Файл: Контрольная работа по дисциплине Введение в профессиональную деятельность Тема студент гр. Тэбз фио принял Эйзлер А. М. Иркутск 2023.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 45
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2, паропроизводительность 10 т/ч при давлении 1,5 Мн/м2. Замена плоских камер отдельными секциями, в которые ввальцовывали по одному ряду труб, позволила повысить давление пара, а с увеличением числа секций, из которых собирался котёл, поверхность нагрева достигла 1400 м2.
В 1893 русский инженер В. Г. Шухов создал водотрубный паровой котел, который состоял из продольного барабана и трубчатых батарей, представляющих собой 2 пучка труб, ввальцованных в плоские стенки коротких цилиндрических камер; в зависимости от числа батарей (от 1 до 5) поверхность нагрева котла могла изменяться от 62 до 310 м2, а паропроизводительность от 1 до 7 т/ч при давлении пара до 1,3 Мн/м2. Конструкцией котла Шухова была разрешена задача унификации отдельных элементов и их размеров.
В начале XX в. появились вертикально-водотрубные котлы, которые за очень короткое время были доведены до высокой степени совершенства. В 1913 паропроизводительность этих котлов не превышала 15 т/ч, а давление пара 1,8 Мн/м2, к 1974 в СССР паропроизводительность их достигла 2500 т/ч при давлении 24 Мн/м2, а в США 4400 т/ч при том же давлении. Вначале вертикально-водотрубные паровые котлы состояли из одного верхнего и одного нижнего барабанов, соединённых пучком прямых труб. Но уже в 20-х гг. XX в. они были полностью вытеснены более надёжными котлами с изогнутыми трубами. Типовой конструкцией в этой группе паровых котлов являлся трёхбарабанный котёл Ленинградского металлического завода (ЛМЗ), выпускавшийся в 30-х гг. XX в. Поверхность нагрева этих котлов была от 650 до 2500 м2, паропроизводительность от 50 до 180 т/ч. Паровой котел был оборудован камерной топкой для сжигания угольной пыли.
Пылеугольные топки внедрявшиеся в те же годы, очень быстро получили чрезвычайно широкое распространение и, с одной стороны, сильно повлияли на развитие конструкций паровых котлов, значительно повысив их паропроизводительность, а с другой — позволили весьма эффективно использовать любые низкосортные местные угли.
Внедрение камерных топок привело к созданию топочных экранов, которые представляют собой испарительные трубы, расположенные на стенах топочной камеры. Первоначально экраны закрывали только часть стен и предназначались для защиты обмуровки от непосредственного воздействия пламени, которое приводило к шлакованию топки и разрушению обмуровки.
Постепенно экраны стали закрывать всё большую часть стен топок
, а современные паровые котлы имеют полностью экранированные топки. Экраны, воспринимающие тепло, излучаемое пламенем и горячими дымовыми газами (радиационные поверхности нагрева), работают более интенсивно, чем кипятильные трубы, находящиеся в зоне более низких температур (конвективные поверхности нагрева). Поэтому поверхность нагрева экранированных котлов значительно меньше, чем у неэкранированных такой же паропроизводительности; в котлах со сплошным экранированием топочной камеры, называемых радиационными котлами, кипятильный пучок почти отсутствует. В 30-е гг. в СССР Л. К. Рамзиным были сконструированы водотрубные котлы с принудительной циркуляцией (прямоточный котёл).
Начнем с того, что еще в семнадцатом веке пар стали рассматривать как средство для привода, проводили с ним всяческие опыты, и лишь только в 1643 году Эванджелистом Торричелли было открыто силовое действие давления пара. Кристиан Гюйгенс через 47 лет спроектировал первую силовую машину, приводившуюся в действие взрывом пороха в цилиндре. Это был первый прототип двигателя внутреннего сгорания. На аналогичном принципе устроена водозаборная машина аббата Отфея. Вскоре Дени Папен решил заменить силу взрыва на менее мощную силу пара. В 1690 году им была построена первая паровая машина, известная также как паровой котел.
Она состояла из поршня, который с помощью кипящей воды перемещался в цилиндре вверх и за счет последующего охлаждения снова опускался – так создавалось усилие. Весь процесс происходил таким образом: под цилиндром, который выполнял одновременно и функцию кипятильного котла, размещали печь; при нахождении поршня в верхнем положении печь отодвигалась для облегчения охлаждения.
Позже два англичанина, Томас Ньюкомен и Коули – один кузнец, другой стекольщик, – усовершенствовали систему путем разделения кипятильного котла и цилиндра и добавления бака с холодной водой. Эта система функционировала с помощью клапанов или кранов – одного для пара и одного для воды, которые поочередно открывались и закрывались. Затем англичанин Бэйтон перестроил клапанное управление в подлинно тактовое.
Машина Ньюкомена вскоре стала известна повсюду и, в частности, была усовершенствована, разработанной Джеймсом Уаттом в 1765 году системой двойного действия. Теперь паровая машина оказалась достаточно завершенной для использования в транспортных средствах, хотя из-за своих размеров лучше подходила для стационарных установок. Уатт предложил свои изобретения и в промышленности; он построил также машины для текстильных фабрик.
Первая паровая машина, используемая в качестве средства передвижения, был изобретена французом Николя Жозефом Куньо, инженером и военным стратегпм-любителем. В 1763 или 1765 году он создал автомобиль, который мог перевозить четырех пассажиров при средней скорости 3,5 и максимальной – 9,5 км/час. За первой попыткой последовала вторая – появился автомобиль для транспортировки орудий. Испытывался он, естественно, военными, но из-за невозможности продолжительной эксплуатации (непрерывный цикл работы новой машины не превышал 15 минут) изобретатель не получил поддержки властей и финансистов. Между тем в Англии совершенствовалась паровая машина. После нескольких безуспешных, базировавшихся на машине Уаттa попыток Мура, Вильяма Мердока и Вильяма Саймингтона, появилось рельсовое транспортное средство Ричарда Тревисика, созданное по заказу Уэльской угольной шахты. В мир пришел активный изобретатель: из подземных шахт он поднялся на землю и в 1802 году представил человечеству мощный легковой автомобиль, достигавший скорости 15 км/час на ровной местности и 6 км/час на подъеме.
Приводимые в движение паром транспортные средства все чаще использовались и в США: Натан Рид в 1790 году удивил жителей Филадельфии своей моделью парового автомобиля. Однако еще больше прославился его соотечественник Оливер Эванс, который спустя четырнадцать лет изобрел автомобиль-амфибию. После наполеоновских войн, во время которых «автомобильные эксперименты» не проводились, вновь началась работа над изобретением и усовершенствованием паровой машины. В 1821 году ее можно было считать совершенной и достаточно надежной. С тех пор каждый шаг вперед в сфере приводимых в движение паром транспортных средств определенно способствовал развитию будущих автомобилей.
В 1825 году сэр Голдсуорт Гарни на участке длиной 171 км от Лондона до Бата организовал первую пассажирскую линию. При этом он использовал запатентованную им карету, имевшую паровой двигатель. Это стало началом эпохи скоростных дорожных экипажей, которые, однако, исчезли в Англии, но получили широкое распространение в Италии и во Франции. Подобные транспортные средства достигли наивысшего развития с появлением в 1873 году «Реверанса» Амедэ Балле весом 4500 кг и «Манселя» – более компактного, весившего чуть более 2500 кг и достигавшего скорости 35 км/час. Оба были предвестниками той техники исполнения, которая стала характерной для первых «настоящих» автомобилей. Несмотря на большую скорость
кпд паровой машины был очень маленький. Болле был тем, кто запатентовал первую хорошо действующую систему рулевого управления, он так удачно расположил управляющие и контрольные элементы, что мы и сегодня это видим на приборном щитке.
Несмотря на грандиозный прогресс в области создания двигателя внутреннего сгорания, сила пара все еще обеспечивала более равномерный и плавный ход машины и, следовательно, имела много сторонников. Как и Болле, который построил и другие легкие автомобили, например Rapide в 1881 году со скоростью движения 60 км/час, Nouvelle в 1873 году, которая имела переднюю ось с независимой подвеской колес, Леон Шевроле в период между 1887 и 1907 годами запустил несколько автомобилей с легким и компактным парогенератором, запатентованным им в 1889 году. Компания De Dion-Bouton, основанная в Париже в 1883 году, первые десять лет своего существования производила автомобили с паровым двигателями и добилась при этом значительного успеха – ее автомобили выиграли гонки Париж-Руан в 1894 году.
Успехи компании Panhard et Levassor в использовании бензина привели, однако, к тому, что и De Dion перешел на двигатели внутреннего сгорания. Когда братья Болле стали управлять компанией своего отца, они сделали то же самое. Затем и компания Chevrolet перестроила свое производство. Автомобили с паровыми двигателями все быстрее и быстрее исчезали с горизонта, хотя в США они использовались еще до 1930 года. На этом самом моменте и прекратилось производство и изобретение паровых машин.
Общие тенденции развития теплоэнергетики 19-20 вв
Эволюция машинного производства в течение XIX в. проходила под знаком постоянно усиливавшейся капиталистической концентрации производства, сопровождавшейся технической концентрацией. Последняя выражается прежде всего в укрупнении производственных единиц машинного производства - заводов и фабрик. Отсюда возникают два основных требования, предъявляющихся к силовым фабрично-заводским установкам: увеличение единичной мощности теплосиловых установок и увеличение их экономичности. Эти два требования, выражавшие главную тенденцию развития теплоэнергетики в течение XIX в., вызвали существенное изменение единичной мощности и экономичности теплосиловых установок. Единичная мощность теплосиловых установок возросла с 10 - 20 до 10 000-15 000 л. с. Экономический к. п. д. вырос от среднего значения порядка 5% до 15%. Приведенные изменения мощности и экономичности явились неизбежным следствием быстрого роста энергопотребления в течение XIX в.
Рост установленной мощности паровых двигателей выразился громадным числом: в 20 000 раз (с 6 000 л. с. в 1800 г. до 120 000 000 л. с. в 1900 г.). Такой рост был бы немыслим без увеличения единичной мощности машин, возросшей в среднем в 1000 раз. Увеличение единичной мощности двигателей сопровождалось ростом экономичности, поскольку крупные единицы, как правило, экономичнее маломощных. Всемерное увеличение к. п. д. приобрело исключительное значение, так как даже при повысившейся втрое экономичности теплосиловых установок мировое потребление топлива к концу XIX в. оценивалось уже суммой в 7 млрд. руб. золотом. Особое значение имело повышение к. п. д. двигателей для транспортных установок. «Это условие (т. е. расход топлива – Авт.), – писал М. Хотинский, автор книги «История машины, пароходов и паровозов», изданной в 1853 г., – необычайно важно в отношении вопроса о пароходстве, одним из главных стеснений которого было огромное количество угля, которым должно запасаться для продолжительных плаваний через океан. Известно, что пароходы, плавающие через Атлантический океан в Америку, потребляют в каждый рейс около 26 000 пудов угля...».
Требования транспортных установок являлись весьма существенными вследствие их преобладавшей доли в потреблении энергии. Следует заметить, что в настоящее время в связи с громадным ростом автомобильного транспорта и авиации, доля транспорта в энергобалансе остается высокой, составляя около 40% всей потребляемой механической энергии.
Обе главные тенденции развития теплосиловых установок – увеличение единичной мощности и повышение к. п. д. – проявлялись по-разному в двух основных агрегатах теплосиловых установок XIX в.: паровых котлах и паровых машинах. Поэтому целесообразно рассмотреть более подробно процесс развития этих агрегатов.
Экономический к. п. д. показывает отношение полезной работы вала теплового двигателя к теплу, внесенному в топки котлов, занесенных в соответствующих единицах.
Наша страна сделала большой прорыв в развитии теплоэнергетики, став одним из крупнейших в мире рынков тепловой и электрической энергии. Благодаря относительно свободному территориальному размещению ТЭС, а также совершенствованию их структуры производства электроэнергии, ввода более экономичного оборудования, повышения эффективности теплофикации мы смогли улучшить основные параметры тепловой экономичности ТЭС. Например, температура пара по сравнению с 1913 годом возросла с 300 до 565° С, соответственно увеличилось и значение кпд до 40%, уменьшился расход условного топлива с 710г/(кВт*ч) до 319г/(кВт*ч), значение мощности крупнейшей тепловой электростанции России - Сургутской ГРЭС-2 достигло 4800 МВт.
В 1893 русский инженер В. Г. Шухов создал водотрубный паровой котел, который состоял из продольного барабана и трубчатых батарей, представляющих собой 2 пучка труб, ввальцованных в плоские стенки коротких цилиндрических камер; в зависимости от числа батарей (от 1 до 5) поверхность нагрева котла могла изменяться от 62 до 310 м2, а паропроизводительность от 1 до 7 т/ч при давлении пара до 1,3 Мн/м2. Конструкцией котла Шухова была разрешена задача унификации отдельных элементов и их размеров.
В начале XX в. появились вертикально-водотрубные котлы, которые за очень короткое время были доведены до высокой степени совершенства. В 1913 паропроизводительность этих котлов не превышала 15 т/ч, а давление пара 1,8 Мн/м2, к 1974 в СССР паропроизводительность их достигла 2500 т/ч при давлении 24 Мн/м2, а в США 4400 т/ч при том же давлении. Вначале вертикально-водотрубные паровые котлы состояли из одного верхнего и одного нижнего барабанов, соединённых пучком прямых труб. Но уже в 20-х гг. XX в. они были полностью вытеснены более надёжными котлами с изогнутыми трубами. Типовой конструкцией в этой группе паровых котлов являлся трёхбарабанный котёл Ленинградского металлического завода (ЛМЗ), выпускавшийся в 30-х гг. XX в. Поверхность нагрева этих котлов была от 650 до 2500 м2, паропроизводительность от 50 до 180 т/ч. Паровой котел был оборудован камерной топкой для сжигания угольной пыли.
Пылеугольные топки внедрявшиеся в те же годы, очень быстро получили чрезвычайно широкое распространение и, с одной стороны, сильно повлияли на развитие конструкций паровых котлов, значительно повысив их паропроизводительность, а с другой — позволили весьма эффективно использовать любые низкосортные местные угли.
Внедрение камерных топок привело к созданию топочных экранов, которые представляют собой испарительные трубы, расположенные на стенах топочной камеры. Первоначально экраны закрывали только часть стен и предназначались для защиты обмуровки от непосредственного воздействия пламени, которое приводило к шлакованию топки и разрушению обмуровки.
Постепенно экраны стали закрывать всё большую часть стен топок
, а современные паровые котлы имеют полностью экранированные топки. Экраны, воспринимающие тепло, излучаемое пламенем и горячими дымовыми газами (радиационные поверхности нагрева), работают более интенсивно, чем кипятильные трубы, находящиеся в зоне более низких температур (конвективные поверхности нагрева). Поэтому поверхность нагрева экранированных котлов значительно меньше, чем у неэкранированных такой же паропроизводительности; в котлах со сплошным экранированием топочной камеры, называемых радиационными котлами, кипятильный пучок почти отсутствует. В 30-е гг. в СССР Л. К. Рамзиным были сконструированы водотрубные котлы с принудительной циркуляцией (прямоточный котёл).
Начнем с того, что еще в семнадцатом веке пар стали рассматривать как средство для привода, проводили с ним всяческие опыты, и лишь только в 1643 году Эванджелистом Торричелли было открыто силовое действие давления пара. Кристиан Гюйгенс через 47 лет спроектировал первую силовую машину, приводившуюся в действие взрывом пороха в цилиндре. Это был первый прототип двигателя внутреннего сгорания. На аналогичном принципе устроена водозаборная машина аббата Отфея. Вскоре Дени Папен решил заменить силу взрыва на менее мощную силу пара. В 1690 году им была построена первая паровая машина, известная также как паровой котел.
Она состояла из поршня, который с помощью кипящей воды перемещался в цилиндре вверх и за счет последующего охлаждения снова опускался – так создавалось усилие. Весь процесс происходил таким образом: под цилиндром, который выполнял одновременно и функцию кипятильного котла, размещали печь; при нахождении поршня в верхнем положении печь отодвигалась для облегчения охлаждения.
Позже два англичанина, Томас Ньюкомен и Коули – один кузнец, другой стекольщик, – усовершенствовали систему путем разделения кипятильного котла и цилиндра и добавления бака с холодной водой. Эта система функционировала с помощью клапанов или кранов – одного для пара и одного для воды, которые поочередно открывались и закрывались. Затем англичанин Бэйтон перестроил клапанное управление в подлинно тактовое.
Машина Ньюкомена вскоре стала известна повсюду и, в частности, была усовершенствована, разработанной Джеймсом Уаттом в 1765 году системой двойного действия. Теперь паровая машина оказалась достаточно завершенной для использования в транспортных средствах, хотя из-за своих размеров лучше подходила для стационарных установок. Уатт предложил свои изобретения и в промышленности; он построил также машины для текстильных фабрик.
Первая паровая машина, используемая в качестве средства передвижения, был изобретена французом Николя Жозефом Куньо, инженером и военным стратегпм-любителем. В 1763 или 1765 году он создал автомобиль, который мог перевозить четырех пассажиров при средней скорости 3,5 и максимальной – 9,5 км/час. За первой попыткой последовала вторая – появился автомобиль для транспортировки орудий. Испытывался он, естественно, военными, но из-за невозможности продолжительной эксплуатации (непрерывный цикл работы новой машины не превышал 15 минут) изобретатель не получил поддержки властей и финансистов. Между тем в Англии совершенствовалась паровая машина. После нескольких безуспешных, базировавшихся на машине Уаттa попыток Мура, Вильяма Мердока и Вильяма Саймингтона, появилось рельсовое транспортное средство Ричарда Тревисика, созданное по заказу Уэльской угольной шахты. В мир пришел активный изобретатель: из подземных шахт он поднялся на землю и в 1802 году представил человечеству мощный легковой автомобиль, достигавший скорости 15 км/час на ровной местности и 6 км/час на подъеме.
Приводимые в движение паром транспортные средства все чаще использовались и в США: Натан Рид в 1790 году удивил жителей Филадельфии своей моделью парового автомобиля. Однако еще больше прославился его соотечественник Оливер Эванс, который спустя четырнадцать лет изобрел автомобиль-амфибию. После наполеоновских войн, во время которых «автомобильные эксперименты» не проводились, вновь началась работа над изобретением и усовершенствованием паровой машины. В 1821 году ее можно было считать совершенной и достаточно надежной. С тех пор каждый шаг вперед в сфере приводимых в движение паром транспортных средств определенно способствовал развитию будущих автомобилей.
В 1825 году сэр Голдсуорт Гарни на участке длиной 171 км от Лондона до Бата организовал первую пассажирскую линию. При этом он использовал запатентованную им карету, имевшую паровой двигатель. Это стало началом эпохи скоростных дорожных экипажей, которые, однако, исчезли в Англии, но получили широкое распространение в Италии и во Франции. Подобные транспортные средства достигли наивысшего развития с появлением в 1873 году «Реверанса» Амедэ Балле весом 4500 кг и «Манселя» – более компактного, весившего чуть более 2500 кг и достигавшего скорости 35 км/час. Оба были предвестниками той техники исполнения, которая стала характерной для первых «настоящих» автомобилей. Несмотря на большую скорость
кпд паровой машины был очень маленький. Болле был тем, кто запатентовал первую хорошо действующую систему рулевого управления, он так удачно расположил управляющие и контрольные элементы, что мы и сегодня это видим на приборном щитке.
Несмотря на грандиозный прогресс в области создания двигателя внутреннего сгорания, сила пара все еще обеспечивала более равномерный и плавный ход машины и, следовательно, имела много сторонников. Как и Болле, который построил и другие легкие автомобили, например Rapide в 1881 году со скоростью движения 60 км/час, Nouvelle в 1873 году, которая имела переднюю ось с независимой подвеской колес, Леон Шевроле в период между 1887 и 1907 годами запустил несколько автомобилей с легким и компактным парогенератором, запатентованным им в 1889 году. Компания De Dion-Bouton, основанная в Париже в 1883 году, первые десять лет своего существования производила автомобили с паровым двигателями и добилась при этом значительного успеха – ее автомобили выиграли гонки Париж-Руан в 1894 году.
Успехи компании Panhard et Levassor в использовании бензина привели, однако, к тому, что и De Dion перешел на двигатели внутреннего сгорания. Когда братья Болле стали управлять компанией своего отца, они сделали то же самое. Затем и компания Chevrolet перестроила свое производство. Автомобили с паровыми двигателями все быстрее и быстрее исчезали с горизонта, хотя в США они использовались еще до 1930 года. На этом самом моменте и прекратилось производство и изобретение паровых машин.
Общие тенденции развития теплоэнергетики 19-20 вв
Эволюция машинного производства в течение XIX в. проходила под знаком постоянно усиливавшейся капиталистической концентрации производства, сопровождавшейся технической концентрацией. Последняя выражается прежде всего в укрупнении производственных единиц машинного производства - заводов и фабрик. Отсюда возникают два основных требования, предъявляющихся к силовым фабрично-заводским установкам: увеличение единичной мощности теплосиловых установок и увеличение их экономичности. Эти два требования, выражавшие главную тенденцию развития теплоэнергетики в течение XIX в., вызвали существенное изменение единичной мощности и экономичности теплосиловых установок. Единичная мощность теплосиловых установок возросла с 10 - 20 до 10 000-15 000 л. с. Экономический к. п. д. вырос от среднего значения порядка 5% до 15%. Приведенные изменения мощности и экономичности явились неизбежным следствием быстрого роста энергопотребления в течение XIX в.
Рост установленной мощности паровых двигателей выразился громадным числом: в 20 000 раз (с 6 000 л. с. в 1800 г. до 120 000 000 л. с. в 1900 г.). Такой рост был бы немыслим без увеличения единичной мощности машин, возросшей в среднем в 1000 раз. Увеличение единичной мощности двигателей сопровождалось ростом экономичности, поскольку крупные единицы, как правило, экономичнее маломощных. Всемерное увеличение к. п. д. приобрело исключительное значение, так как даже при повысившейся втрое экономичности теплосиловых установок мировое потребление топлива к концу XIX в. оценивалось уже суммой в 7 млрд. руб. золотом. Особое значение имело повышение к. п. д. двигателей для транспортных установок. «Это условие (т. е. расход топлива – Авт.), – писал М. Хотинский, автор книги «История машины, пароходов и паровозов», изданной в 1853 г., – необычайно важно в отношении вопроса о пароходстве, одним из главных стеснений которого было огромное количество угля, которым должно запасаться для продолжительных плаваний через океан. Известно, что пароходы, плавающие через Атлантический океан в Америку, потребляют в каждый рейс около 26 000 пудов угля...».
Требования транспортных установок являлись весьма существенными вследствие их преобладавшей доли в потреблении энергии. Следует заметить, что в настоящее время в связи с громадным ростом автомобильного транспорта и авиации, доля транспорта в энергобалансе остается высокой, составляя около 40% всей потребляемой механической энергии.
Обе главные тенденции развития теплосиловых установок – увеличение единичной мощности и повышение к. п. д. – проявлялись по-разному в двух основных агрегатах теплосиловых установок XIX в.: паровых котлах и паровых машинах. Поэтому целесообразно рассмотреть более подробно процесс развития этих агрегатов.
Экономический к. п. д. показывает отношение полезной работы вала теплового двигателя к теплу, внесенному в топки котлов, занесенных в соответствующих единицах.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Наша страна сделала большой прорыв в развитии теплоэнергетики, став одним из крупнейших в мире рынков тепловой и электрической энергии. Благодаря относительно свободному территориальному размещению ТЭС, а также совершенствованию их структуры производства электроэнергии, ввода более экономичного оборудования, повышения эффективности теплофикации мы смогли улучшить основные параметры тепловой экономичности ТЭС. Например, температура пара по сравнению с 1913 годом возросла с 300 до 565° С, соответственно увеличилось и значение кпд до 40%, уменьшился расход условного топлива с 710г/(кВт*ч) до 319г/(кВт*ч), значение мощности крупнейшей тепловой электростанции России - Сургутской ГРЭС-2 достигло 4800 МВт.