Беседы о физике и технике (Глухов, Камышанченко) - страница 3
В середине XX В. В результате быстрого развития более экономичных локомотивов — тепловозов и электровозов — производство паровозов стало сокращаться и в нашей стране было полностью прекращено в 1957 г.
Рис. 3. Последний советский паровоз ФД (1957)
ПОЧЕМУ ТАК НЕВЕЛИК КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВЫХ МАШИН?
Для работы тепловых машин необходимо существование нагревателя и холодильника, при этом из законов термодинамики следует, что КПД = (Q>1 — Q>2)/Q>1. Здесь Q>1 — затраченная теплота, Q>2 — теплота, использованная для совершения полезной работы. Для максимального коэффициента полезного действия идеальной тепловой машины КПД = (Т>1 — Т>2)/Т>1 где Т>1 и Т>2 — температуры нагревателя и холодильника соответственно.
Из последнего соотношения следует, что увеличения КПД можно достичь увеличением разности температур нагревателя и холодильника.
Другой путь увеличения КПД тепловых двигателей связан с устранением конструктивных недостатков, свойственных каждому типу машин (применение теплоизоляции котлов и цилиндров, многократного расширения, использование перегретого пара, повышение давления пара при впуске и понижение при выпуске, уменьшение потерь на трение и т. д.).
КОНЕЧНО ЖЕ, УЧЕНЫЕ И ИНЖЕНЕРЫ ПОПЫТАЛИСЬ СОЗДАТЬ БОЛЕЕ СОВЕРШЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ?
Первый путь увеличения КПД парового двигателя — увеличение разности температур котла и холодильника — привел конструкторскую мысль к идее применения двигателей другого типа — двигателей внутреннего сгорания.
Наиболее распространенными двигателями внутреннего сгорания являются поршневые двигатели: карбюраторные и дизели. О том, как работают двигатели внутреннего сгорания, мы поговорим чуть позже. Сейчас же, забегая вперед, скажем об их экономичности.
Карбюраторные двигатели работают обычно на высококачественном бензине, тогда как дизели — на относительно недорогом жидком топливе, являющемся грубой фракцией перегонки нефти. Более высокий КПД дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями, а также важнейший в настоящее время ресурсосберегающий фактор (наиболее полное использование всех продуктов переработки естественных запасов сырья) обусловили их более широкое применение на транспорте, электростанциях, в тракторах.
Если КПД бензиновых двигателей не превышает 30 %, то для дизеля он достигает 35–40 %. Эти обстоятельства привели к тому, что 25 советских автозаводов, выпускающих свыше 300 моделей автомобилей, к концу одиннадцатой пятилетки поставляли народному хозяйству каждый третий автомобиль, оснащенный дизельным двигателем (в 1,8 раза больше, чем в 1980 г.). А это миллионы тонн сбереженного топлива!