История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
заимствован отдельный конденсатор, от второго-двойное расширение пара
последовательно в двух цилиндрах (ЦВД и ЦНД).
Потребность в увеличении числа оборотов исходила не только от
"внутренних" побуждений к увеличению к. п. д.; налицо имелся и "внешний"
стимул: рост числа оборотов технологических машин, двигателей
транспортных установок. От балансира стали решительно отказываться. При-
Рнс. ЗДв.^Баланснрная машина Корлисса 2 500 л. с. на^Филадельфий-ской
выставке в 1876 г.
170
мененный в Нескольких конструкциях паровозов, он сразу же оказался
неудобным и немедленно исчез- Позднее от балансира отказались и в судовых
машинах. Дольше всего он продержался в стационарных установках. "Потолок"
балансира был продемонстрирован в Филадельфии (США) во время выставки
1876 г. (рис. 3-18). Балансирная машина громадной по тому времени
мощности в 2 500 л. с. была сконструирована известным американским
конструктором Корлиссом. Корлисс достиг максимального значения
т
цнд
])[
Т -Р " 1(1 I
11
г г ч V 1Ц_
цвд u
Рис. 3-19. Схема расположения цилиндров н вала машин компаунд 1 и тандем
2.
к. п. д., возможного при современных ему условиях, но не
увидел "завтрашнего дня" техники. Его машины, рассчитанные на насыщенный
пар и небольшое число оборотов, не были в. состоянии следовать за
основной тенденцией развития паротехники: парораспределительные краны
Кор-лисса не могли работать при перегретом паре, а балансир- при
повышенном числе оборотов.
Отказ от балансира и многократное расширение пара в нескольких цилиндрах
обусловили возникновение новых конструктивных форм в паровых двигателях-
Двигатели Двукратного расширения стали оформляться или в виде компаунд-
машин с углом заклинения между кривошипами 90° (рис. 3-19,1), или в виде
тандем-машин, в которых оба поршня насажены на общий шток и работают на
один кривошип (рис. 3-19,2). Кривошипы машин тройного расширения стали
заклинивать под углом 120°. Разбивка мощности на ряд цилиндров повлекла
за собой повышение
171
200
150
| 50.
К- rt. д. за Счет исполйзовйния высокого перепада давлений! и уменьшения
теплообмена между паром и стенками ци-1 линдров. Эта мера была полезна
также для улучшения динамики двигателя, уравновешивания движущихся масс и
способствовала дальнейшему увеличению числа оборотов валов двигателей.
Большое значение для повышения к. п. д. паровых двигателей имело
применение с середины XIX в. перегрева пара, на эффект которого еще в 30-
х годах указывал французский ученый Г. А. Гирн.
Однако и до применения перегрева пара экономичность
паросиловых установок неуклонно возрастала, как это видно из кривой роста
производительности на единицу затраченного топлива, представленной на
рис. 3-20. Кривая обобщает данные
'большого числа испытанных установок в виде усредненного значения
чаропроизво-дительности; у лучших установок производительность была ¦ на
50-80% выше.
За вторую половину
XIX в. сложились в основном все конструктивные формы паровых поршневых
двигателей, за исключением прямоточного, предложенного немецким
профессором
Штумпфом в 1908 г. Были разработаны конструкции
Смесительных и поверхностных конденсаторов. Первые, как не требующие
дополнительного места, получили преимущественное распространение в
установках ла
речных судах (с неограниченным запасом пресной во-
ды). Были сконструированы три принципиально различные системы
парораспределительных органов: золотники, краны, клапаны, оказавшиеся
более или менее целесообразными для применения в конкретных двигателях в
зависимости от числа оборотов, температуры! пара, режима работы и т. п.
Были предложены разнообразные системы парораспределительных и реверсивных
механизмов и методы их расчета. Разработка конструкций кривошипно-
шатунного механизма, уплотнений, смазочных и охлаждаю-172 .
1820
1830 Ш
Годы
Рис. 3-20. Повышенна удельной производительности паросиловых устанозок в
первой половине XIX в.
щих систем, регулирования, использующего центробежные и инерционные
усилия и т. п., имела громадное значение ие только для развития паровых
двигателей. Она явилась подготовкой расчетного, конструктивного и
технологического материала для освоения в будущем новых типов тепловых
двигателей: паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания.
Требования на универсальный двигатель с вращательным движением вала,
стимулируя работу изобретателей паровых машин, способствовали
использованию не только аккумулирования и сум-. мирования, но и роторного
принципа. Время осуществления 'этого принципа наиболее целесообразным
методом использования кинетической энергии пара еще не наступило, так как
это было связано с необходимостью освоения крайне высоких чисел оборотов
(тысячи и десятки тысяч в минуту). Поэтому изобретатели делали попытки
осуществить роторный принцип в конструкции двигателя с использованием
потенциальной энергии пара. Такие двигатели называли "коловратными
машинами",
"Крыльчатка" коловратных двигателей (рис. 3-21) представляет собой
