Юный техник 1972-12, страница 65

о существовании к.п.д., им важно было, чтобы машины работали, заменяя тяжелый ручной труд. Как о большом техническом достижении одна из газет того времени сообщала о новой машине, изготовленной с такой высокой точностью, что даже пятикопеечная монета не проходит в зазор между поршнем и стенкой цилиндра.

Машин становилось все больше, и все резче выявлялось, что одни машины расходуют меньше угля и нефти, другие — больше. Многие изобретатели стали в тупик. Что делать? Повышать температуру или повышать давление? Ответ дать могла только теория тепловых машин. Краеугольным камнем в основание этой теории легла опубликованная в 1824 году работа французского офицера Сади Карно «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». Он показал, что даже в идеальной тепловой машине не вся тепловая энергия превращается в механическую. Ее к.п.д. зависит от температуры рабочего тела на входе в машину и выходе из нее. Чем выше температура на входе и ниже на выходе, тем больше к.п.д.

Но разности температур еще недостаточно для получения механической работы. В печке горят дрова, температура пламени —1600 С, дым выходит из трубы с температурой 100' С, а все-таки печь не двигатель. Для того чтобы преобразовать тепло в механическую работу, нужна разность давлений. Согласно закону Ньютона для сообщения телу ускорения надо приложить к нему силу. В двигателе внутреннего сгорания сила за счет давления газов создается предварительным сжатием и вспышкой топлива в замкнутом объеме цилиндра; в газовой турбине — компрессором; в паровой установке — питательным насосом и испарением воды в замкнутом объеме котла. Нагрев рабочего тела происходит в ДВС — в цилиндре перед началом рабочего хода поршня, в паровой установке — в котле и пароперегревателе, в газотурбинной установке — в камере сгорания. В общем, всякий тепловой двигатель работает по принципу СЖАТЬ, НАГРЕТЬ и РАСШИРИТЬ.

Теория тепловых машин определила направление, по которому нужно идти конструкторам для совершенствования своих разработок. С тех пор параметры рабочего тела стали быстро расти. Рост был бы более значительным, если бы выдерживали материалы. Если нельзя поднять начальную температуру, то инженеры стараются наиболее полно использовать тепло, содержащееся в рабочем теле. Что же здесь придумано? Во-первых, регенерация — процесс возврата части тепла уходящих газов обратно в машину: например, подогрев воздуха, поступающего в камеру сгорания. Во-вторых, теплофикация — процесс использования тепла, выделяющегося при конденсации пара для нужд отопления. Как раз этот процесс и отличает принцип работы теплоэлектроцентралей от конденсационных электрических станций.

В стационарных установках к.п.д. всегда выше, чем в транспортных. Конструкторы, разрабатывающие двигатели самолетов или автомобилей, порой решающее значение придают весу каждой детали. И часто более легкий двигатель предпочитают более экономичному. Предложение Сережи поставить в газовый поток турбину по указанной причине неприемлемо. Кроме того, турбина на самолете есть, она приводит в движение компрессор. Может быть, лучше добавить к ней еще одну ступень? Этого делать тоже нельзя. Проходя через турбину, газ расширяется, его объем увеличивается. Чтобы его пропустить через очередную ступень, ее лопатки становятся длиннее. Добавленная ступень совершенно бы изменила габариты двигателя.

В. ВАСИЛЬЕВ

61