрифт:
В изучении электричества и электрических цепей большая роль принадлежит немецкому физику Георгу Ому. Начав свой жизненный путь с карьеры преподавателя физики и математики, Ом обнаружил у себя стремление к исследовательской деятельности. Объектом исследования был избран развивающийся в то время раздел физики – электричество. Накопленные экспериментальные данные в 1825 г. Ом публикует в статье под названием «Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят контактное электричество». Данная работа не была признана научным советом из-за наличия значительных погрешностей в ходе экспериментов, что, в свою очередь, сильно отразилось на полученных результатах. Несмотря на отсутствие признания со стороны коллег, Георг Ом продолжает работу и уже в 1826 г. публикует новую статью под названием «Определение закона, по которому
Паровая машина
Паровая машина – тепловой поршневой двигатель, который осуществляет превращение энергии водяного пара в механическую энергию.
Использование паровой машины на паровозах, пароходах, локомобилях свидетельствовало о том, что это изобретение на протяжении 1,5 столетия являлось единственным универсальным двигателем, который не только выполнял возложенные на него задачи, но и ставил новые задачи перед научным знанием.
Согласно современной классификации выделяют паровые машины:
1) по их назначению:
а) стационарные;
б) нестационарные;
2) по расположению цилиндров:
а) с вертикальным расположением;
б) с горизонтальным расположением;
в) с наклонным расположением;
3) по значению давления используемого пара:
а) с низким давлением;
б) со средним давлением;
в) с высоким давлением;
4) по числу оборотов, совершаемых валом:
а) тихоходные (до 50 об/мин);
б) быстроходные (свыше 50 об/мин).
Поршень перемещается при поступлении пара в цилиндр паровой машины. В 1763 г. проект паровой машины непрерывного действия был разработан И. И. Ползуновым. Паровая машина – это универсальный двигатель, созданный Джеймсом Уаттом в 1774—1784 гг. Паровая машина сыграла исключительную роль в прогрессе промышленности и транспорта, будучи первым и до конца XIX в. практически единственным универсальным двигателем.
Первая наиболее удачная попытка использовать энергию пара была предпринята в 1698 г. английским инженером Томасом Сэйвери. Данное изобретение явилось прототипом паровой машины, оно предназначалось для осушения угольных шахт. Приблизительно в то же время французский испытатель Дени Папен сконструировал аппарат, схожий с конструкцией Сэйвери. Так оба этих изобретателя внесли огромный вклад в создание паровой машины, но почему-то упоминание об их деятельности встречается крайне редко. Первая же паровая машина, в полном смысле этого выражения, была разработана в 1712 г. английским изобретателем Томасом Ньюкменом. Паровая машина Ньюкмена сразу приобрела огромную популярность и стала использоваться повсеместно. Она сыграла огромную роль в развитии угольной промышленности. Но, несмотря на это, паровая машина Ньюкмена не была совершенным изобретением. Коэффициент полезного действия данной конструкции был минимален, а расход топлива оставлял желать лучшего. Рассказывая об истории создания паровой машины, нельзя не упомянуть русского изобретателя Ивана Ивановича Ползунова. К приведению в жизнь своего замысла Ползунов приступил в 1764 г. Но Иван Иванович не дожил до окончания испытаний своего изобретения. Окончательная проверка исправности действия паровой машины была проведена учениками Ползунова Черницыным и Левзиным, после чего машина была готова к повсеместной эксплуатации.
Паровая турбина
Паровая турбина – разновидность турбины, осуществляющей превращение энергии водяного пара в механическую энергию. Бурное развитие научной и технической мысли в XVIII– XIX вв., в частности, создание паровой машины, являлось стимулирующим моментом, ведущим к новым открытиям, в том числе и к изобретению паровой турбины. Принципиальным отличием вышеупомянутых конструкций явилось
Назвать первого создателя паровой турбины достаточно сложно. Многие испытатели занимались этой проблемой. Можно обозначить несколько испытателей, с чьими именами связывают изобретение данной конструкции. Карл де Лаваль получил патент на разработку и создание паровой турбины в 1889 г. Итогом работы Карла де Лаваля стала международная техническая выставка в Чикаго, на которой была представлена конструкция де Лаваля. Создание паровой турбины связывают также с именем Чарльза Парсонса. Свою первую конструкцию подобного типа он закончил в 1884 г., и она, в отличие от паровой турбины де Лаваля, сразу же нашла применение в промышленном масштабе. В 1894 г. Чарльз Парсонс сконструировал турбинное судно, которое назвал «Турбиния». Первые испытания судна прошли не очень удачно, но после усовершенствования «Турбиния» стала самым быстроходным судном.
Пароводяная смесь
Пароводяная смесь образуется при пузырчатом кипении воды в паровых котлах (кипятильных трубах или топочных экранах), а также в испарителях и других теплообменных аппаратах. Плотность пароводяной смеси меньше плотности воды, в барабанах паровых котлов это обеспечивает естественную циркуляцию.
Паровой котел
Паровой котел – устройство, осуществляющее образование насыщенного или перегретого пара.
Согласно классификации различают паровые котлы следующих видов:
1) водотрубные котлы, суть их заключается в том, что внутри трубы находятся вода и пароводяная смесь, а дымовые газы располагаются вне трубы;
2) огнетрубные паровые котлы, их особенностью является расположение внутри трубы дымовых газов, а снаружи воды.
В зависимости от характера движения воды и пароводяной смеси существуют:
1) паровые котлы с естественной циркуляцией;
2) паровые котлы с принудительной прямоточной циркуляцией;
3) паровые котлы с принудительной многократной циркуляцией.
Парогазотурбинная установка
Парогазотурбинная установка – теплосиловая установка, совместно использующая в своем тепловом цикле два рабочих элемента – газы от сгорания топлива и водяной пар. Принципиальная конструкция парогазотурбинной установки включает газовую турбину, высоконапорный парогенератор, паровую турбину, электрический генератор, компрессор. Первая парогазотурбинная установка появилась в 1932 г. в конструкции высоконапорного парогенератора «Велокс» производства швейцарской фирмы «Боун, Бовери унд компани». В этой установке газовая турбина сообщала работу дутьевому турбокомпрессору, используя отходящие газы парогенератора. Она повышала эффективность теплообмена, и наддув топки составлял 200—300 кн/м2 (2—3 кгс/см2).
Установки «Велокс» имели очень широкое применение во многих странах, в том числе и в России. Современные парогазотурбинные установки различаются по конструкции и мощности. Они могут иметь и раздельные тепловые схемы, использующие газ и пар в контурах в отдельных газовых и паровых турбинах, или контактные схемы, при которых происходит смешивание пара и газа в общий поток, который направляется в турбину. Парогенераторы «Велокс» имеют небольшую мощность. В России, например, построены высоконапорные парогазогенераторы, имеющие большую производительность. Продукты сгорания газа поступают в газовую турбину, пар – в паровую турбину. Газовая турбина приводит в движение воздушный компрессор и электрический генератор. Применение совместного газового и парового циклов экономит удельный расход тепла, снижая его до 7%, что эффективнее паротурбинной установки такой же мощности, и снижает капиталовложения до 12%. Первая комбинированная схема, включающая высоконапорный парогенератор и газотурбинную установку, появилась в России в 1972 г. на Невинномысской ГРЭС. Мощность блока – 200 МВт, давление в топке парогенератора – 650 кн/м2 (6,5 кгс/см2), мощность газотурбинной установки – 43 МВт, мощность паротурбинной установки – 160 МВт. Такие установки большой мощности используются на больших электростанциях и в России, и в зарубежных странах.