"КПД как у паровоза"

dralexandra — 20.11.2023 Это устойчивое выражение, которое используют, когда хотят подчеркнуть крайнюю неэффективность какого-либо аппарата, будь это хоть система управления предприятием или государством. А в том, что устройства с паровым котлом крайне неэффективны, мало кому приходит в голову сомневаться - ведь у паровозов КПД не превышал 8 %, а обычно составлял 4 %, как известно. Потому они и были заменены тепловозами и электровозами.
И почему-то люди не задумываются, что по сей день более 60% всей электроэнергии в мире вырабатывается на ТЭС, ещё 17% - на АЭС. Где установлены... паровые котлы. А потом уже эта электроэнергия используется на производстве, в бытовой технике, для освещения, ею заряжают аккумуляторные батареи пресловутых электромобилей. Причём, имеются потери при её передаче и использовании - в двигателях, разнообразных технологических процессах, осветительных приборах. Так что, 92 % ресурсов теряется ещё на ТЭС и АЭС??
Конечно, нет. Дело в том, что, в паровозах XIX и начала XX века использовался паровой двигатель, выпускающий в атмосферу как отработанный пар, так и нагретый газ, и не слишком совершенный сам по себе. На ТЭС давно уже используются два цикла работы тепловой машины: цикл Карно, где рабочим телом является водяной пар, и цикл Ренкина, где рабочим телом является газ. Упрощённая схема парогенераторной установки выглядит так:


В результате КПД ТЭС, которая работает исключительно на выработку электроэнергии, составляет около 50 %. Но они сейчас редко так работают. Если тёплую воду не сливать в реку, а использовать для обогрева помещений, теплиц, в каких-то технологических процессах, то КПД оказывается более 60 %, а если использовать ещё и отработанный газ, то можно достигнуть и общего КПД в 90 %, как бывает в наиболее современных газотурбинных электростанциях.

Почему я начала с паровозов и зачем всё это рассказывала? В продолжение к предыдущему посту.
Ведь если КПД бензинового двигателя составляет до 30 %, дизельного - 40-45 %, то, возможно, конкуренцию им могут составить не только электродвигатели, но и современные двигатели внешнего сгорания? Как минимум, в локомотивах. А может, и в транспортных средставх поменьше, вплоть до индивидуальных?

Большинство скажут - не, это стимпанк какой-то. Оказывается, ничего подобного. К 1950-м были сконструированы паровозы, имеющие двигатель с конденсатором и расширением проточной части, КПД которых доходил до 25 %. От отца слышала, что этим занимались в США, СССР, Западной Европе. Но тогда уже царил тренд на переход к тепловозам, и дальше экспериментальных моделей дело не пошло.

Как обстоит дело сейчас? Изобретением и изготовлением таких двигателей занимаются только энтузиасты. В 2009-м году группа британских энтузиастов задумала побить рекорд скорости для паровых автомобилей 205,5 км/ч, установленный гоночным автомобилем фирмы Stanley аж в 1906 году (тогда это был абсолютный рекорд). Им удалось заинтересовать престарелого местного миллионера и на его деньги они построили в гараже автомобиль из частей, которые заказывали разным мастерским.
Самодельный гоночный болид не только поехал, но и установил рекорд - средняя максимальная скорость в двух заездах составила 223,748 километра в час. Но самое интересное, что конструкция его двигателя совсем не повторяет образцы начала 20-го века: паровой автомобиль оснащен 12 котлами, в которых вода нагревается за счет сгорания природного газа. Из котлов пар под давлением, со скоростью в два раза превышающей скорость звука, подается в турбину. В минуту в котлах испаряется около 40 литров воды. Общая мощность силовой установки составляет 360 лошадиных сил.
Ещё интереснее то, что заявленный КПД составляет 35 %. Это при том, что гоночные болиды, тем более экспериментальные, всегда жрут топливо, как не в себя.



BBC заинтересовалась проектом и сняла фильм:

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив