Коэффициент полезного действия в паровых машинах
Рассматриваемые к. п. д. можно разделить на две основные группы: абсолютные и относительные.
Абсолютные к. п. д. характеризуют степень использования в машине полученного паром тепла, а относительные к. п. д. характеризуют степень совершенства данной машины сравнительно с идеальной машиной, работающей по циклу Ренкина.
Абсолютные к. п. д. паровой машины показывают, какая доля тепла, полученного паром в котле, используется, превращаясь в индикаторную или эффективную работу. Различают два абсолютных к. п. д. машины: индикаторный и эффективный. Слово «абсолютный» в дальнейшем будем опускать.
Индикаторный к. п. д. есть отношение тепла Qi, пошедшего на индикаторную работу реальной паровой машины, ко всему полученному паром теплу Q:
?i = Qi / Q .
Тепло, превращенное в течение часа в индикаторную работу,
Qi = 632 Ni ккал/ч,
а полученное паром тепло
Q = В (i1 — i‘2) ккал/ч,
где D — расход пара паровой машиной в кг/ч;
i1 — i’2 — тепло, сообщенное 1 кг пара в паровом котле, в ккал/кг.
Следовательно,
?i= 632Ni / D (i1 – i’2), (I, 12)
или
?i= 632 / di (i1 – i‘2), (I, 13)
где di = В / Ni — удельный индикаторный расход пара в кг/л. с. ч.
Эффективный к. п. д. есть отношение тепла Qe, израсходованного на эффективную работу, ко всему полученному паром теплу Q:
?e = Qe / Q
или
?e = 632Ne / D (i1 – i‘2) (I, 14)
и
?e = 632 / de (i1 – i‘2) (I, 15)
где de = В / Ne — удельный эффективный расход пара в кг/л. с. ч.;
?e = ?м ?i , (I, 16)
так как
Оба эти абсолютные к. п. д. в значительной мере зависят от параметров пара при впуске и выпуске.
Практическое значение для современных конденсационных машин ?i = 0,13 ? 0,17 и ?e = 0,11 ? 0,14, а для машин без конденсации ?i = 0,1 ч- 0,12 и ?e = 0,06 ? 0,1.
Относительные к. п. д. показывают отношение тепла, превращенного в работу в реальной паровой машине, к теплу, преобразованному в работу паровой машины, работающей по циклу Ренкина.
Если две машины имеют, например, одинаковый ?i то очевидно, что лучшей из них будет та, которая работает с меньшими начальными параметрами и с большим конечным давлением. В этих случаях оценить совершенство машин удобно по относительному к. п. д.
В реальной машине процесс расширения происходит не по адиабате 1—2 (фиг. 13), а по кривой 1 — А, поэтому разность энтальпии (i1 — i2) = hт или располагаемый теплоперепад в идеальной машине больше, чем перепад тепла (i1 — i2д) = hд в действующей машине. Следовательно, в соответствии с определением относительного к.п.д. индикаторный относительный к. п. д.
Экономический к. п. д. паросиловой установки с паровой машиной для средних условий ~ 0,14. Для лучших машин средней или большой мощности ?эк = 0,2 ? 0,21. При работе машины на генератор электрического тока и удельном расходе топлива bэ в кг/квт?ч электрической мощности экономический к. п. д. электростанции
Источник
Преимущества паровых машин
Основным преимуществом паровых машин является то, что они могут использовать практически любые источники тепла для преобразования его в механическую работу. Это отличает их от двигателей внутреннего сгорания, каждый тип которых требует использования определённого вида топлива. Наиболее заметно это преимущество при использовании ядерной энергии, поскольку ядерный реактор не в состоянии генерировать механическую энергию, а производит только тепло, которое используется для выработки пара, приводящего в движение паровые машины (обычно паровые турбины). Кроме того, есть и другие источники тепла, которые не могут быть использованы в двигателях внутреннего сгорания, например, солнечная энергия. Интересным направлением является использование энергии разности температур Мирового Океана на разных глубинах
Подобными свойствами также обладают другие типы двигателей внешнего сгорания, такие как двигатель Стирлинга, которые могут обеспечить весьма высокую эффективность, но имеют существенно большие вес и размеры, чем современные типы паровых двигателей.
Паровые локомотивы неплохо показывают себя на больших высотах, поскольку эффективность их работы не падает в связи с низким атмосферным давлением. Паровозы до сих пор используются в горных районах Латинской Америки, несмотря на то, что в равнинной местности они давно были заменены более современными типами локомотивов.
В Швейцарии (Brienz Rothhorn) и в Австрии (Schafberg Bahn) новые паровозы, использующие сухой пар, доказали свою эффективность. Этот тип паровоза был разработан на основе моделей Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) 1930-х годов, со множеством современных усовершенствований, таких, как использование роликовых подшипников, современная теплоизоляция, сжигание в качестве топлива лёгких нефтяных фракций, улучшенные паропроводы, и т. д. В результате такие паровозы имеют на 60 % меньшее потребление топлива и значительно меньшие требования к обслуживанию. Экономические качества таких паровозов сравнимы с современными дизельными и электрическими локомотивами.
Кроме того, паровые локомотивы значительно легче, чем дизельные и электрические, что особенно актуально для горных железных дорог. Особенностью паровых двигателей является то, что они не нуждаются в трансмиссии, передавая усилие непосредственно на колёса. При этом паровая машина паровоза продолжает развивать тяговое усилие даже в случае остановки колёс (упор в стену), чем отличается от всех других видов двигателей, используемых на транспорте.
Коэффициент полезного действия
Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя может быть определён как отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты, содержащейся в топливе. Остальная часть энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла. КПД тепловой машины равен
,гдеWout — механическая работа, Дж;Qin — затраченное количество теплоты, Дж.
Тепловой двигатель не может иметь КПД больший, чем у цикла Карно, в котором количество теплоты передается от нагревателя с высокой температурой к холодильнику с низкой температурой. КПД идеальной тепловой машины Карно зависит исключительно от разности температур, причём в расчётах используется абсолютная термодинамическая температура. Следовательно, для паровых двигателей необходимы максимально высокая температура T1 в начале цикла (достигаемая, например, с помощью пароперегрева) и как можно более низкая температура T2 в конце цикла (например, с помощью конденсатора):
Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь практический КПД (включая котёл) от 1 до 8 %, однако двигатель с конденсатором и расширением проточной части может улучшить КПД до 25 % и даже более. Тепловая электростанция с пароперегревателем и регенеративным водоподогревом может достичь КПД 30 — 42 %. Парогазовые установки с комбинированным циклом, в которых энергия топлива вначале используется для привода газовой турбины, а затем для паровой турбины, могут достигать коэффициента полезного действия 50 — 60 %. На ТЭЦ эффективность повышается за счёт использования частично отработавшего пара для отопления и производственных нужд. При этом используется до 90 % энергии топлива и только 10 % рассеивается бесполезно в атмосфере.
Такие различия в эффективности происходят из-за особенностей термодинамического цикла паровых машин. Например, наибольшая отопительная нагрузка приходится на зимний период, поэтому КПД ТЭЦ зимой повышается.
Одна из причин снижения КПД в том, что средняя температура пара в конденсаторе несколько выше, чем температура окружающей среды (образуется т. н. температурный напор). Средний температурный напор может быть уменьшен за счёт применения многоходовых конденсаторов. Повышает КПД также применение экономайзеров, регенеративных воздухоподогревателей и других средств оптимизации парового цикла.
У паровых машин очень важным свойством является то, что изотермическое расширение и сжатие происходят при постоянном давлении. Поэтому теплообменник может иметь любой размер, а перепад температур между рабочим телом и охладителем или нагревателем составляют чуть ли не 1 градус. В результате тепловые потери могут быть сведены к минимуму. Для сравнения, перепады температур между нагревателем или охладителем и рабочим телом в стирлингах может достигать 100 °C
Кроме поршневых паровых машин, в 19-м веке активно использовались роторные паровые машины. В России, во второй половине 19-го века они назывались «коловратные машины» (то есть «вращающие колесо» от слова «коло» — «колесо»). Их было несколько типов, но наиболее успешной и эффективной была «коловратная машина» петербургского инженера-механика Н. Н. Тверского. Паровой двигатель Н. Н. Тверского . Машина представляла собой цилиндрический корпус, в котором вращался ротор-крыльчатка, а запирали камеры расширения особые запорные барабанчики. «Коловратная машина» Н. Н. Тверского не имела ни одной детали, которая бы совершала возвратно-поступательные движения и была идеально уравновешена. Двигатель Тверского создавался и эксплуатировался преимущественно на энтузиазме его автора, однако он использовался во многих экземплярах на малых судах, на фабриках и для привода динамо-машин. Один из двигателей даже установили на императорской яхте «Штандарт», а в качестве расширительной машины — с приводом от баллона со сжатым газом аммиаком, этот двигатель приводил в движение в подводном положении одну из первых экспериментальных подводных лодок — «подводную миноноску», которая испытывалась Н. Н. Тверским в 80-х годах 19-го столетия в водах Финского залива. Однако со временем, когда паровые машины были вытеснены двигателями внутреннего сгорания и электромоторами, «коловратная машина» Н. Н. Тверского была практически забыта. Однако эти «коловратные машины» можно считать прообразами сегодняшних роторных двигателей внутреннего сгорания
п
Станцыонарные Паровые машины могут быть разделены на два типа по режиму использования:
Машины с переменным режимом, к которым относятся машины металлопрокатных станов, паровые лебёдки и подобные устройства, которые должны часто останавливаться и менять направление вращения.
- Силовые машины, которые редко останавливаются и не должны менять направление вращения. Они включают энергетические двигатели на электростанциях, а также промышленные двигатели, использовавшиеся на заводах, фабриках и на кабельных железных дорогах до широкого распространения электрической тяги. Двигатели малой мощности используются на судовых моделях и в специальных устройствах.
Паровая лебёдка в сущности является стационарным двигателем, но установлена на опорной раме, чтобы её можно было перемещать. Она может быть закреплена тросом за якорь и передвинута собственной тягой на новое место.
В большинстве возвратно-поступательных паровых машин пар изменяет направление движения в каждом такте рабочего цикла, поступая в цилиндр и выходя из него через один и тот же коллектор. Полный цикл двигателя занимает один полный оборот кривошипа и состоит из четырёх фаз — впуска, расширения (рабочая фаза), выпуска и сжатия. Эти фазы контролируются клапанами в «паровой коробке», смежной с цилиндром. Клапаны управляют потоком пара, последовательно соединяя коллекторы каждой стороны рабочего цилиндра с впускным и выпускным коллектором паровой машины. Клапаны приводятся в движение клапанным механизмом какого-либо типа. Простейший клапанный механизм даёт фиксированную продолжительность рабочих фаз и обычно не имеет возможности изменять направление вращения вала машины. Большинство клапанных механизмов более совершенны, имеют механизм реверса, а также позволяют регулировать мощность и крутящий момент машины путём изменения «отсечки пара», то есть изменяя соотношение фаз впуска и расширения. Так как обычно один и тот же скользящий клапан управляет и входным и выходным потоком пара, изменение этих фаз также симметрично влияет на соотношения фаз выпуска и сжатия. И здесь существует проблема, поскольку соотношение этих фаз в идеале не должно меняться: если фаза выпуска станет слишком короткой, то большая часть отработанного пара не успеет покинуть цилиндр, и создаст существенное противодавление на фазе сжатия. В 1840-х и 1850-х годах было совершено множество попыток обойти это ограничение, в основном путём создания схем с дополнительным клапаном отсечки, установленном на основном распределительном клапане, но такие механизмы не показывали удовлетворительной работы, к тому же получались слишком дорогими и сложными. С тех пор обычным компромиссным решением стало удлинение скользящих поверхностей золотниковых клапанов с тем, чтобы впускное окно было перекрыто дольше, чем выпускное. Позже были разработаны схемы с отдельными впускными и выпускными клапанами, которые могли обеспечить практически идеальный цикл работы, но эти схемы редко применялись на практике, особенно на транспорте, из-за своей сложности и возникающих эксплуатационных проблем
Множественное расширение
Упрощённая схема паровой машины с тройным расширением.
Пар высокого давления (красный цвет) от котла проходит через машину, выходя в конденсатор при низком давлении (голубой цвет).
1890-е
Логичным развитием схемы компаунда стало добавление в неё дополнительных стадий расширения, что увеличивало эффективность работы. Результатом стала схема множественного расширения, известная как машины тройного или даже четырёхкратного расширения. Такие паровые машины использовали серии цилиндров двойного действия, объём которых увеличивался с каждой стадией. Иногда вместо увеличения объёма цилиндров низкого давления использовалось увеличение их количества, так же, как и на некоторых компаундных машинах.
Изображение справа показывает работу паровой машины с тройным расширением. Пар проходит через машину слева направо. Блок клапанов каждого цилиндра расположен слева от соответствующего цилиндра.
Появление этого типа паровых машин стало особенно актуальным для флота, поскольку требования к размеру и весу для судовых машин были не очень жёсткими, а главное, такая схема позволяла легко использовать конденсатор, возвращающий отработанный пар в виде пресной воды обратно в котёл (использовать солёную морскую воду для питания котлов было невозможно). Наземные паровые машины обычно не испытывали проблем с питанием водой и потому могли выбрасывать отработанный пар в атмосферу. Поэтому такая схема для них была менее актуальной, особенно с учётом её сложности, размера и веса. Доминирование паровых машин множественного расширения закончилось только с появлением и широким распространением паровых турбин. Однако в современных паровых т
Прямоточные паровые машины
Прямоточная паровая машина
Прямоточные паровые машины возникли в результате попытки преодолеть один недостаток, свойственный паровым машинам с традиционным парораспределением. Дело в том, что пар в обычной паровой машине постоянно меняет направление своего движения, поскольку и для впуска и для выпуска пара применяется одно и то же окно с каждой стороны цилиндра. Когда отработанный пар покидает цилиндр, он охлаждает его стенки и парораспределительные каналы. Свежий пар, соответственно, тратит определённую часть энергии на их нагревание, что приводит к падению эффективности. Прямоточные паровые машины имеют дополнительное окно, которое открывается поршнем в конце каждой фазы, и через которое пар покидает цилиндр. Это повышает эффективность машины, поскольку пар движется в одном направлении, и температурный градиент стенок цилиндра остаётся более или менее постоянным. Прямоточные машины одиночного расширения показывают примерно такую же эффективность, как компаундные машины с обычным парораспределением. Кроме того, они могут работать на более высоких оборотах, и потому до появления паровых турбин часто применялись для привода электрогенераторов, требующих высокой скорости вращения.
Прямоточные паровые машины бывают как одиночного, так и двойного действия.
Источник
Не говоря уже о низком коэффициенте полезного действия паровых машин (тогда, правда, об этом особенно не заботились), у них выявились и чисто практические неудобства. Во-первых, машин становилось все больше, на каждом заводе действовала по крайней мере хотя бы одна паровая машина. А ведь к каждой из них нужно было подвезти топливо. Сами машины становились мощнее, топлива им требовалось много, и
[c.108]
Коэффициенты полезного действия паровых машин
[c.266]
Термодинамика возникла из потребностей теплотехники . Развитие производительных сил стимулировало ее создание. Широкое применение в начале XIX в. паровой машины поставило перед наукой задачу теоретического изучения работы тепловых машин с целью повышения их коэффициента полезного действия. Это исследование было проведено в 1824 г. французским физиком, инженером Сади Карно, доказавшим теоремы, определяющие наибольший коэффициент полезного действия тепловых машин. Эти теоремы позволили впоследствии сформулировать один из основных законов термодинамики — второе начало. В 40-х годах XIX в. в результате исследований Майера и Джоуля был установлен механический эквивалент теплоты и на этой основе открыт закон сохранения и превращения энергии, называемый в термодинамике ее первым началом. Энгельс назвал его великим основным законом движения , устанавливающим основные положения материализма. Закон сохранения и превращения энергии имеет как количественную, так и качественную стороны. Количественная сторона закона сохранения и превращения энергии состоит в утверждении, что энергия системы является однозначной функцией ее состояния и при любых процессах в изолированной системе сохраняется, превращаясь лишь в строго определенном количественном соотношении эквивалентности из
[c.10]
Коэффициент полезного действия парового двигателя (как паровой поршневой машины, так и турбины) определяется выражением
[c.69]
Основными новыми направлениями технического развития в транспортном судостроении Советского Союза были совершенствование движителей и ру- лей применение дизельных силовых установок с более высоким коэффициентом полезного действия, чем у поршневых паровых машин и котлов на угольном отоплении, и реже — применение турбин для установок больших мощностей. Доля теплоходов в СССР к середине 1938 г. составляла около 31% от
[c.282]
В 1952 г. торговый флот СССР пополнился серией паровых сухогрузных судов типа Коломна , построенных в ГДР по советским проектам. По сравнению с пароходами довоенной постройки силовые установки этих судов имели существенные усовершенствования. Водотрубные котлы были оборудованы системой механизации подачи твердого топлива в топки, коэффициент полезного действия клапанных паровых машин мощностью 2500 и. л. с. с турбиной отработанного пара был несколько выше, чем у машин с золотниковым распределением, расход топлива на все судовые нужды составлял 0,75 кг на 1 и. л. с. в час.
[c.295]
Новые рабочие процессы и машины. Если в дореволюционной России преимуш ественно распространенным видом паровых двигателей были паровые машины, то теперь основу советской паровой энергетики составляют паротурбинные установки большой мош,ности и с высоким коэффициентом полезного действия.
[c.53]
Но ведь это была всего лишь первая опытная модель Коэффициент полезного действия первых паровых турбин тоже был ниже, чем у паровой машины, которую они заменили и вытеснили.
[c.60]
Однако даже после ряда усовершенствований коэффициент полезного действия (к. п. д.) паровой машины оставался весьма низким, а сама машина была очень громоздкой. Поэтому к середине XIX в. промышленность все более настойчиво ставила задачу создания более совершенных двигателей, работающих с более высоким к. п. д. Такими двигателями и явились двигатели внутреннего сгорания ми в первую очередь газовые.
[c.7]
Двигатель развивает полезную могцность в 6000 л. с. и имеет коэффициент полезного действия на режиме минимального удельного расхода топлива 22%. Канонерская лодка, для которой проектировался двигатель, ранее имела паровые турбины. Сейчас на ней установлены два газотурбинных двигателя (каждый работает на отдельный винт). Такая замена двигателей позволила при увеличении мощности в полтора раза уменьшить вес машины на 50% и освободить четвертую часть площади машинного отделения. В настоящее время судно находится в опытной эксплуатации. Строятся еще две такие же установки для эскортного корабля водоизмещением 1700 т.
[c.387]
Определить потребную мощность паровой машины для поворота экскаватора (схема передачи от машины к экскаватору с помош,ью трех пар зубчатых колес показана на рис. 134). Окружное усилие на зубце шестого колеса Р=12 000 пГ. Коэффициент полезного действия каждой пары Вал зубчатых колес г]=0,95. Угловая
[c.62]
Общетеоретическая часть учебника Мерцалова имеет следующее содержание введение механический эквивалент тепла уравнение лживых сил в применении его к термодинамике характеристическое уравнение система координат р—изображение различных процессов в системе координат р—и процессы изотермический и адиабатический обратимые и необратимые процессы коэффициент полезного действия постулат Клаузиуса принцип Томсона цикл Карно зависимость к. п. д. цикла Карно от температур источника теорема Клаузиуса энтропия система координат Т—5 политропные кривые характеристическое уравнение насыщенного пара применение первого принципа термодинамики к насыщенным парам уравнение Клапейрона выражение энтропии насыщенного пара изображение процесса парообразования в системе координат Т—5 построение тепловой диаграммы для насыщенного пара некоторые частные процессы для насыщенного пара процесс паровой машины свойства перегретого пара основные уравнения термодинамики для перегретого водяного пара цикл паровой машины для перегретого пара.
[c.113]
Физическая основа названных достоинств и недостатков паровоза заключается в простом, но неэффективном способе превращения химической энергии топлива в механическую работу движущихся колес посредством расширения пара в цилиндре паровой машины. Ученые и конструкторы внесли в устройство паровоза много улучшений и усовершенствований, но поднять коэффициент полезного действия выше 12% не смогли.
[c.150]
Для паровых машин с конденсацией, работающих на перегретом паре средних давлений, коэффициенты полезного действия имеют примерно следующие значения
[c.94]
Наиболее экономичны поршневые двигатели внутреннего сгорания. Эффективный коэффициент полезного действия (к. п. д.) лучших образцов этих двигателей достигает 0,43, в то время как к. п. д. лучших газотурбинных двигателей не превышают 0,35. Появление поршневых двигателей внутреннего сгорания во второй половине XIX в. было вызвано развитием промышленности, для которой требовался более совершенный двигатель, чем паровая машина, имевшая к. п. д. не более 0,14.
[c.4]
Исторически термодинамика возникла из потребностей теплотехники. Развитие производительных сил стимулиров.ало ее создание. Широкое применение в начале XIX в. паровой машины поставило перед наукой задачу теоретического изучения работы тепловых машин с целью повышения их коэффициента полезного действия. Это исследование было проведено в 1824 г. в первом сочинении по термодинамике французским физиком и инженером Сади Карно, доказавшим теоремы, определяющие наибольший коэффициент полезного действия тепловых машин. Эти теоремы позволили впоследствии сформулировать один из основных законов термодинамики — второе начало. В 40-х годах XIX в. в результате исследований Майера и Джоуля был установлен механический эквивалент теплоты и на этой основе открыт закон сохранения и превращения энергии, называемый в термодинамике ее первым началом. Энгельс назвал его великим основным законом движения .
[c.9]
Основное оборудование Чигиринской ГРЭС состоит из новейших типов машин, выпускаемых отечественными предприятиями. Например, паровая турбина 800 МВт Ленинградского металлического завода высокого давления. Котлоагрегаты паропроизводительно-стью 2650 т/ч, газоплотные работают под наддувом от воздуходувок, поэтому могут работать без дымососов. Коэффициент полезного действия (брутто) котла при работе на мазуте равен 94,1% и на природном газе — 94,66%.
[c.129]
Но так или иначе двигатели покупали. Они были слишком нужны, чтобы от них можно было отказаться. Им прощали и низкий коэффициент полезного действия, не превышавший 3—5 процентов, и огромный расход смазочного масла, дававший повод шутникам называть их вращающимся куском сала , и дороговизну потребляемого топлива. Все шло хорошо. Может быть, Ленуар и действительно верил, что его детище вытеснит паровую машину, как он гpoмotлa нo объявил в рекламе.
[c.94]
Тепловые аккумуляторы — третий вид аккумуляторов, предложенный Ветчинкиным и Уфимцевым,— представляют собой большие цистерны с прочными и хорошо теплоизолированными стенками. В них находится вода, нагреваемая злектроподогревателями до высокой температуры. Тепловая энергия, запасенная в этих цистернах, может использоваться и для отопительных и для энергетических целей снижая давление, превращая воду в пар, можно потом заставлять ее работать в паровых машинах или турбинах. По расчетам авторов предложения, тепловые аккумуляторы могут оказаться в некоторых случаях в 300—500 раз экономичнее, чем электрические той же емкости. Общим недостатком всех этих проектов аккумуляторов является, кроме их громоздкости, необходимости держать в резерве крупные мощности дублирующих двигателей другого типа, которые простаивают во время работы ветродвигателя, и их сравнительно невысокий коэффициент полезного действия. Поднятая в водохранилище вода будет испаряться, не говоря уж о том, что часть энергии потеряется при работе насосной и гидротурбинной установок. Коэффициент полезного действия гидроаккумулятора составляет всего 40—50 процентов, а резервной станции с двигателем внутреннего сгорания, работающим на водороде в качестве горючего, вряд ли превзойдет 35 процентов. Еще ниже будет коэффициент полезного действия станции с паровой машиной или турбиной, не говоря уже о потерях тепла при хранении горячей воды в цистернах— теплоаккумуляторах. Ни одно из рассмотренных устройств при практическом исполнении не сможет, видимо, превратить в электрическую энергию свыше 50 процентов от затраченной.
[c.213]
Порок современной атомной электростанции заключается в том, что мы еще не умеем преобразовывать энергию атомного ядра непосредственно в электрическую. Приходится сначала получать тепло, а затем превращать его в движение теми же дедовскими сио-, собами, которые существуют с момента изобретения паровой машины. Из-за этого невысок и коэффициент полезного действия атомной электростанции. И хотя это является общим дефектом всех тепловых станций, но все-таки досадно, что проблема отъема тепла и из ядер-ного реактора должна решаться громоздкими, технически несовершенными средствами.
[c.8]
Вот и возникла новая идея. Наблюдения и исследования процессов в ЖИВЫ1Х организмах привели к мысли о создании типов машин, действующих по принципу сокращения и расслабления мышечных волокон, при непосредственном превращении химической энергии в механическую. Такая машина будет отличаться высоким коэффициентом полезного действия. Она будет совсем непохожа на современную паровую машину, так как принципы ее работы совершенно иные.
[c.261]
Многие области техники используют достижения механики жидкости к газа. Авиация и кораблестроение, основными проблемами которых являются скорость, устойчивость и управляемость самолета, ходкость, устойчивость и управляемость судна, неразрывно связаны с аэродинамикой и гидродинамикой. Такая смежная с авиацией отрасль техники, как реактивная техника, не только использовала достижения предыдущей эпохи, но и поставила, главным образом, перед газовой динамикой, ряд новых задач, послуживших дальнейшему значительному развитию этой сравнительно молодой отрасли механики жидкости и газа. Так, например, конкретная задача о возвращении космического корабля или баллистической ракеты на землю через плотные слои атмосферы вызвала к жизни многочисленные исследования по борьбе с разогревом поверхности твердого тела за счет тепла, возникающего при диссипации механичес ой энергии потока вблизи поверхности тела (в пограничном слое), с плавлением или сублимацией (непосредственным испарением твердой поверхности без прохождения процесса предварительного оплавления) поверхности корпуса ракеты. Совокупность этих и многих других близких задач привела к образованию нового раздела механики жидкости и газа — аэротермодинамики. Отметим еще важное значение гидроаэродинамики и газодинамики в турбостроении и двигателестрое-НИИ, особенно в создании реактивных и ракетных двигателей. Проточные части гидротурбины, паровой и газовой турбин, реактивного двигателя, компрессора или насоса представляют собой сложные конструкции, состоящие из ряда неподвижных (направляющие аппараты) и подвижных (рабочие колеса) лопастных систем. При вращении рабочих колес составляющие их лопатки обтекаются с большими относительными скоростями водой, газом или паром. От правильного гидродинамического расчета формы профилей и конструкции лопаток рабочих колес зависит достижение требуемой мощности машины, ее высокого коэффициента полезного действия. Надо также уметь рассчитывать и лопастные направляющие аппараты водяной, воздушной или газовой 1урбины, улучшать и другие элементы проточной асти, от гидроаэродинамического совершенства которых зависит качество турбины в целом.
[c.16]
Сади Карно построил свой цикл для ответа на вопрос — можно ли увеличить коэффициент полезного действия (к.п.д.) паровой машины путём залгены в ней рабочего тела прн преобразованиях тепла в работу Его ответ отрицателен цтсл из двух адиабат и двух изотерм обладает максимальным к.п.д., который ие зависит от вида рабочего тела.
[c.41]
Таким образом, термоэлемент представляет собой тепловую машину, преобразующую тепловую энергию в энергию электрического тока. Горячий спай играет роль, аналогичную котлу или нагревателю паровой машины, а холодный спай играет роль охладителя, т. е. термоэлемент действует в соответствии со вторым законом термодинамики. Если к горячему спаю, находящемуся при абсолютной температуре Гх, подводится тепловая энергия в количестве Qi, то часть этой тепловой энергии в количестве Q2 перейдет к холодному спаю, находящемуся при абсолютной температуре Г2, а разность Qi — Q2 преобразуется в энергию тока. Коэффициент полезного действия термоэлемента, т. е. доля подводимой тепловой энергии, преобразуемой в электрическую форму энергии, равна
[c.262]
Источник