Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Крейцкопфный двигатель

Крейцкопфный двигатель – двигатель внутреннего сгорания по типу дизеля, в котором соединение шатуна и поршня осуществляется посредством крейцкопфа.

Крейцкопф, или ползун, представляет собой деталь кривошипно-ползунного механизма, которая совершает возвратно-поступательные движения по неподвижным направляющим. Данный механизм предназначен для преобразования движений прямолинейно-поступательного характера во вращательные движения и наоборот.

В рабочем цикле крейцкопфного двигателя внутреннего сгорания различают:

  1) процесс впуска, во время которого при открытом впускном клапане происходит перемещение поршня из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее положение, а затем обратно в крайнее верхнее положение, далее происходит закрытие впускного клапана, при этом горючая смесь поступает в цилиндр, где она смешивается с газами, оставшимися от предыдущего цикла;

  2) процесс сжатия; сжатие воздуха в цилиндре начинается после закрытия впускного клапана, а заканчивается после поступления топлива в камеру сгорания, на протяжении всего процесса сжатия происходит теплообмен между стенками цилиндра и горючей смесью, сначала теплообмен идет в направлении от стенок цилиндра к топливной смеси, затем в обратном направлении;

  3) процесс сгорания; данный этап начинается после поступления топлива в цилиндр, воспламенение является результатом процесса сжатия;

  4) процесс расширения; данный этап наступает сразу же после процесса сгорания и характеризуется тем, что расширяющиеся газы совершают полезную работу, отдавая тепловую энергию стенкам цилиндра; завершается данный этап в момент, когда начинает открываться выпускной клапан;

  5) процесс выпуска; при открытом выпускном клапане происходит высвобождение цилиндра от отработавшего топлива.

Мощность крейцкопфных двигателей составляет около 2,2 МВт (3000 л. с.), частота вращения – 100—250 об/мин, диаметр цилиндра не менее 600 мм. Конструктивно крейцкопфные двигатели выполняются с прямоточной продувкой.

Линия электропередачи

Линия электропередачи – система из проводов и вспомогательных элементов, осуществляющая передачу электрической энергии от электростанций к потребителям. Электричество представляет собой совокупность явлений, в которых обнаруживаются существование, движение и взаимодействие зарядов. Любая линия электропередачи представляет собой электрическую цепь.

В изучении электричества и электрических цепей большая роль принадлежит немецкому физику Георгу Ому. Начав свой жизненный путь с карьеры преподавателя физики и математики, Ом обнаружил у себя стремление к исследовательской деятельности. Объектом исследования был избран развивающийся в то время раздел физики – электричество. Накопленные экспериментальные данные в 1825 г. Ом публикует в статье под названием «Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят контактное электричество». Данная работа не была признана научным советом из-за наличия значительных погрешностей в ходе экспериментов, что, в свою очередь, сильно отразилось на полученных результатах. Несмотря на отсутствие признания со стороны коллег, Георг Ом продолжает работу и уже в 1826 г. публикует новую статью под названием «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество». Но недоверие, вызванное ошибочными суждениями первой публикации, не позволило ученым-физикам разглядеть правильность суждений новой работы Ома. Настораживала ученый совет и простота выведенного Омом закона. В 1827 г. выходит новая публикация Ома «Теоретические исследования электрических цепей», в 1829 г. – «Экспериментальные исследования работы магнитного мультипликатора», в 1830 г. – «Попытка создания приближенной теории униполярной проводимости». Несмотря на то что каждая из этих работ содержала данные, способствующие дальнейшему развитию физики, Георг Ом был признан лишь в 1833 г., т. е. по прошествии 7 лет после его выдающегося открытия.

Паровая машина

Паровая машина – тепловой поршневой двигатель, который осуществляет превращение энергии водяного пара в механическую энергию.

Использование паровой машины на паровозах, пароходах, локомобилях свидетельствовало о том, что это изобретение на протяжении 1,5 столетия являлось единственным универсальным двигателем, который не только выполнял возложенные на него задачи, но и ставил новые задачи перед научным знанием.

Согласно современной классификации выделяют паровые машины:

  1) по их назначению:

а) стационарные;

б) нестационарные;

  2) по расположению цилиндров:

а) с вертикальным расположением;

б) с горизонтальным расположением;

в) с наклонным расположением;

  3) по значению давления используемого пара:

а) с низким давлением;

б) со средним давлением;

в) с высоким давлением;

  4) по числу оборотов, совершаемых валом:

а) тихоходные (до 50 об/мин);

б) быстроходные (свыше 50 об/мин).

Поршень перемещается при поступлении пара в цилиндр паровой машины. В 1763 г. проект паровой машины непрерывного действия был разработан И. И. Ползуновым. Паровая машина – это универсальный двигатель, созданный Джеймсом Уаттом в 1774—1784 гг. Паровая машина сыграла исключительную роль в прогрессе промышленности и транспорта, будучи первым и до конца XIX в. практически единственным универсальным двигателем.

Первая наиболее удачная попытка использовать энергию пара была предпринята в 1698 г. английским инженером Томасом Сэйвери. Данное изобретение явилось прототипом паровой машины, оно предназначалось для осушения угольных шахт. Приблизительно в то же время французский испытатель Дени Папен сконструировал аппарат, схожий с конструкцией Сэйвери. Так оба этих изобретателя внесли огромный вклад в создание паровой машины, но почему-то упоминание об их деятельности встречается крайне редко. Первая же паровая машина, в полном смысле этого выражения, была разработана в 1712 г. английским изобретателем Томасом Ньюкменом. Паровая машина Ньюкмена сразу приобрела огромную популярность и стала использоваться повсеместно. Она сыграла огромную роль в развитии угольной промышленности. Но, несмотря на это, паровая машина Ньюкмена не была совершенным изобретением. Коэффициент полезного действия данной конструкции был минимален, а расход топлива оставлял желать лучшего. Рассказывая об истории создания паровой машины, нельзя не упомянуть русского изобретателя Ивана Ивановича Ползунова. К приведению в жизнь своего замысла Ползунов приступил в 1764 г. Но Иван Иванович не дожил до окончания испытаний своего изобретения. Окончательная проверка исправности действия паровой машины была проведена учениками Ползунова Черницыным и Левзиным, после чего машина была готова к повсеместной эксплуатации.

Паровая турбина

Паровая турбина – разновидность турбины, осуществляющей превращение энергии водяного пара в механическую энергию. Бурное развитие научной и технической мысли в XVIII– XIX вв., в частности, создание паровой машины, являлось стимулирующим моментом, ведущим к новым открытиям, в том числе и к изобретению паровой турбины. Принципиальным отличием вышеупомянутых конструкций явилось то, что паровая машина функционирует за счет потенциальной энергии пара, а паровая турбина работает благодаря его кинетической энергии.

Назвать первого создателя паровой турбины достаточно сложно. Многие испытатели занимались этой проблемой. Можно обозначить несколько испытателей, с чьими именами связывают изобретение данной конструкции. Карл де Лаваль получил патент на разработку и создание паровой турбины в 1889 г. Итогом работы Карла де Лаваля стала международная техническая выставка в Чикаго, на которой была представлена конструкция де Лаваля. Создание паровой турбины связывают также с именем Чарльза Парсонса. Свою первую конструкцию подобного типа он закончил в 1884 г., и она, в отличие от паровой турбины де Лаваля, сразу же нашла применение в промышленном масштабе. В 1894 г. Чарльз Парсонс сконструировал турбинное судно, которое назвал «Турбиния». Первые испытания судна прошли не очень удачно, но после усовершенствования «Турбиния» стала самым быстроходным судном.

Пароводяная смесь

Пароводяная смесь образуется при пузырчатом кипении воды в паровых котлах (кипятильных трубах или топочных экранах), а также в испарителях и других теплообменных аппаратах. Плотность пароводяной смеси меньше плотности воды, в барабанах паровых котлов это обеспечивает естественную циркуляцию.

Паровой котел

Паровой котел – устройство, осуществляющее образование насыщенного или перегретого пара.

Согласно классификации различают паровые котлы следующих видов:

  1) водотрубные котлы, суть их заключается в том, что внутри трубы находятся вода и пароводяная смесь, а дымовые газы располагаются вне трубы;