Курс фізікі, ч. II
Памер: 223с.
Мінск 1958
Ленінградскі металічны завод (ЛМЗ) у 1952 г. пабудаваў паравую турбіну магутнаспю ў 150 000 квт пры 3000 — . Гэтая турбіна
Рыс. 205. Знадворны выгляд паравой турбіны высокага ціску магутнасшо ў 100 000 квт, якая зроблена на Ленінградскім металічным заводзе.
іірацуе пры ціску пары 170 am і тэмпературы 550°С. Прымяненне ў турбінах пары ціскам у 160—180 am пры тэмпературы 550—600°С можа яшчэ даць эканомію паліва на 10—15%.
Каэфіцыент карыснага дзеяння парасілавой устаноўкі значна павышаецца, калі энергія адпрацаваўшай у турбіне пары выкарыстоўваецца для работы паравых молатаў і прэсаў, награвае ваду для бытавых патрэб: для лазняў і пральняў, для ацяплення будынкаў і г. д.
Цеплафікацыя — гэта цэнтралізаванае забеспячэнне жылых дамоў і прамысловых прадпрыемстваў энергіяй адпрацаваўшай пары. У Савецкім Саюзе праблеме цеплафікацыі аддаецца вельмі вялікая ўвага. У радзе буйных цеплавых электрастанцый адпрацаваўшая пара ад турбін награвае ваду, якая выкарыстоўваецца для ацяплення будынкаў.
201
На рыс. 206 паказана адна з магчымых схем выкарыстання энергіі пары на цеплаэлектрацэнтралі. Перагрэтая пара з катла паступае ў турбіну, якая верціць ротар генератара. Адпрацаваўшая ў турбіне пара часткова паступае на вытворчасць, а частка яе ідзе ў спецыяльны падагравалыіік. У падагравальніку пара награвае ваду, якая ідзе на ацяпленне, у лазні, пральні і на розныя вытворчасйі.
Кандэнсуючыся ў падагравальніку, пара ператвараецца ў ваду, якая спецыяльнымі насосамі затым падаецца ў кацёл.
130. Рухавік унутранага згарання. У паравых машынах і паравых турбінах для пераўтварэння энергіі паліва ў механічную работу карыстаюцца вадзяной парай, якая атрымліваецца ў паравых катлах. Побач з гэтым існуюць цеплавыя рухавікі, у цыліндрах якіх аднача
Рыс. 206. Схема размеркавання пары, атрымліваемай у парасілавой устаноўцы.
сова працякаюць працэсы згарання паліва, выдзялення пры гэтым энергіі і ўтварэння за кошт часткі яе механічнай работы; такія рухавікі называюцца рухаві камі ўнутранага згарання. У гэтых рухавіках выкарыстоўваецца вадкае або газападобнае паліва. Вадкае паліва перад спальваннем выпараецца або распыляецца ў паветры.
Разгледзім спачатку будову чатырохтактнага бензінавага аўтамабільнага рухавіка. Прынцып дзеяння рухавікоў, якія прымяняюцца на трактарах і самалётах, падобны да аўтамабільнага.
Схема чатырохтактнага рухавіка ўнутранага згарання і дыяграма работы такога рухавіка паказаны на рыс. 207.
Са схемы відаць, што ўнутры цыліндра /1 можа свабодна перамяшчацца поршань В. У верхняй частцы цыліндра змяшчаюцца два клапаны. Праз клапан D адбываецца ўпуск так званай гаручай сумесі, якая складаецца з паветра і найдрабнейшых частак вадкага або газападобнага паліва. Клапан Е служыць для выдалення з цы
202
ліндра адпрацаваўшых газаў; С— запальнік (свяча), прызначэнне якога — успалымняць сумесь, якая знаходзіцца над поршнем.
На дыяграме, размешчанай пад схемай, паказаны змяненні, якія адбываюцца ў стане рабочага рэчыва пры руху поршня. Крайнія становішчы поршня ў цыліндры называюцца мёртвымі п у н ктамі (у тэхніцы іх называюць верхнім і ніжнім мёртвымі пунктамі). Ад гэтых становішчаў поршань пачынае зваротнапастут пальны рух.
Рыс. 207. Схема і дыяграма работы чатырохтактнага бензінавага рухавіка.
Адлегласць, якую праходзіць поршань ад аднаго мёртвага пункта да другога, называецца ходам поршня. Пры руху поршня ўніз спецыяльны размеркавальны механізм адкрывае клапан D, які на працягу ўсяго ходу поршня да ніжняга мёртвага пункта застаецца адкрытым. На працягу гэтага ходу ў цыліндр праз клапан паступае гаручая сумесь. Паколькі ўсасванне адбываецца пры пастаянным ціску, то на дыяграме гэты працэс паказан лініяй 0—1, якая паралельна восі абсцыс (рыс. 207,1).
Калі поршань прыйдзе ў ніжні мёртвы пункт, клапан D закрываецца, пачынаецца зваротны рух поршня ўверх, і гаручая сумесь, якая знаходзіцца пад поршнем, сціскаецца. Гэты працэс на рыс. 207, II паказан лініяй 1—2. У момант, калі поршань зноў дойдзе да верхняга мёртвага пункта, адбываецца запальванне сумесі (напрыклад, электрычнай іскрай).
Пры згаранні сумесі тэмпература прадуктаў згарання, якія ўтвараюцца ў цыліндры, рэзка павышаецца; у выніку гэтага рэзка павышаецца і ціск, прычым гэты працэс адбываецца вельмі хутка, поршань пры гэтым не паспявае прыкметна прасунуцца, так што працэс
203
павышэння ціску можна лічыць адбываючымся пры пастаянным аб’ёме. На рыс. 207, III гэты працэс паказан прамой 2—3.
Пад уплывам высокага ціску прадуктаў згарання поршань зноў пачне перамяшчацца ўніз; пры гэты.м у цыліндры будзе адбывацца іх расшырэнне (гэты працэс паказан на дыяграме крывой 3—4), і калі поршань прыйдзе ў ніжні мёртвы пункт, ціск у цыліндры паменшыцца. У гэты ж момант адкрыецца клапан Е, у выніку чаго ціск у цыліндры яшчэ знізіцца (лінія 4—5).
Пры руху поршня ад ніжняга мёртвага пункта да верхняга клапан Е застаецца ўвесь час адкрытым, і адпрацаваўшыя прадукты згарання, якія знаходзяцца ў цыліндры, выдаляюцца. Лінія выпуску
Рыс. 208. Шасцімесны легкавы аўтамабіль ЗІМ з шасціцыліндравым рухавіком магутнасцю 90 к. с. вытворчасці Горкаўскага аўтазавода.
(5—6),’ паказаная на рыс. 207, IV, не супадае на дыяграме з лініяй усасвання.
Працэс, на працягу якога адбываецца засасванне гаручай сумесі, называецца ўпускам, наступны ход — сцісканнем; за ім ідзе расшырэнне, або, як яго называюць, рабочы ход (у пачатку гэтага ходу адбываецца ўспышка гаручай сумесі і рэзкае павышэнне ціску, затым расшырэнне прадуктаў згарання); нарэшце, апошні ход — в ы п у с к.
У разгледжаным намі рухавіку за чатыры хады, або, як кажуць, за чатыры такты, адбываецца толькі адзін рабочы такт, на прайягу якога рухавік выконвае карысную работу. Такія рухавікі называюцца ч а т ы р о х т а к т н ы м і.
На вале ўмацоўваеііца масіўнае махавое кола, якое, запасаючы кінетычную энергію пры рабочых ходах поршня, затрачвае частку яе на выкйнванне pa6ojw ў час ходаў упуску, сціскання і выпуску, забяспечваючы плаўны ход рухавіка.
201
Для павелічэння магутнасці машыны чатырохтактныя рухавікі вырабляюцца з лікам цыліндраў ад двух да васьмі.
Прымяненні рухавікоў унутранага згарання надзвычай разнастанныя: аўтамабіль (рыс. 208), самалёт (рыс. 209), трактар (рыс. 210) і шш.
Рыс. 209. Пасажырскі двухматорны самалёт у палёце.
На рыс. 211 паказан разрэз аднацыліндравага чатырохтактнага рухавіка ўнутранага згарання.
’ Асноўнай часткай рухавіка з’яўляецца цыліндр, які закрыт зверху
Рыс. 210. Дызельны трактар ДТ54.
здымнай галоўкай 19. Унутры цыліндра можа пврамяшчацца поршань 2. Поршань уяўляе сабой металічны стакан, апярэзапы спружыністымі кольцамі 3, якія ўкладваюцца ў канаўкі на поршні. Прызначэнне
15 A. B Пёрышкін. Курс фізікі. ч. П
205
поршневых кольцаў — не прапускаць газаў, якія ўтвараюцца пры згаранні паліва, у прамежкі паміж поршнем і сценкамі цыліндра. Поршань злучан з шатуном 4. Шатун служыць для перадачы руху каленчатаму валу 5.
Верхняя частка цыліндра злучаецца з двума каналамі, якія могуць закрывацца і адкрывацца пры дапамозе клапанаў 6 і 7. Клапаны закрываюць каналы з дапамогай спружын 8 (спружына клапана 7 на рысунку не паказана). Адкрыванне клапанаў адбываецца пры дапамозе
Рыс. 211. Схематычны разрэз аднаныліндравага рухавіка ўнутранага згарання.
кулачкоў 9, якія падымаюць пры сваім вярчэнні штурхальнікі 10.
Кулачкі замацаваны на размеркавальным вале, які прыводзіцца ў вярчэнне пры дапамозе шасцерняў 11, 12. Масіўны махавік 13 прызначан для памяншэння нераўнамернасці вярчэння каленчатага вала і вывядзення поршняў з мёртвых пунктаў.
Апрача клапанаў, у верхняй частцы цыліндра змяшчаецца свяча 14 для запальвання сумесі.
Гаручая сумесь падаецца ў цыліндр па трубе 15, якая злучана з карбюратарам, а адпрацаваўшыя газы выкідваюцца з цыліндра па трубе 18. Асновай для дэталей крывашыпнага і размеркавальнага механізмаў, а таксама для аховы гэтых дэталей ад уплываў навакольнага асяроддзя служыць картэр 16. Ніжняя частка картэра з’яўляецца рэзервуарам для масла.
Галоўка і верхняя частка бакавой паверхні цыліндра маюць двайныя сценкі; у прасторы 17
паміж гэтымі сценкамі цыркулюе вада, якая ахалоджвае цыліндры.
утвараючы рубашку ахаладжэння.
131. Рухавік унутранага згарання — дызель. Ад чаго залежыць каэфіцыент карыснага дзеяння рухавіка ўнутранага згарання? Як і ва ўсякай цеплавой машыне, у гэтым рухавіку ёсць крыніца энергіі — награвальнік (такой крыніцай з’яўляецца згараючае паліва) і халадзільнік — атмасфернае паветра. Чым вышэйшая рознасць тэмператур паміж імі, тым вышэйшы к. к. дз. рухавіка.
Паколькі тэмпература газаў, якія атрымліваюцца пры згаранні сумесі, вялікая (парадку 1600—1800°С), то к. к. дз. рухавікоў унутранага згарання значна вышэйшы за к. к. дз. паравых машын. На практыцы к. к. дз. рухавікоў унутранага згарання парадку 20—30%.
'206
Рыс. 212. Схема і дыяграма работы дызеля.
Як можна яшчэ павысіць к. к. дз. гэтага рухавіка? Практыка і разлікі паказваюць, што для гэтага неабходна дабіцца большай ступені сціскання сумесі. Аднак у рухавіках аўтамабільнага тыпу ’ сціскаць гаручую сумесь нельга вышэй 6 am, бо яна, моцна награваючыся, будзе раней часу самазагарацца.
Нямецкі інжынер Д ызель вынайшаў рухавік унутранага згарання, які назван яго імем. Гэты рухавік працуе па такому цыклу, які да* зваляе пазбегнуць указаных вышэй цяжкасцей і значна павысіць к. к. дз.
Разгледзім прынцып дзеяння чатырохтактнага дызеля. На рыс. 212 паказана схема будовы цыліндра і дыяграма работы дызеля. У галоўцы цыліндра знаходзяцца: паліўны клапан В (фарсунка), клапаны—усасвальны С і выхлапны А. Клапаны, а таксама паліўны насос, які жывіць фарсунку, атрымліваюць рух ад асобага размеркавальнага вала, які ў сваю чаргу прыводзіцца ў рух ад каленчатага вала рухавіка.
Няхай пачатковым становішчам поршня а будзе верхні (левы, бо цыліндр паказан у гарызантальным становішчы) мёртвы пункт. Пры руху поршня ўправа адкрываецца ўсасвальны клапан С, праз які ў цыліндр
засасваецца паветра. Гэты першы такт— усасванне — паказан на дыяграме (рыс. 212) ізабарай 0—1.
Усасвальны. клапан С пры зваротным руху поршня ўлева закрываецца і на працягу ўсяго другога такту застаецца закрытым.
КНІГІ ОНЛАЙН
