Техника - молодёжи 1970-11, страница 40

Л. РАБИНОВИЧ, инженер

ДОКЛАДЫ

ЛАБОРАТОРИИ „ИНВЕРСОР"

ДОКЛАД № 32

И еще одно обстоятельство. После каждого цикла газ выбрасывается наружу и его приходится заменять новыми порциями. Надо возобновлять и подавать к двигателю, помимо утерянной тепловой энергии, еще и рабочее тело, хотя нередко и то и другое выступает как бы <<в одном лице». Или создавать замкнутый цикл с возвращением рабочего тела на исходные позиции. Но тогда значительно усложняется схема дви-

ТДТ ПРИНИМАЕТ СТАРТ

Как известно, чем «горячее» рабочее тело теплового двигателя, тем выше его предельный, теоретически возможный к.п.д. Эта зависимость, установленная французским физиком прошлого столетия Карно, поставила в центр внимания высокотемпературные двигатели. Они совершенствовались. Они стали основой большой энергетики.

Ну, а низкотемпературные тепловые источники? Может быть, и впрямь их будущее перечеркнуто мизерным к.п.д.?

В известной степени эту задачу решает тепловой двигатель с твердым рабочим телом — ТДТ. И вот каким образом...

Возьмем бутылку, охладим ее в ледяной воде, плотно закроем пробкой и опустим в горячую воду. Через несколько секунд раздастся хлопок — нагретый воздух в бутылке расширился и вытолкнул пробку (рис. 1). Энергия, подведенная к рабочему телу, частично превратилась в механическую, а остальная рассеялась в виде потерь или «ушла» в холодильник (рис. 2).

Другой пример. Нагреем металлический стержень, закрепленный вверху, с подвешенным внизу крюком. В результате теплового расширения крюк опустится. Прицепим к нему груз и охладим стержень. Длина его сократится, груз поднимется. Тепловая энергия опять же частично превратилась в механическую (рис. 3).

Итак, двигатели типа «Бутылка» и типа «Стержень». Что общего между ними? Нагреватель, холодильник, рабочее тело. Разница? В первом случае рабочее тело газообразное, во втором — твердое. Но это различие как раз и приводит к интересным результатам...

Продолжим сравнение. В обоих примерах рабочее тело подвергается силовым воздействиям. Но для газа необходим герметичный сосуд, рассчитанный на высокое давление, а для стержня ничего этого не нужно. В обоих примерах рабочее тело нагревается и охлаждается. Но металл обладает несравненно большими теплопроводностью и теплоемкостью, чем газ; интенсивнее идет теплообмен.

гателя, возникает необходимость в конденсаторах, питательных насосах, регенераторах и т. п., увеличиваются размеры установки, стоимость. В ТДТ рабочее тело никуда не исчезает, оно сохраняется все время без потерь. Надо лишь обеспечить подвод и отвод тепловой энергии.

И наконец, самое главное. Твердое тело подчиняется совершенно другим законам, обладает некоторыми особенностями, важными для преобразования тепловой энергии. Его частицы в отличие от газа связаны кристаллической решеткой, расположены гораздо ближе друг к другу, их взаимодействие сильнее. Если газы изучены сравнительно хорошо, то твердое тело для нас в значительной мере «терра инког-нита» — такое «белое пятно», где гораздо больше возможностей столкнуться с чем-то неожиданным, с каким-то новым фактором, способным повысить эффективность работы двигателя.

Сейчас практически все тепловые двигатели работают по первой схеме (продукты сгорания жидкого

38