Техника - молодёжи 1974-01, страница 21

приводился в действие мотором в 10 л. е., а скорость потока в рабочей части составляла 5 м/сек.

По мнению специалистов, в настоящее время уже накоплен опыт, достаточный для того, чтобы приступить к созданию первых промышленных электрогидродинамических генераторов.

«Пылеэлектрическш генератор

В 1936 году известный советский историк техники В. Данилевский в статье «История техники как один из факторов технического прогресса» настойчиво обращал внимание специалистов на удивительную пароэлектрическую машину Армстронга. «Сейчас, — писал он, — необходимо изучение принципа машины Армстронга советскими электротехниками с целью установить возможность нового оформления этого же принципа...»

На схеме:

Электростатический генератор с резиновой лентой.

А — электростатическая индукция. Aj — схема генератора Ван де Граафа:

1 — электрод высокого напряжения; 2 — электрод-коллектор; 3 — движущаяся лента; 4 — изолятор, 5 — заряжающая система с коронным разрядом.

Электростатический генератор с диэлектрической жидкостью.

Б — схема сообщения электрического заряда жидкости: 1 — лезвие — катод; 2 — сетка — анод; 3 — отрицательно заряженные ионы; 4 — направление потока жидкости.

Б, — схема жидкостного генератора:

1 — инжектор; 2 —«^L конфузор коллектора; 3 — коллектор.

Электростатический генератор с пылегазовым рабочим телом.

В — пароэлектрическая машина Армстронга:

1 — поток пара; 2 — деревянный цилиндр с отверстиями; 3 — коллектор; 4 — электрод. В, — схема одноступенчатого и многоступенчатого электрогазодинамического генераторов: 1 — электрод высокого напряжения; 2 — коллектор: 3 — зона преобразования; 4 — инжектор с коронным разрядом; 5 — нейтрализатор заряда; 6 — вентилятор.

Настойчивость историка стано вится понятной, когда узнаешь, какими простыми средствами и каких фантастических результатов удалось достичь Армстронгу еще в 1843 году. Установив паровой котел на стеклянных опорах, он стал пропускать пар через 46 отверстий в цилиндре из букового дерева. Пар при этом электризовался от трения, заряжаясь положительно. Котел заряжался отрицательно. Поместив в струю игольчатый электрод, Армстронг смог накапливать заряд на изолированной электрической сфере. На демонстрациях в Лондонском политехническом институте изобретатель получал до сорока пяти 60-сантиметровых искр в секунду!

По описаниям удалось установить, что эта машина давала максимальное напряжение в несколько сот тысяч вольт и максимальный ток в 650 (ха и была, несомненно, самой мощной электрической машиной своего времени. Но расчеты дали также ответ и на вопрос, почему столь любопытная и эффектная идея была предана забвению: к.п.д. машины составлял всего 0,01%! Ничтожность этой цифры надолго отбила у электротехников желание заниматься пароэлектрическими машинами. Лишь в 1930-х годах, по-видимому, под впечатлением успешной работы электростатических очистителей дыма специалисты снова вернулись к этой идее. Действительно, электростатический очиститель нетрудно превратить в электростатический генератор. Для этого нужно лишь обратить его: с помощью воздушной струи прогонять заряженные в коронном разряде пылинки сквозь электрод-коллектор. В 1930-х годах французские и бельгийские электротехники построили такой «пылеэлектриче-ский» генератор на 1 млн. в и 1000 ца. Война прервала эти работы, и они возобновились лишь 30 лет спустя.

Ученые обратили внимание на то, что в таких установках заряженные твердые частицы транспортируются газом. Изменения, претерпеваемые им, могут быть описаны с помощью давно и хорошо изученных термодинамических циклов. Так родилась идея электрогазодинамического генератора для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.

Основной элемент такого генератора — «турбина» — канал, в котором газ расширяется и совершает работу над заряженными частицами, заставляя их преодолевать сопротивление электрического поля и двигаться к электроду с высоким потенциалом. Тот же самый элемент, к которому электри

чество подводился и, заставляя заряженные частицы ускоряться, сжимает газ, становится «компрессором». Компонуя турбину и компрессор с нагревателями и охладителями, можно получить электрические подобия широко известных тепловых двигателей — дизелей, газовых турбин, двигателей Стир-линга, Эриксона и т. д.

В настоящее время нет ни одного электрогазодинамического генератора, работающего по какому-либо из этих циклов. Пока идет отработка лишь одного элемента — турбины. Существующие опытные образцы таких турбин еще очень несовершенны. Их к.п.д. не превышает 15—20%, в то время как к.п.д. современных паровых и газовых турбин достигает 90—95%. Однако термодинамика подсказывает пути повышения к.п.д. электрогазодинамических турбин: их, как паровые и газовые, надо делать многоступенчатыми. Правда, на первый взгляд сравнение получается не в пользу новинки. Там, где газовой турбине достаточно лишь 10—20 ступеней, электрогазодинамической нужно около 2001 Но следует ясно представлять, насколько эти ступени проще — в сущности, каждая из них не бо лее чем участок трубопровода.

Предварительные исследования показали: канал диаметрЬм 50 мм с 200 турбинными и 200 компрессорными ступенями развивает мощность в 50 квт. Для того чтобы получить, к примеру, мощность в 50 тыс. квт, надо 1000 таких каналов соединить параллельно.

Большое влияние на к.п.д. электрогазодинамических турбин и компрессоров оказывают также скорость движения пылегазовой смеси, размер пылевых частиц, давление и т. д. Если в результате учета всех этих мер к.п.д. таких устройств будет доведен до 80—90%, то общий термический к.п.д. электрогазодинамической установки, работающей по циклу Эриксона, станет равным 46— 56%. То есть сопоставимым с к.п.д.

современных электростанций... # * *

Больше ста лет назад проницательный Фарадей обратил внимание на то, что буквально каждому электромагнитному явлению соответствует аналогичное ему электростатическое.

То, что сто лет назад Фарадей наблюдал в науке, мы теперь наблюдаем в технике. В дополнение к электромагнитным генераторам появились электростатические. В дополнение к гальванопластике появилась электронная технология. В дополнение к магнитной сепарации появилась электрическая.

19