Жылу қозғалтқыштарының тарихы Жылу қозғалтқыштарының түрлері
жүктеу/скачать 21,04 Kb.
|
|
Жоспар Жылу қозғалтқыштарының тарихы Жылу қозғалтқыштарының түрлері А) Бу машинасы Б) Ішкі жану қозғалтқышы В) Бу және газ турбиналары Г) Реактивті қозғалтқыш Жылу қозғалтқыштарымен байланысты экологиялық мәселелер Экологиялық мәселелерді шешу жолдары Жылу қозғалтқыштарының тарихы Жылу машиналарының тарихы алыс өткенге кетеді. Біздің дәуірімізге дейінгі III ғасырда тағы екі мың жыл бұрын ұлы грек механигі және математигі Архимед будың көмегімен атылған зеңбірек салған дейді. Архимед зеңбірегінің суреті және оның сипаттамасы 18 ғасырдан кейін ұлы итальяндық ғалым, инженер және суретші Леонардо да Винчидің қолжазбаларынан табылды. Шамамен үш ғасырдан кейін Александрияда-Жерорта теңізінің Африка жағалауындағы мәдени және бай қала-тарихшылар Герон деп атайтын көрнекті ғалым Герон өмір сүрді және жұмыс істеді Александрия. Герон бізге жеткен бірнеше жазбаларын қалдырды, онда ол сол кезде белгілі болған әртүрлі машиналарды, аспаптарды, механизмдерді сипаттады. Геронның жазбаларында қазір Герон шары деп аталатын қызықты Құрылғының сипаттамасы бар. Ол көлденең осьтің айналасында айнала алатындай етіп бекітілген қуыс темір шар. Геронов шары-қазіргі реактивті қозғалтқыштардың прототипі. Ол кезде Геронның өнертабысы қолданылмады және тек көңілді болып қала берді. 15 ғасыр өтті. Орта ғасырлардан кейін пайда болған ғылым мен техниканың жаңа гүлдену кезеңінде Леонардо да Винчи будың ішкі энергиясын пайдалану туралы ойлайды. Оның қолжазбаларында цилиндр мен поршеньді бейнелейтін бірнеше суреттер бар. Цилиндрдегі поршеньдің астында су бар, ал цилиндрдің өзі қызады. Леонардо да Винчи суды жылыту нәтижесінде пайда болған бу кеңейіп, көлемі ұлғайып, шығуды іздейді және поршеньді жоғары қарай итереді деп ойлады. Поршень жоғары көтерілу кезінде пайдалы жұмыс жасай алады. Бу энергиясын пайдаланатын қозғалтқышты басқаша елестеткен, Ұлы Леонардодан бір ғасыр бұрын өмір сүрген Джованни Бранка. Бұл иық пышақтары бар доңғалақ болды, екіншісіне бу ағыны күшпен соғылып, доңғалақ айнала бастады. Бұл негізінен алғашқы бу турбинасы болды. XVII-XVIII ғасырларда ағылшындар бу машинасын ойлап табуда еңбек етті Томас Севери (1650-1715) және Томас Ньюкомен (1663-1729), Француз Денис Папен (1647-1714), орыс ғалымы Иван Иванович Ползунов (1728-1766) және басқалар. Папен поршень жоғары және төмен еркін қозғалатын цилиндр жасады. Поршень блокқа лақтырылған кабельмен байланған, ол поршеньден кейін де көтеріліп, төмендеді. Папеннің пікірінше, поршеньді суды соратын су сорғысы сияқты кез келген машинамен байланыстыруға болады. Мылтық цилиндрдің төменгі еңкейген бөлігіне құйылды, содан кейін ол өртенді. Пайда болған газдар кеңеюге ұмтылып, поршеньді жоғары қарай итеріп жіберді. Содан кейін цилиндр мен поршень сыртқы жағынан диодты сумен құйылды. Цилиндрдегі газдар салқындатылып, олардың поршеньге қысымы төмендеді. Поршень өз салмағы мен сыртқы атмосфералық қысымның әсерінен төмен түсіп, жүкті көтерді. Қозғалтқыш пайдалы жұмыс жасады. Практикалық мақсаттар үшін бұл жақсы болмады: оның жұмысының технологиялық циклі тым күрделі болды. Сонымен қатар, мұндай қозғалтқышты пайдалану қауіпсіз емес еді. Алайда, Паленнің алғашқы машинасында қазіргі заманғы ішкі жану қозғалтқышының ерекшеліктерін ескермеуге болмайды. Папен өзінің жаңа қозғалтқышында мылтықтың орнына суды пайдаланды. Бұл қозғалтқыш ұнтақ қозғалтқышына қарағанда жақсы жұмыс істеді, бірақ практикалық қолдануға жарамсыз болды. Кемшіліктері қозғалтқыштың жұмысына қажетті буды дайындау цилиндрдің өзінде болатындығына байланысты болды. Егер цилиндрге, мысалы, бөлек қазандықта алынған дайын бу кірсе ше? Содан кейін цилиндрге буды, содан кейін салқындатылған суды кезек-кезек енгізу жеткілікті болар еді, ал қозғалтқыш жоғары жылдамдықпен және отынды аз тұтынумен жұмыс істейтін еді. Мұны Денис Паленнің замандасы, шахтадан су сору үшін бу сорғысын салған ағылшын Томас Севери болжады. Оның машинасында бу цилиндрдің сыртында – қазандықта жасалды. Солтүстіктен кейін ағылшын темір ұстасы Томас Ньюкомен бу машинасын (сонымен қатар шахтадан су соруға бейімделген) құрастырды. Ол өзінен бұрын ойлап тапқан нәрселердің көпшілігін шебер пайдаланды. Ньюкомен Папен поршені бар цилиндрді алды, бірақ поршеньді көтеруге арналған бу, Севери сияқты, бөлек қазандықта болды. Ньюкоменнің машинасы, оның барлық предшественниктері сияқты, үзіліссіз жұмыс істеді-поршеньнің екі жұмысының арасында үзіліс болды. Оның биіктігі төрт-бес қабатты үй және, демек, тек қана: елу жылқы оған жанармай жеткізе алмады. Техникалық қызмет көрсету персоналы екі адамнан тұрды: кочегар көмірді пештерге үздіксіз лақтырып отырды, ал механик цилиндрге бу мен суық су жіберетін крандарды басқарды. Әмбебап бу қозғалтқышы салынғанға дейін тағы 50 жыл қажет болды. Бұл Ресейде, оның шалғай шеттерінің бірінде – Алтайда болды, онда сол кезде тапқыр орыс өнертапқышы, солдаттың ұлы Иван Ползунов жұмыс істеді. Слайдеров оны Барнаул зауыттарының бірінде салған. 1763 жылы сәуірде жүгірткілер есептеулерді аяқтап, жобаны қарауға жібереді. Севери мен Ньюкоменнің бу сорғыларынан айырмашылығы, олар слайдерлер білетін және кемшіліктерін анық білетін, бұл үздіксіз жұмыс істейтін әмбебап машинаның жобасы болды. Машина ауаны балқыту пештеріне айдайтын үрлемелі жүндерге арналған. Оның басты ерекшелігі – жұмыс білігі үзіліссіз үздіксіз тербеліп тұрды. Бұған Ньюкоменнің машинасындағыдай бір цилиндрдің орнына екі цилиндрдің ауыспалы жұмыс істеуі арқылы қол жеткізілді. Бір цилиндрде поршень будың әсерінен жоғары көтеріліп жатқанда, екіншісінде бу конденсацияланып, поршень төмен қарай жүрді. Екі поршень де бір жұмыс білігімен байланған, олар кезек-кезек бір жағына, содан кейін екінші жағына бұрылатын. Машинаның жұмыс барысы ньюкомен сияқты атмосфералық қысыммен емес, цилиндрлердегі будың жұмысының арқасында жүзеге асырылды. 1766 жылдың көктемінде Ползуновтың шәкірттері қайтыс болғаннан кейін бір аптадан кейін машинаны сынады. Ол 43 күн жұмыс істеді және үш балқыту пешінің жүнін басқарды. Содан кейін қазандық ағып кетті; поршеньдер жабылған былғары (цилиндр қабырғасы мен поршень арасындағы алшақтықты азайту үшін) тозып, машина біржола тоқтады. Енді онымен ешкім айналысқан жоқ. Ағылшын механигі Джеймс Уатт (1736-1819) кең таралған тағы бір әмбебап бу қозғалтқышын жасаушы болды. Ньюкоменнің машинасын жақсарту үшін жұмыс істей отырып, ол 1784 жылы кез-келген қажеттілікке сәйкес келетін қозғалтқыш жасады. Уатттың өнертабысы жарылыспен қабылданды. Еуропаның ең дамыған елдерінде зауыттар мен зауыттардағы қол еңбегі машиналардың жұмысына көбірек ауыстырылды. Әмбебап қозғалтқыш өндіріске қажет болды және ол жасалды. Watt қозғалтқышында поршеньнің алға-артқа қозғалысын дөңгелектің айналмалы қозғалысына айналдыратын иінді механизм деп аталады. Содан кейін ғана машиналар ойлап табылды: буды поршеньнің астына, содан кейін поршеньнің үстіне кезекпен бағыттай отырып, Уатт оның екі қозғалысын да (жоғары және төмен) жұмысшыларға айналдырды. Машина күшейе түсті. Цилиндрдің жоғарғы және төменгі бөліктеріндегі бу арнайы бу тарату механизмімен басқарылды, ол кейіннен жетілдіріліп, аталды . Содан кейін Уатт поршень қозғалған кезде цилиндрге бу беру міндетті емес деген қорытындыға келді. Цилиндрге будың бір бөлігін кіргізіп, поршеньге қозғалыс туралы хабарлау жеткілікті, содан кейін бұл бу кеңейе бастайды және поршеньді экстремалды күйге жылжытады. Бұл машинаны үнемді етті: бу аз қажет болды, жанармай аз жұмсалды. Бүгінгі таңда ең көп таралған жылу қозғалтқыштарының бірі-ішкі жану қозғалтқышы (ішкі жану қозғалтқышы). Ол автомобильдерге, кемелерге, тракторларға, моторлы қайықтарға және т.б. орнатылады, әлемде жүздеген миллион осындай қозғалтқыштар бар. Жылу қозғалтқыштарының түрлері Жылу қозғалтқыштарына мыналар жатады: бу машинасы, ішкі жану қозғалтқышы, бу және газ турбиналары, реактивті қозғалтқыш. Олардың отыны-қатты және сұйық отын, күн және Атом энергиясы. Бу машинасы-қыздырылған будың энергиясын поршеньнің кері қозғалысының механикалық жұмысына, содан кейін біліктің айналмалы қозғалысына айналдыратын сыртқы жану жылу қозғалтқышы. Кеңірек айтқанда, бу машинасы-бу энергиясын механикалық жұмысқа айналдыратын кез келген сыртқы жану қозғалтқышы. Бу машинасын басқару үшін бу қазандығы қажет. Кеңейетін бу поршеньді немесе бу турбинасының қалақтарын басады, олардың қозғалысы басқа механикалық бөліктерге беріледі. Сыртқы жану қозғалтқыштарының артықшылықтарының бірі-қазандықтың бу машинасынан бөлінуіне байланысты олар отынның кез — келген түрін-отыннан уранға дейін қолдана алады. Бу машиналарының басты артықшылығы-олар оны механикалық жұмысқа айналдыру үшін кез-келген жылу көздерін қолдана алады. Бұл оларды ішкі жану қозғалтқыштарынан ажыратады, олардың әр түрі белгілі бір отынды пайдалануды талап етеді. Бұл атом энергиясын пайдаланудың артықшылығы, өйткені ядролық реактор механикалық энергияны өндіре алмайды, тек бу машиналарын (әдетте бу турбиналарын) басқаратын бу шығару үшін қолданылатын жылуды шығарады. Сонымен қатар, ішкі жану қозғалтқыштарында қолдануға болмайтын басқа жылу көздері бар, мысалы, күн энергиясы. Қызықты бағыт-мұхиттардың әртүрлі тереңдіктердегі температура айырмашылығының энергиясын пайдалану. Сыртқы жану қозғалтқыштарының басқа түрлері де осындай қасиеттерге ие, мысалы, Стирлинг қозғалтқышы, олар өте жоғары тиімділікті қамтамасыз ете алады, бірақ қазіргі бу қозғалтқыштарының түрлеріне қарағанда айтарлықтай үлкен салмақ пен өлшемге ие. Ежелгі уақытта адамдар отын энергиясын оны механикалық энергияға айналдыру үшін қолдануға тырысты. XVII ғасырда. Жылу қозғалтқышы ойлап табылды, ол кейінгі жылдары жетілдірілді, бірақ идея сол күйінде қалды. Барлық қозғалтқыштарда отын энергиясы алдымен газ немесе бу энергиясына ауысады, ал газ (бу) кеңейіп, жұмыс істейді және салқындатылады, ал оның ішкі энергиясының бір бөлігі механикалық энергияға айналады. Өкінішке орай, пайдалы әсер коэффициенті жоғары емес. Жылу қозғалтқыштарына мыналар жатады: бу машинасы, ішкі жану қозғалтқышы, бу және газ турбиналары, реактивті қозғалтқыш. Олардың отыны-қатты және сұйық отын, күн және Атом энергиясы. Ішкі жану қозғалтқышы. Қазіргі уақытта сұйық отынмен жұмыс істейтін іштен жанатын жылу қозғалтқышында жұмыс істейтін автомобиль көлігі жиі кездеседі. Қозғалтқыштағы жұмыс циклі поршеньдің төрт соққысында, төрт соққыда жүреді. Сондықтан мұндай қозғалтқыш төрт тактілі деп аталады. Қозғалтқыш циклі келесі төрт жолақтан тұрады: 1.қабылдау, 2.қысу, 3.жұмыс барысы, 4.шығарылым. Қуатты күшейту және біліктің біркелкі айналуын қамтамасыз етудің жақсы жүйесі үшін 4,8 немесе одан да көп цилиндрлі қозғалтқыштар қолданылады. Әсіресе моторлы кемелер, тепловоздар және т. Б. Қуатты қозғалтқыштар. Бу турбинасы. Қазіргі заманғы технологияда жылу қозғалтқышының басқа түрі де кеңінен қолданылады. Онда бу немесе жоғары температураға дейін қыздырылған газ қозғалтқыш білігін поршеньсіз, байланыстырушы штангасыз және иінді біліксіз айналдырады. Мұндай қозғалтқыштар турбиналар деп аталады. Қазіргі турбиналарда қуатты арттыру үшін ортақ білікке орнатылған бір емес, бірнеше дискілер қолданылады. Турбиналар жылу электр станциялары мен кемелерде қолданылады. Электр генераторларының роторларын басқаратын жылу электр станцияларында жылу қозғалтқыштарын пайдалану үлкен маңызға ие. Жылу қозғалтқыштары-бу турбиналары-Жоғары температуралы бу алу үшін барлық атом электр станцияларына орнатылады. Қазіргі заманғы көліктің барлық негізгі түрлерінде негізінен жылу қозғалтқыштары қолданылады: автомобильде-ішкі жану поршенді қозғалтқыштары; су қозғалтқыштарында-ішкі жану қозғалтқыштары және бу турбиналары; дизельді қондырғылары бар т/ж тепловоздар; авиацияда-поршенді, турбореактивті және реактивті қозғалтқыштар. Жылу қозғалтқыштары болмаса, қазіргі өркениет мүмкін емес. Біз арзан электр қуатына ие болмас едік және барлық жылдам көлік қозғалтқыштарынан айырыламыз. Жылу машиналарының қоршаған ортаға теріс әсері әртүрлі факторлардың әсерінен болады. Біріншіден, отынды жағу кезінде атмосферадан оттегі қолданылады, нәтижесінде ауадағы оттегінің мөлшері біртіндеп азаяды. Екіншіден, отынның жануы атмосфераға көмірқышқыл газының бөлінуімен бірге жүреді. Үшіншіден, көмір мен мұнайды жағу кезінде атмосфера адам денсаулығына зиянды азот пен күкірт қосылыстарымен ластанады. Ал Автомобиль қозғалтқыштары жыл сайын атмосфераға екі-үш тонна – қорғасын шығарады. Қоршаған ортаның ластануын азайту жолдарының бірі-карбюраторлы бензин қозғалтқыштарының орнына автомобильдерде дизельдерді қолдану, олардың отынына Қорғасын қосылыстары қосылмайды. Бензин қозғалтқыштарының орнына электр қозғалтқыштары немесе отын ретінде сутекті пайдаланатын қозғалтқыштар қолданылатын автомобильдердің дамуы перспективалы болып табылады. Атмосфераға зиянды заттардың шығарындылары энергияның табиғатқа әсер етуінің жалғыз жағы емес. Термодинамика заңдарына сәйкес электр және механикалық энергияны өндіру, негізінен, қоршаған ортаға жылудың едәуір мөлшерін шығармай жүзеге асырыла алмайды. Бұл жердегі орташа температураның біртіндеп көтерілуіне әкелмейді. Қоршаған ортаны қорғауға байланысты бағыттардың бірі-энергияны пайдалану тиімділігін арттыру, оны үнемдеу үшін күресу. Владимир облысында 2001 жылы стационарлық және жылжымалы көздер бойынша атмосфералық ауаны қорғау туралы табиғат пайдаланушылардың ақпараты негізінде анықталған атмосфераға ластаушы заттардың жалпы шығарындылары жылына 115.295 мың тоннаны құрады, оның ішінде қатты 7.1% (8.192 мың тонна) газ тәріздес және сұйық 92.9% (107.103 мың тонна) жүктеу/скачать 21,04 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|