Техника - молодёжи 2011-10, страница 14

rlfliTiMm'llilil

Союз пара и поршня в XXI веке

N

Иван ТРОХИН, аспирант МАИ, инженер ВИЭСХ Россельхозакадемии. Рис. автора

~1

'РвИОРШНЕВШДВИГАТЕЛЬ

«Колхозная ТЭЦ" — так называлась статья Л. Цукерника, опубликованная в «ТМ» N° 11 за 1953 г. В то время во Всесоюзном научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства (ВИМ) для сельских теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) была разработана специальная паровая машина — весьма экономичная, надёжная и высокооборотная. Частота вращения её вала доходила до 750 об/мин (у обычных паровых машин — 400-450 об/мин и меньше). Но мало кто сегодня знает, что первая отечественная, поистине высокооборотная, паровая машина была построена ещё в 1936 г., т.е ровно 75 лет назад. Паровой мотор мог разгоняться до 1800 об/мин! Стоит ли вспоминать об этом в XXI в., в веке высоких технологий? Несомненно Ведь именно паровой мотор является «прадедушкой» современных паропоршневых двигателей, которые сегодня разрабатываются в России

Паровой мотор 1936 г. предназначался для силовой установки самолёта и был спроектирован в Московском авиационном техникуме. Изготовили мотор на одном из московских заводов. Он был рассчитан для работы на перегретом паре с давлением 6,1 МПа (61 атм) и температурой 380°С.

Признаками, отличавшими паровые моторы от классических паровых машин, были не только их скоростные качества, но и совершенно другой тип парораспределения. Моторы работали с однократным

расширением пара в цилиндрах. Пар от котла поступал параллельно во все цилиндры, подобно тому, как топливовоздушная смесь — в цилиндры двигателя внутреннего сгорания (ЛВС), в то время как у классических паровых машин пар проходил через все цилиндры последовательно, расширяясь, таким образом, многократно. Это позволило снизить неизбежное и бесполезное падение давления пара внутри парораспределительных механизмов и, следовательно, получить более высокооборотный

двигатель при одном и том же давлении пара, поступающего в двигатель от котла.

Немногие сегодня знают, что конструкции паровой техники эпохи 1950-х гг. были не так уж несовершенны, как считается традиционно. Нужно только правильно сравнивать энергоустановки с такими поршневыми двигателями и с современными паровыми турбинами, т.е. при одинаковом давлении р₍ и температуре пара на входе в эти двигатели и одинаковом противодавлении р₂ пара на выходе из них (см. табл.). Тогда становится очевидным, что удельный расход пара d_3j] на единицу вырабатываемой электрической мощности Р_эл, а следовательно, и КПД у поршневых электрогенераторных установок соизмерим с удельным расходом пара в современных паротурбинных установках, мощность которых даже в пять раз больше! С ростом частоты вращения вала паровой машины её КПД, при прочих равных условиях, растёт за счёт сокращения продолжительности впуска пара в цилиндр и всего паросилового цикла. Это уменьшает время соприкосновения пара со стенками цилиндра, что ведёт к снижению теплопотерь в машине. При частотах вращения 750-1500 об/мин и мощностях, по крайней мере, до единиц мегаватт паровые машины, точнее уже моторы, имеют расход пара почти в 1,5 раза меньший, чем у паровых турбин в пять раз большей мощности! И это при работе не только на перегретом (230-370°С), но и насыщенном паре. Московские учёные и изобретатели высказали идею, как использовать достижения в области паромаши-но- и паромоторостроения, но только на новый лад. Нужйо взять всё самое лучшее от паровых машин и моторов и добавить к этому современные технологии в области поршневых двигателей. Идейным «вождём» и бессменным руководителем этой группы является лауреат почётного знака «Изобретатель СССР» B.C. Дубинин. Под его руководством сотрудники группы ещё в конце прошлого века

12

техника—молодежи || #9371| октябрь 2011