Файл: Лукьянов Н.Н. Основные понятия технической термодинамики учеб. пособие.pdf

(железкодаршвн®, водный, шоссейный, воздушный и др„ транспорт), ііа жшшегшдаарокнси зграгаяорш-е применяется локо­ мотив. По роду устаадшешото на нем двиразгеля различаю* локомотивы: тепловоз (Й®5), турбовоз (варева® турбина), газотурбовоз (ГТУ) и вше ре*е применяемый! паровоз (вароввя машина). В них единичная мощность теплового двигателя составляет от 1000 до 8CW Л.С.

Для передвижения речных,' морских, океанских судов на них применяются тепловые двигатели единичной модностью

от десятка до десятков тысяч л .с . в одном агрегате: на па­ роходах (паровая машина), на теплоходах (ДБС), на турбохо­ дах (паровая турбина).

На шоссейном (безрельсовом) транспорте применяется в основном ДБС, мощность» от единиц до сотен л .о . устанавли­ ваемый на автомобилях, мотоциклах и г.п . Для приведения в движение летательных аппаратов в воздушной среде применяются авиационные тепловые двигатели: самолеты с поршневыми дви­ гателями (ДБС), самолеты турбовинтовые (ГТУ), самолеты турборакетные (ГТУ, о реактивным соплом) и др. Единичная мощность авиационных двигателей составляет от сотен до де­ сятков тысяч л .с . в одном агрегате.

'5-К. Сельское хозяйство, строительство, военная техника

Современное оельскоѳ хозяйство, строительство бази­ руются на принципах максимальной механизации работ с широким применением теплового двигателя (ЛВС) на іракторах,

- 117 -

комбайнах, бульдозерах, экскаваторах и др. технологиче­ ских установках единичной мощностью от десятков до со­ тен л .с . в каждом тепловом агрегате.

Мощь вооруженных сил современных армий не мыслима без применения теплового двигателя (танки, военная авиа­ ция, военный флот и д р .). Б военной технике в качестве теплового двигателя находят широкое применение ДВС, ГТУ и паровые турбины.

3-5. Освоение космического пространства В космических кораблях, преодолевающих силу-земного

тяготения, применяются весьма мощные многоступенчатые ра­ кеты - носители. В них встраиваются реактивные двигатели,

носящие название ракетных, в которых запас топлива и его

окислителя перемещается вместе с двигателями. В 1957 г . в

СССР были запущены впервые в мире двухступенчатые пятидви­ гательные, затем более мощные трехступенчатые шестидвига­ тельные ракеты под общим названием системы - "Восток".

Они развивают полезную мощность в полете, равную 20 мил­ лионов л .с . После 1965 г . были запущены еще более мощные ракеты-носители системы "Протон”, в которых суммарная

максимальная мощность двигательных установок превышает 60 миллионов л .с . Для работы реактивных двигателей при­

меняются кислород - керосиновое, кислород-деметил-гидрази- новое топливо. В специальных курсах термодинамики реактив­ ных двигателей изучаются жидкостно-реактивные циклы.

- II8 -

3-6. Холодильная техника

Машины, непрерывно поддерживающие температуры тел ниже температуры окружающей среды, называются холодильными.

Они находят широкое применение, например, в быту при кон­ сервации продуктов, при создании искусственного климата,

в медицине, научных исследованиях и т.д. Процессы, связан­

ные с производством холода, осуществляются комплексом ма­ шин и теплообмепных аппаратов, называемых холодильной ус­ тановкой. Экономичность работы этих установок с точки зре­ ния затраты энергии при охлаждении также изучается термо­ динамикой в ряде циклов (например, цикл паро-компрессион­ ной машины, абсорбционной машины и д р .).

3-7. Сжатие (компсемирование) газов

В современной технике значительное распространение" получили процессы сжатия газов и паров. Выполнение процес­ сов сжатия осуществляется разнообразным классом машин-ком­ прессоров, анализ работы которые с точки зрения затраты энергии при сжатии газов, в технической термодинамике осу­ ществляется при изучении теоретических рабочих процессов поршневых компрессоров, турбокомпрессоров и др.

3-8. Тешюиспользование без преобразования теплоты

Более крупным потребителем топлива на нашей планете, по сравнению с тепловыми двигателями,являются тепловые уста­ новки, в которых отсутствует преобразование теплоты в какиелибо другие формы. К ним относятся различные промышленные

- II 9 -

печи (огневое теплоиспользование) - нагревательные, пла­ вильные, пламенные и др. находящие применение в металлур­ гии (при получении чугуна, стали, цветы*« металлов), про­ мышленности строительных материалов (производство кирпича, извести и пр.). К тепловым установкам относятся также раз­ нообразные теплообменные аппараты (парогенераторы, паро­ перегреватели, бойлеры и др.) и сушильные устройства для испарения влаги из различных материалов (древесина, хло­ пок и пр.) при температуре обычно ниже точки кипения ис­ паряемой жидкости. При их проектировании, эксплуатации применяется весь теоретический комплекс теплотехнических дисциплин - термодинамика, теплопередача, теория горения топлива, знание которых обязательно для инженеров широко­ го профиля любой специальности.

3-9. Энергетика ближайшего будущего

При изыскании методов повышения к.п .д. любой тепло­ вой установки необходимо найти новые пути получения энергии, так как старые способы получения ее за счет интенсивного потребления топливных запасов могут при­ вести человечество к катастрофе.

В энергетике ближайшего будущего главные новые спо­ собы выработки энергии заключены в применении ядерного горючего и установок с магнитогидродинамическими генератораш (МГД). Перспективность развития атомных электро­ станций (АЭС) объясняется большими запа іми на напей планете ядерного горючего, превышающими в несколько раз запасы органического топлива.

120

Важнейшими ядерными топливами являются уран-235,плутоний- 239.Первая в мире АВС мощностью 5000 квт была построена в

СССР в 1954 г,Сейчас в СССР и за рубежом разработано много различных тепловых охем АЭС.Отметим, что некоторые из них подобны описанной в Ш-3-2,где роль парового котла заменяет ся реактором - устройством,предназначенным дня осуществле­ ния цепной реакции по расщеплению атомных ядер.Предполага­ ют, что электрическая мощность всех АЭС мира к І9Ѳ0 г.дос­ тигнет 13-15$ общей установленной мощности всех электростан­ ций мира.

МАГНИТогидродинамический (МГД) генератор основан на прин ципе движения ионизированного потока газа (при высокой темпе рр->уре)между полюсами электромагнита.Обнаружено,что,если на­ гревать газ до температур 2500-3000°С, то нейтральные до это го молекулы, под нлняпием высокой температуры распадаются на »лентроны и положительные ионы, и газ становится электропро­

водным. Такой ионизированный газ, обладающий электропроводно­ стью, называется плазмой.

Известно,что если проводник движется между полюсами магнита, в нем появляется электродвижущая сила.на этом прин­ ципе, применяющемся в электрогенераторах,основано действие МГД, только роль якоря с проволочной обмоткой,врашаюпргося между полюсами нагнита, играет здесь поток плазмы.

Ожидается, что к.п.д. мощных электростанций с МГД ге­ нераторами может достичь 50-55%, что приведет к огромной экономии топлива,особенно по сравнению с обычными (рядовы-.. ми) тепловыми электростанциями,к .п.д.которых не более 35$.

- I2 I -

Всвязи с необходимостью применения ионизированной плазмы только при выооких температурах, должны быть реше­ ны сложные задачи по созданию высокотемпературных туго­ плавких материалов.

Втехнической термодинамике соответствующие главы

о

посвящены изучению термодинамических циклов атомных уста­ новок и о МГД генераторами.

3-10. З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Из раздела "Прикладное значение технической термоди­ намики" видно, что техническая термодинамика имеет широкое прикладное значение для многих разделов техники. Нелишне напомнить, что один из первых создателей технической тер­ модинамики Сади Карно уже в самом начале придал ей целе- ' устремленный УТИЛКГАРШй ХАРАКТЕР, Б знаменитом цикле, но­ сящем имя его изобретателя - цикле Карно, были решены принципиг”ьные вопросы, связанные с экономичностью работы пер­ вого теплового двигателя - паровой маипны.

Приведенные данные, не претендуя на всю полноту све­ дений, касающихся приложения технической термодинамики, помогают оценить ее роль кап одного из теоретических разде­ лов старейшей науки - теплотехники.

АБСТРАКЦИЯ - (от латинского - удаление, отвлечение)

мысленное отвлечение от множества сторон, свойств, признаков конкретного предмета; отвлеченное понятие,

возникшее в результате этого процесса,

АВТОМОБИЛЬ - (от греческого - сам и латинского - подвижный) самодвихущаяся повозка приводимая в движение установ­ ленным на ней двигателем для передвижения по безрель­ совым путям",

АДДИТИВНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ - (от латинского - прибавленный) - ве­ личины, связанные с физическими телами таким образом, что величина, соответствующая целому объекту, всегда

равна сумме величин соответствующих его частям.каким бы образом этот объект ни разделяли на части. Объем,

площадь, масса, вес, энергия, энтропия, энтальпия, внутренняя энергия и др. суть аддитивные величины.

АДКУМУЛЯТОР - (от латинского - накоплять) электрический -

гальваническая система, способная накапливать под действием электро-тока химическую энергию,

АССОЦИАЦИЯ - (от латинского - сообщество,соединение) мо­ лекул - соединение некоторого числа одинаковых молекул в одну более крупную частицу.