История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
исслеД°ваиия лансе заводов и фабрик, началось все более и
Яств рабочих тел более глубокое исследование паровых дви-Не гателей. В
начальный период эти исследования,
Лнсьмевшне теоретической базы для возможных обобщений, завершали.
Установлением чисто эмпирических правил и формул, как, напри-j "Расход
угля на Т 800 ходов машины равен произведению из объ-Остория
энергетической техники. 193
ём'а цилиндра в кубических футах на давление На ЦсфШёнь в фунтам на
квадратный дюйм". Здесь отражена практика работы пароатмосфер. ных
установок с единым для них давлением пара порядка 1 ата и числом ходов
поршня около 15 в минуту. С повышением давления пара и числа оборотов
избыточное давление и скорость поршня входят в состав эмпирической
формулы для определения мощности в уже установленной единице-лошадиной
силе: "Умножить разность 0,6 избыточного давления в котле и 0,4
атмосферного давления на квадрат диаметра цилиндра и на скорость поршня,
затем разделить на 45 000; в результате будет мощность в л. с." В течение
длительного времени применялась рекомендованная для судовых двигателей
английским адмиралтейством формула для определения так называемой
"номинальной" мощности: *
D2v
Шол- с¦'
выраженной в зависимости только от диаметра цилиндра и скорости поршня.
Для локомобилей с относительно одинаковым числом оборотов -формула
номинальной мощности была еще проще:
D2
С развитием паровых двигателей и расширением диапазона приме- I нявшнхся
давлений и скоростей поршня, с введением машин многократного расширения и
первыми опытами применения перегрева пара расхождения между расчетной
номинальной мощностью и действительной (индикаторной) стали совершенно
неприемлемыми. Все острее начала ощущаться потребность в знании свойств
рабочего тела - водяного пара. Исследования водяного пара, выполнявшиеся
ранее вне связи с потребностями практики (Д. Папен, определивший в 1691
г. зависимость температуры парообразования от давления; Циглер, в 1759 г.
уточнивший данные Папена), перестали быть единичными, когда возник
практический интерес к свойствам водяного пара. Этот интерес побудил
Уатта совместно с Д. Влеком провести работу, в результате которой было
найдено отношение объема насыщенного пара к объему воды при 1 ата (1 800)
и построены достаточно точные кривые зависимости между давлением и
температурой водяного пара от 0° С и 1 ата Д° 100° С в соответствии с
потребностями паротехнической практики того времени.
Пар как рабочее тело все шире распространяющихся паровых двигателей начал
привлекать к себе внимание ученых. Бетанкур (1792 г.), Прони (1796 г.),
Робисон (1822 г.), Тредгольд (1838 г.) и другие ученые исследуют и
уточняют сведения о свойствах водяного пара с определенной целью лучшего
понимания процессов, происходящих в паросиловых установках.
Первая четверть XIX в. характеризуется значительным расширь нием познаний
о свойствах рабочих тел и главным образом водяного пара. Ряд физиков -
Дж. Дальтон, JI. Ж. Гей-Люссак, П. Л. Дюлонг. А. Т. Лти, Ф. Д. Араго -
проводит достаточно точные измерения, да-?1'' ко выходя за пределы
параметров, применявшихся в практике (оТ '/бб1 до 24 ата). Исследования
свойств пара были дополнены исследо-ваниями газов, причем ряд ученых
пришел к широким научным обобщениям: Гей-Люссак определил коэффициент
расширения газов, ДалЬ' тон открыл закон газовых смесей, Авагадро в 1811
г. разработал гип°'
194
i
V о равном числе молекул в равных объемах газа при равных -условиях
Гипотеза Авогадро, снова выдвинутая в работах Жерара в (184Йг.,
вкладывала основы атомной химии и подготавливала данные для последующего
утверждения молекулярно-кинетической теории тепла.
В 40-х годах XIX в. паровые машины начали играть настолько существенную
роль в производстве, что французское правительство предприняло обширные
опыты по определению ряда величин, исполь-зуемнх при тепловых расчетах,
поручив проведение этих опытов физику А. В. Реньо.
Работы Реньо составили три больших тома, в которых были изложены
результаты исследований по термометрии, по отклонению свойств ¦реальных
газов от законов Бойля - Мариотта и Гей-Люссака, по теплоемкости газов.
Но основное содержание работ относилось к исследованию свойств водяного
пара, для которого были найдены плотность жидкости при разных
температурах, давление и плотность насыщенного пара, теплота жидкости и
теплота парообразования, а также (в небольшом интервале) свойства
перегретого пара.
Исследования Реньо были дополнены опытами Г. А. Гирна, исследовавшего ряд
свойств насыщенного водяного пара. Гирн впервые ввел понятие о
паросодержании или степени сухости водяного пара. Теплота парообразования
рассматривалась им состоящей из двух частей: внутренней, связанной с
работой разъединения молекул в процессе Образования пара, и внешней,
идущей на совершение работы расширения в процессе парообразования. Исходя
из подобного рассмотрения полного процесса парообразования, Р. Клаузиус
