История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
(контроль за исправным действием предохранительных клапанов. - Авт.)
отнюдь не соблюдается, взрывы паровиков - вещш"самая обыкновенная и стоят
ежегодно жизни многим сотням, если не тысячам людей".
Стремление избавиться от котла направило поиски изобретателей на
использование воздуха в качестве рабочего тела теплосиловых установок,
получивших название "калорических". Примером калорической установки может
служить теплосиловая установка шведского инженера Д. Эриксона,
относящаяся к середине XIX в., в которой Два калорических двигателя
работали в течение некоторого времени на.одном из заводов в Нью-Йорке.
Калорическими двигателями было оборудовано морское судно "Эриксон", а в
несколько упрощенной конструкции подобный Двигатель работал на заводе
Нобеля в Петербурге.
Схема, выполненная по чертежам двигателя, опубликованным в одном
английском журнале за 1852 г., дает представление об устройстве и
действии калорического двига-Теля Эриксона (рис. 3-41 )• Рабочим телом
являлся воздух, Огреваемый в цилиндре двигателя от расположенной под
Цилиндром топки. Работа расширения нагреваемого возду-
Изло' ^СТ0РИЯ паровых машин, пароходов и паровозов,' общепонятно женная
М. Хотиноким, членом разных ученых обществ, СПБ, 1853.
191
ха расходуется по трем направлениям: 1 - передается движителю (балансир,
передающий работу; на схеме опущен),
2-аккумулируется в поднимаемом тяжелом поршне и \ 3 - затрачивается на
сжатие воздуха в полости компрессора. Сжатьий воздух через нагнетательный
клапан подается в камеру и далее при открытом золотником отверстии
подается в рабочий цилиндр, пройдя предварительно теплообменник,
называвшийся тогда "реженератор" (сей-
Рис. 3-41. Схема "калорической машины" Эриксона.
/ - рабочий цилиндр; 2 - поршень; 3- компрессор: 4 - всасывающий клапан;
5 - нагнетательный клапан; в - промежуточный резервуар; 7-теплообменник;
8 - перепускной золотник; 9 - выхлопная труба; 1 -.
Рис. 3-42. Схема современной газотурбинной установки с замкнутым циклом.
1 - котел-нагреватель; 2-газовая турбина; 3 - теплообменник; 4-осевой
компрессор.
час-регенератор). Регенератор заполнялся мелкой медной сеткой. Воздух,
проходя через ячейки сетки, нагретые в течение предыдущего хода
двигателя, нагревался перед поступлением в цилиндр. Обратный ход
осуществлялся за счет энергии, аккумулированной в поднятом тяжелом
поршне, который, опускаясь, отдавал работу движителю судна и Выталкивал
горячий воздух из цилиндра. Отработавший воздух сначала нагревал насадку
регенератора, а затем под золотником, находящимся в другом положении,
выходил в выхлопную трубу. Одновременно опускающийся поршень производил
работу всасывания воздуха в полость компрессора через приемную трубу и
всасывающий клапан. Была предусмотрена возможность ocyuie" ствления
замкнутого цикла с циркуляцией одного и того же количества воздуха при
соединении выхлопной трубы 192
ml
с приемной трубой, как показано пунктиром на рис. 3-41.
При сравнении принципиальной схемы калорического дВигателя со схемой
газовой турбины замкнутого цикла (рис. 3-42) обнаруживается полное
тождество. Воздушный котел и газовая турбина современного двигателя
соответствуют по выполняемым ими функциям цилиндру калорического
двигателя с расположенной под ним топкой, Теплообменник и компрессор
используются и в современной газовой турбине. Схема газотурбинной
установки может быть замкнутой, как это показано пунктиром на рис. 3-42.
Несмотря на тождество принципиальных схем, вытекающее из тождества
принятых циклов, между калорическими двигателями и современными газовыми
турбинами лежит длительный и трудный путь исторического развития. На этом
пути были разработаны эффективные циклы газового двигателя, исследованы и
обобщены сложные условия теплообмена, осуществлен переход от поршневых
конструкций к роторным, означавший переход от десятков к тысячам оборотов
в минуту, освоена технология получения жаростойких сталей, достигнут
высокий к. п. д. турбокомпрессоров. В результате упорной работы многих
конструкторов возникла газовая турбина, к. п. д. которой приближается к
50%. Исследования установки судна "Эриксон", опубликованные в 1852 г.,
показали, что к. п. д. двигателей "Эриксона" не превосходил к. п. д.
средних паровых машин, а сам двигатель был крайне громоздким. Так, для
получения мощности 170 л. с. на судне были установлены четыре двигателя,
имевшие цилиндрьи диаметром 4,2 м с ходом поршня 1,8 ж.
На мелких предприятиях калорические двигатели получили некоторое
распространение. В частности, в России строился маломощный калорический
двигатель, называвшийся "Тепло и сила". С развитием высокоэкономичных
Двигателей внутреннего сгорания поршневые калорические двигатели отмерли
и получили свое второе рождение в современных воздушных турбинных
установках.
Разработка Когда растущие расходы по эксплуатации
°Ретических основ паросиловых установок стали совершенно не-
теплоэнергетики двусмысленно отражаться на коммерческом ба-св*й
