Горизонты науки и техники - Бестужев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Основные возможные направления исследований в области энергетики показаны в таблице, помещенной на фиг. 2. Вертикальные столбцы составлены несколько произвольно, здесь перечислены основные научные дисциплины, в то время как в горизонтальных графах показаны виды энергии, развитие которых зависит от достижений в конкретных научных дисциплинах. Точками отмечены исследования, которые могут привести к техническим и технологическим усовершенствованиям.
Изучение таблицы позволяет сделать интересный вывод: почти все виды энергетики во многом зависят от усовершенствования конструкций приборов и обору-
132
дования, в то время как эта область находится в печальном забвении на инженерных факультетах учебных заведений. Из таблицы также видно, что научно-цссле-довательские и опытно-конструкторские работы в области энергетики могут представлять интерес одновременно для многих потребителей. Например, исследования свойств материалов имеют также большое значение для отраслей промышленности, занятых добычей угля, нефти, газа, сланцев и урана; изучение явлений переноса представляет интерес для двигателей внутреннего сгорания, термоэлектрических и термоэлектронных преобразователей, газовых турбин, топливных элементов, преобразователей солнечной энергии и магнитогид-родинамических генераторов. Такая универсальность должна особенно заинтересовать те страны, отрасли промышленности или научно-исследовательские институты, которые хотят получить максимальные выгоды при минимальных затратах на научные изыскания и разработки в области энергетики.
Результаты военных и космических исследований можно использовать в мирной энергетике. Исследования, предпринятые для разработки ядерных бомб, привели к появлению атомных электростанций. Исследования и работы по созданию водородных бомб способствовали нашему пониманию физики плазмы и магнитогидродинамики. В экспериментальных магнито-гидродинамических электрогенераторах используются электромагниты с криогенным охлаждением, они не имеют подвижных деталей и могут работать на дешевом топливе. На протяя^ении последующих десятилетий появится новая область применения физики плазмы и магнитогидродинамики — силовые электрогенераторы на управляемой термоядерной реакции. Космические исследования ускорили прогресс в области термоэлектричества: теперь мояшо конструировать бесшумные и экономичные термоэлектрические холодильники и установки для кондиционирования воздуха. Такое техническое новшество позволит кондиционировать воздух в старых научных корпусах без установки дополнительного электросилового оборудования.
Военные и космические силовые системы составляют ваяшую часть общей энергетики. Но, так как для военного и космического применения преобразователи
133
Применение
f і III fttf I iHHlti її I И Ulli Il І ! І щ і І І !І! І I I His І ! t 11 * J * І * ї S 8 1 І ! І І § І klaffe І 13 H till! і І
9 9 * 9 9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 • 9 • Поверхностные явления
9 9 9 9 • 9 9 9 Электрохимия
9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 • 9 9 Кинетика
9 9 9 • 9 9 9 • • 9 9 9 • 9 9 9 химия и физика материалов
9 9 9 9 9 9 9 9 9 Физика топлив
9 9 • • 9 9 9 Нриогеника и сверхпроводимость
9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 9 9 Механические свойства материалов
9 • 9 • • 9 9 9 9 9 9 Анализ систем
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 • 9 9 9 9 Явления переноса
9 9 9 9 9 9 • • 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 • 9 9 9 9 • • • • 9 конструирование оборудования
9 9 • 9 9 9 9 9 • 9 9 9 9 • 9 9 9 9 Техника безопасности
9 9 • 9 9 9 9 • • • • 9 геология и георизика
энергии проектируются так, чтобы получить максимальную мощность при минимальном объеме, они сильно отличаются от стационарных энергосиловых установок, обеспечивающих электроэнергией мирные отрасли. Анализ плотности энергии для преобразователей, основанных на сжигании химических топлив, показал, что в паровых машинах плотность получаемой энергии на литр объема составляет 1 кет, в то время как в двигателях: внутреннего сгорания она может быть в сто раз больше. Турбореактивные двигатели могут иметь плотность энергии около 1 Мет на литр объема, в то время как ракетные двигатели, работающие на жидком водороде и жидком кислороде, при точно таком же объеме камеры сгорания обладают в сто раз большей мощностью.
Дальнейшее усовершенствование устройств, работающих на сжигании химических топлив, возможно после изучения взрывов газообразных смесей, причем лабораторные эксперименты показывают, что здесь достигаются плотности энергии до 10 Мет на литр объема.
Широко применяемые сейчас химические ракеты обладают высоким отношением тягового усилия к массе при низком удельном импульсе. К другой подгруппе относятся двигательные устройства, использующие в качестве рабочей среды плазму. Эти двигатели имеют сравнительно низкое отношение тягового усилия к массе при высоком удельном импульсе, что делает их особенно удобными для применения на больших высотах или в космическом пространстве. Громадный интерес вызвали бы устройства с высокой удельной мощностью, но их в настоящее время мы еще плохо себе представляем.
