История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
использования явлений и процессов природы с целью облегчения труда и
увеличения его производительности путем частичной или полной замены тех
или иных трудовых функций человека.
к Производительность труда, дости-
показа?елиВеразвития .гаемая в основном за- счет примене-техники ния
машин, служит самым общим ка-
чественным показателем уровня развития техники. Этот показатель
непосредственно связан с другим - производительностью машины,
выражающейся в количестве вырабатываемого ею продукта в единицу времени.
Производительность машин, а вместе с ней и производительность техники в
целом постоянно растут. Это явля-
37;
^760
I
%315
V
I
93 x 2Щ9
I
1-ЩЕ
&-
""*86
0^.2-
703
ется следствием изменения качества машин и внедрения новы* машин.
Чем можно оценить качество машины? Ее производительностью. Но
производительность машины в свою очередь является следствием ряда
факторов, наиболее существенным из которых является интенсивность,
напряженность работы машины. Интенсивность работы "неживых" машин
достигается за счет увеличения скорости движения, напряженности
материала, концентрации и интенсификации физических и химических
процессов.
Конкретные проявления интенсивности действия машин весьма разнообразны.
На рис. 1-18 представлен рост температуры и давления пара в течение
первой половины XX в. в паровьпх котлах электростанций США, на рис. 1-19
- рост давления пара по государственным стандартам на электростанциях
СССР. Повышение давления, температуры, скорости газов вызывают повышение
удельного паросъема, динамика которого в СССР показана на рис. 1-20.
Повышение таких параметров, как давление, напряжение, температура,
скорость и т. п., приводят к более напряженной работе материала машин, к
уменьшению веса машин на единицу производимой ими продукции, т. е.
Удельной металлоемкости, что отчетливо видно из рис. 1-21 для
гидравлических турбин за целое столетие и на рис. 1-22 для паровых турбин
в связи с ростом их мощности за 30 лет.
Итак, одним из качественных показателей развития техники служит
интенсивность работы технических устройств, выражающаяся в ряде
конкретных, измеряемых величин, к числу которых откосятся: давление,
температура, скорость (объекта или физичёской среды), напряжение
(материала, поля, тока) и др.
38
О ?
5* у
^<Т-- ОД. Ь о
mo 1зю
то 1330 1940 1950 1360 Гады
Рис. 1-18. Постепенная (в течение 50 лет) тенденция к повышению давлений
и температур пара перед турбиной.
1
Рис. 1-19. Динамика роста рабочего давления в энергетических паровых
котлах СССР.
^ Исторические материалы показывают, что перечисленные величиньи имеют
тенденцию возрастания• Вот некоторые примеры: давление пара выросло от 1
до 300 ата, тем-
1(r)
кг
ЮО м2-ч
<15
1813
1931 Г оды
1939
1
-1 л
\ \
\ Ч
ч -¦в
h
-L_
ЙО 120 100 |
1
во * 1
о
Рис. 1-20. Рост удельного паросъема (кг/м?-ч) котлоагре-гатов.
Ш SO ВО 70 8В 30 1300 W 20 30 1900 Пература-от 100 до Рис. 1-21.
Изменение удельного
600° С, напряжение тока расхода металла у турбин различ-
В линии передачи-от вых конструкций (по данным за-
десятков до 500 000 е, ско- ' ", Ж11п!р"
рость транспортных агре- иизконапорные радиально-осевые; 3^-
Гатпи пт ОП чп J ЯП поворотнолопастные; 4- радиально-
<cUUB-ОТ IU-3U КМ/Ч ДО осевые при Я = 30 - 200 Л1 и ковшовые
Нескольких ТЫСЯЧ кило- (Пельтон) при Я свыше 200 л.
метров в секунду и т. д.
Существует и второй качественный показатель развития техники, основанный
на том, что человек как в ручном,
39
так и в машинном труде использует материальные и энергетические ресурсы
природы. Степень этого использования неодинакова. Так, например, на заре
металлургии люди умели выплавлять из руды только 30% содержащегося в ней
металла, а теперь извлекают его почти полностью.
пг
Рис. 1-22. Изменение металлоемкости паровых турбин в зависимости от
мощности агрегата.
I-турбина АК при 3 ООО об}мин', II - турбина АК большой мощности при 3
000 об/мин; 111 - турбина АК 1 500 об}мин\ IV - турбина ВК при 3 000
об!мин.
Строители ранних энергетических машин-водяных колес--могли использовать
не более 15-20% механической энергии, предоставляемой природой.
После открытия универсального закона сохранения и превращения энергии
возник удобный метод оценивать совершенство машин коэффициентом полезного
действия, 40
т. е. отношением полезно использованной энергии к располагаемой.
Коэффициент 'полезного действия также может служить качественные
показателем развития техники. Анализ обширных данных позволяет заключить,
что к. п. д. машин имеет тенденцию роста, что отчетливо видно на рис. 1-
23, показывающем рост к. п- д. электропередач. Первая точка - к. п. д.
первой в истории электропередачи на сравнительно большое расстояние
Мисбах - Мюнхен (1882 г.) порядка 22%., вторая точка - к п. д. Лауфен-
Франкфурт-ской электропередачи (1891 г.) с к. п. д. порядка 78%,
