Техника - молодёжи 2011-10, страница 15
техника и технологии придумали, как сделать паровой мотор из любого ДВС. Переделке, по сути, подлежит только система топливоподачи. На её базе создаётся, например, газодинамическая система впуска и выпуска рабочего тела (авт свид. 1753001, авторы: И.Е. Ульянов, B.C. Дубинин и др.) (рис. 1), т.е. пара. Картер 3 с шатунно-поршневой группой остаются от исходного ДВС. Парораспределение в таком моторе происходит следующим образом. Пар подаётся в гильзу цилиндра через установленное в ней сужающееся сопло 1, Давление пара в цилиндре всегда ниже, чем в источнике пара (котле). При этом величина давления на входе в сопло больше, чем две третьих величины, при которой обеспечивается сверхкритический перепад давлений между входом и выходом сопла. Поэтому пар непрерывно подаётся в цилиндр. В результате давление в цилиндре растёт, и поршень из верхней мёртвой точки ВМТ перемещается в нижнюю НМТ. Линейное перемещение поршня через кривошип-но-шатунный механизм, как и у исходного ДВС, преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. При подходе к НМТ, поршень открывает выпускное отверстие (канал) 2 в гильзе цилиндра, и пар выходит из мотора. Давление в цилиндре падает, и поршень под действием момента сил инерции перемещается в ВМТ. Далее цикл повторяется. Никаких клапанов, золотников и... затрат мощности на их привод! Такая парораспределительная система обладает весьма малым гидравлическим сопротивлением. Позже, уже в нашем веке, подобные паровые моторы на базе ДВС изобретатели назвали паропоршневыми двигателями (ППД) одностороннего давления. В таком двигателе пар давит на поршень только с одной стороны. ППД имеет циркуляционную систему смазки с «сухим» картером, как у ДВС тепловозов и электростанций, т.е. смазочное масло под давлением прокачивается через двигатель, затем очищается и снова подаётся в двигатель. ППД могут работать в широком диапазоне давлений и температур пара — от 0,5 до 4 МПа (5-40 атм) и от 150 до 440°С. По частоте вращения вала ППД превосходят своего моторного «прадедушку» и могут раскручиваться до 3000 об/мин! Область применения ППД относится к актуальному направлению в малой энергетике России — создание мини-ТЭЦ. щ Л. ЦУМРНЙК ...Электростанций, снабжающие города электроэнергией и теплом, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Нельзя ли и в сельском хозяйстве применить такое комбинированное снабжение колхозов и совхозов электроэнергией и теплом? Было бы, конечно, невыгодно строить для этой цели крупные ТЭЦ, так как пришлось бы до всех объектов проложить длинные трубопроводы для горячей воды или пара. Гораздо лучше использовать для этого паровой двигатель малой мощности, который мог бы снабдить энергией лишь один колхоз или одну деревню. С помощью пара можно также производить механическое доение коров. Обычные доильные аппараты устроены так, что они приводятся в действие разрежением воздуха в трубопроводе, к которому они присоединены. Для создания разрежения воздушным насосом из труб откачивают воздух. Имея пар давлением более 5 атмосфер, можно гораздо проще получить разрежение в трубах. Для этого применяется пароструйный вакуум-насос, не имеющий движущихся частей и поэтому особенно надежный в работе... «ТМ» №11 1953 г. В последнее время в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве всё более осознаётся целесообразность комбинированного производства электрической и тепловой энергии (когенерация) на мини-ТЭЦ, располагаемых в непосредственной близости от потребителя. Это даёт возможность свести к минимуму потери энергии при её транспортировке и одновременно повысить КПД использования сжигаемого топлива вплоть до 90%! Кроме того, электроэнергия от централизованных электростанций постоянно дорожает, а учащение случаев возникновения шквальных ветров летом и аномальных заморозков зимой приводит к снижению надёжности линий электропередачи из-за частых обрывов проводов. Поэтому всё чаще и чаще хозяйственные потребители отказываются от использования котельных и надстраивают их электроагрегатами с паровыми турбинами. Потребители, у которых в котельных стоят только котлы для нагрева воды (водогрейные), стараются заменить их на паровые котлы. Ведь экономия топлива при снижении тепловых нагрузок (например, весной) ведёт к быстрой коррозии поверхностей нагрева у водогрейных котлов, а реальный срок службы таких котлов составляет не более 10 лет с заменой поверхностей нагрева через каждые 2-3 года. Паровые же котлы, конечно, дороже водогрейных, но эксплуатационные затраты на их содержание ниже и они могут надёжно работать не менее 35 лет без замены поверхностей нагрева. И ещё один момент. В паровых котельных давление пара в котлах, разрешённое органами Ростехнадзо-ра, обычно не превышает 0,7-1 МПа (710 атм), а в пароводяные теплообменники (нагревают воду паром) поступает пар с более низким давлением — 0,12-0,6 МПа (1,2-6 атм). Поэтому электроагрегаты с паровыми турбинами включаются взамен редукционно-охладителъным устройствам. Вместо бесполезного дросселирования пара турбины совершают полезную работу по приводу электрогенераторов, а отработавший пар направляется в пароводяной теплообменник, после чего — через систему очистки обратно в котёл. Таким образом, котельная превращается в независимый от централизованных электросетей технико-экоиомически выгодный источник тепловой и электрической энергии. Этой электроэнергии оказывается вполне 13 |
