Кпд паровоза в процентах: КПД паровоза

Содержание

КПД паровоза

Коэффициент полезного действия (КПД) паровоза — величина, с помощью которой можно оценить эффективность использования в паровозе тепла, полученного в результате сжигания топлива. КПД паровоза — это отношение тепла, затраченного на работу по перемещению паровоза к максимальному количеству тепла, которое это топливо может выработать.

Первые паровозы появились в Великобритании в начале XIX столетия. Их коэффициент полезного действия был очень низок. С течением времени паровозы совершенствовались, но на коэффициент это практически не влияло. Максимальный КПД самых совершенных паровозов, выпускавшихся в начале XX века, не превышал 6-8%, средний — 4%. Модернизация паровозов этот вопрос практически не решала — их КПД почти не превышал 7%.

Настоящим прорывом в решении данного вопроса стало применение перегретого пара. Это позволило увеличить мощность и скорость. Произошло это в начале XX века. Однако, использование перегретого пара позволило увеличить мощность более, чем в 100 раз, скорость — в 15 раз, а КПД — только в 2 раза.

Так почему же так сложно повысить коэффициент полезного действия паровоза? Много своих работ изучению этого вопроса посвятил академик С. П. Сыромятников. Он связывал увеличение коэффициента с уменьшением массы парового котла и установкой различных устройств для повышения мощности и экономичности. Сыромятников считал, что передняя часть труб внутри парового котла вырабатывает не более 15% от общего количества пара. По проекту академика был создан паровоз с изменениями в паровом котле: укороченной передней трубной частью и установленным в специальной камере выносным перекрестночным пароперегревателем. Кроме того, по мнению Сыромятникова, увеличению КПД должно было способствовать сжигание угля в измельченном виде. Однако, в связи с этим появлялась проблема — загрязнение задней трубной решетки шлаком и золой. Для решения этой проблемы было предложено увеличить объем топки за счет отказа от зольника. Угольная пыль должна была сгорать в месте нахождения зольника, а не перед трубной решеткой.

Проблема низкого коэффициента полезного действия паровоза связана с тем, что пар, покидая машину, уносит с собой значительную часть полученной тепловой энергии. Температура уходящего пара составляет 120-180 градусов, давление — около 1,5 атмосфер. Теплосодержание этого пара равно примерно 650 килокалорий. Это довольно значительная потеря, которая составляет около 40%. Кроме этой, существуют еще другие потери: от неполного расширения пара, утечка его через неплотности, противодавление на нерабочую сторону поршня. Все эти потери значительно снижают КПД паровоза. К ним еще добавляется потери на преодоление сил трения при движении. Поэтому КПД паровоза в процентах не превышает 12-14.

Подводя итог, можно сказать, что низкий КПД паровоза связан со значительной потерей энергии из-за выброса пара и невозможностью использовать эту энергию из-за движения. В стационарных же установках такая энергия используется, например, на отопление или горячее водоснабжение.

КПД паровоза равен в процентах

Коэффициент полезного действия паровоза

КПД паровоза, или Как не впасть в отчаяние от “напрасных” усилий и несделанных дел

Недавно прочел в дневнике у Юлии Даниловой, главного редактора сайта Милосердие.ру и волонтера, благодаря которому множество страдающих людей получили помощь, такую мысль:

«Последнее время все чаще сталкиваюсь с тем, что уничижение, отрицание чужих усилий, чужой работы — убивает. Это у нас в благотворительности особенно видно. (…) “Ваши усилия ничтожны” — так мне недавно один из коллег написал в личку по следам публичной дискуссии. Ревела, да. Не от осознания ничтожности усилий — сколько сил ни есть, делаем что можем и принимаем свое не-всемогущество. От самого этого выпада, аннигилирующего нас…»

Мне до боли знакомо то, о чем пишет Юлия, и, когда посещает эта мысль о тщетности моих усилий, я вспоминаю 1980-е годы. Это было ещё задолго до «Фомы», и речь шла совсем о другом — о сохранении очень красивого, уникального местечка старой Москвы, которое шло под снос. А мы пытались предотвратить это разрушение, и не только его. Нас буквально переполняло чувство возможной победы и воплощения массы вдохновенных планов. И вот тогда пожилая женщина (кажется, из комиссии при Министерстве культуры), которая всеми силами, искренне старалась нам помочь, обратила внимание на этот наш запал. Она имела поистине огромный опыт, видела, насколько мы «горим» и переживаем за успех дела. И поскольку ей было ясно, что большая часть задуманного нами может не сбыться, она дала нам такую заповедь — предупреждение от уныния. Она сказала: «Дорогие! Я буду стараться помочь вам всем, чем могу. Но вам важно быть внутренне готовыми не только к успехам, но и к большим неудачам. Может, сбудется одна десятая или даже одна сотая часть того, о чем вы мечтаете. При том, что правда полностью на вашей стороне. И тем не менее. Если так выйдет, не спешите отчаиваться. Знаете, каков коэффициент полезного действия у паровоза? Не более 10 процентов. Разве это много? Нет вроде бы. Но хватает, чтобы двигать железнодорожный состав. При том, что 90 процентов уходит в “бесполезное” тепло, в пар. Вот и вы будьте готовы к тому, что если из ваших планов хотя бы десять процентов будет осуществлено, то это уже очень и очень хорошо».

У нас тогда, пожалуй, получилось, увы, намного меньше, чем у паровоза. И уныние, даже, пожалуй, и отчаяние, тогда все же посетило меня. Но среди прочих ободрений, которые дал мне Бог тогда, слова эти всплыли в памяти и помогли успокоиться, укрепили волю. И дальше я уже не забывал о них, поскольку они воспитывали умение трудиться в условиях, когда есть искушение впасть в истерику и начать «бить посуду».

Да, каждый из нас убеждается, что сделал в десять (а про себя считаю — в сто или больше!) раз меньше, чем должен был. Но очень важно посмотреть на это по-христиански, иначе всякая неудача станет надламывать нас.

Прежде всего, мы в принципе доброго ничего не можем без Бога. Мы, как говорится, «сами с усами», чаще делаем, чего не следует и редко способны на по-настоящему доброе. Если что-то получилось, то это же чудо. Это значит, благодать Божия нам помогла реализовать нечто, заложенное в нас, — неважно, верующий ты или нет. Но в мире очень много препятствий к тому, чтобы стать лучше самому и чем-то помочь другим. И когда нечто получается — это чудо, это вне теории вероятности.

И кроме того (тут я говорю уже в большей степени о православных христианах), пытаясь думать об изменении мира, необходимо не впасть в ересь хилиазма. Понять, что вера в рай на земле и попытка его строить с фанатическим упорством — опасна. Она чревата и страданиями ближних, и собственным отчаянием. Нам неслучайно дана книга Экклезиаста, в которой вовсе не то главное, что все усилия тщетны. Нет, главное там, что смысл всего — в Боге, даже если все земные планы рухнули, и тем более, если впереди смерть.

Как Христос сказал: зерну надо умереть, чтобы дать плод. Мотивом нашего желания изменить мир должны стать вещи, которые как раз не от мира сего: это любовь и дела, ведущие в Царство Небесное, как они выражены Христом и апостолами — и никак не иначе.

Нам все равно придется покинуть этот мир — стал ли он хуже или лучше, но придется. Да, необходимо сделать все, чтобы (насколько это зависит от нас) в этом мире не воцарился ад. И если все в порядке со зрением, то можно увидеть и почувствовать приметы райской жизни прямо тут, в этот самый момент. Испытать ту самую любовь; ощутить радость сделанного дела. Но главные плоды наших усилий, стараний, плоды слез, пролитых из-за неудач, — они получат иное значение все же не здесь и не сейчас, а за порогом земной жизни.

Там все иначе настолько, что апостол Павел прямо написал — это невыразимо человеческими словами. Но тем не менее наши попытки творить в этой жизни добро имеют свою «цену» и значение. Даже в том самом, не поддающемся описанию, новом месте.

Хотя мера веса может, конечно, оказаться иной. Поступок того волонтера, который (вместо изменения мира или хотя бы продолжения социальной работы) «просто» погиб под поездом, спасая бездомного пьяного человека… Этот поступок может (да и точно будет!) намного весомее всего, что я наредактировал, делая «Фому», или кому-то пожертвовал из своего кармана, — насколько бы ни казалась странной такая жертва в логике этого мира.

Скажу даже больше: уверен, наши попытки трудиться ничем не выше в том Царстве, чем полное неделание инвалида, парализованного, за которым ухаживает сестра милосердия.

Как может такой человек повлиять на состояние мира? Никак, наверное. Но и он может оказаться выше нас в том Царстве, о котором говорил Христос.

И это должно радовать и вдохновлять нас, а не быть предметом зависти. Потому что Бог — в каждом и для каждого. Надеюсь, он не отвергнет и наши усилия, «поцелует» и наши намерения, если они добры. Мы можем Ему послужить делом. И это замечательный дар, который дан нам на время. И при всей ничтожности наших усилий, давайте не забывать про паровоз, который тянет огромный состав. Главное, чтобы станцией назначения было Небесное Царство, где нас встретит и примет — Отец.

Сообщества ›

Это интересно знать… ›
Блог ›
Паровоз. Как он устроен и работает.

В соседнем сообществе и в своём блоге опубликовал статью о последнем Советском паровозе, здесь же хочу продолжить тему паровозов и рассказать о том как устроена и работает уникальная паровая машина, изобретённая ещё в 18 веке! Конструкция паровоза, это масса технических изобретений и идей, ибо заставить работать бесперебойно и безопасно паровую машину, в топке которой температура порой достигает 1800℃, а нагрузка в котлах паровозов повышенного давления доходит до 60 атм, при мощностях некоторых моделей до 8000 л.с., очень не просто! Паровозы, на протяжении всей своей истории, совершенствовались и модернизировались, для повышения надёжности конструкции и улучшения КПД, который так и не удалось поднять выше 9,22%, на сегодня, это лучший показатель, который был у советского паровоза ЛВ. Паровоз обслуживался бригадой из 3х человек — машинист, помощник и кочегар. В качестве топлива, в зависимости от модели, использовались, как твёрдое топливо — уголь, торф, древесина, так и нефтепродукты или газ.

Так как же устроен паровоз?

К 175и летию железных дорог в Щербинке в 2012 году был показан макет паровоза в рарезе.

Обратимся к Википедии, там есть удачная картинка с описанием:

Полный размер

Элементы конструкции паровоза типа 1-3-1: 1 — Тендер 2 — Будка машиниста 3 — Свисток 4 — Тяга от реверса к парораспределительному механизму 5 — Предохранительный клапан 6 — Турбогенератор 7 — Песочница 8 — Тяга регулятора 9 — Сухопарник 10 — Паровоздушный насос 11 — Дымовая коробка 12 — Паровпускные трубы 13 — Дверца дымовой коробки 14 — Поручень 15 — Поддерживающая тележка 16 — Площадка вокруг котла 17 — Рама экипажа 18 — Тормозная колодка 19 — Пескоподающая труба 20 — Сцепное дышло 21 — Парораспределительный механизм 22 — Тяговое дышло 23 — Шток 24 — Поршень 25 — Золотник 26 — Золотниковая коробка 27 — Топка 28 — Дымогарные трубы 29 — Цилиндрическая часть котла 30 — Жаровые трубы 31 — Регулятор/Дроссельная заслонка 32 — Коллектор пароперегревателя 33 — Дымовая труба 34 — Прожектор 35 — Рукав тормозной магистрали 36 — Ёмкость для воды 37 — Угольный ящик 38 — Колосниковая решётка 39 — Зольник 40 — Букса 41 — Рессорный балансир 42 — Рессора 43 — Движущие (сцепные) колеса 44 — Стойка рессоры/Шпинтон (?) 45 — Конус 46 — Бегунковая тележка 47 — Сцепное устройство
Описание работы паровоза в этом видео:

Интересный фильм о паровозах:

Ну и фрагмент статьи из журнала Популярная механика:

Вприхлопку: Как устроен паровоз
Машинисты паровозов всегда отличались богатырским здоровьем и хорошей зарплатой

Буквально какие-то 20 лет назад увидеть паровоз можно было запросто. Они стояли, заколоченные, на станциях. И вся инфраструктура тоже сохранялась на случай войны. Теперь все не так: нет ни паровозов (осталось, дай бог, штук триста на всю страну), ни машинистов — навыки уходят вместе с ветеранами. Как же функционирует стальная машина?

Растопка
Холодный паровоз доставляют в депо и ставят в стойло (термин, доставшейся чугунке в наследство от времен почтовых лошадей). Из котла вынимают мешочки с силикагелем — веществом, впитывающим влагу (его кладут в котел на время консервации паровоза). Отмывают соляркой детали от консервационной смазки. Доверху наполняют водой котел и тендер. Развешивают на колесах ведущие дышла и кулисные тяги. В топку сначала забрасывают негодные шпалы, дрова и доски, которые поджигают. Когда растопка запылает, осторожно бросают первые лопаты угля и ждут, когда он займется. Постепенно добрасывают еще и еще, пока вся колосниковая решетка не окажется охваченной ровным горящим слоем. Вода в котле закипит часа через три-четыре. Как только в котле создастся давление 34 атмосферы, паровоз делается вполне автономным: оживает сифон — устройство, создающее искусственную тягу в топке.

Начинается подготовка к рейсу. В тендер паровоза выливают порцию антинакипина. Один миллиметр толщины слоя накипи на трубах — это 600 кг (!) лишнего веса в котле. Раньше пробу воды снимали после каждого рейса: набирали воду в особый чайник из краника на котле, который так и называется — «водопробный», и сдавали в лабораторию. В лаборатории устанавливали необходимую дозу антинакипина, которая зависела от жесткости грунтовых вод на участке работы паровоза. До сих пор на тендерах паровозов можно встретить надпись: «Вода отравлена. Для питья непригодна». Впрочем, старики утверждают: «Сколько раз пили — и ничего».
Из масленок с длинными носами заливают масло в смазочные пресс-аппараты, турбинку и воздушный насос. На паровозе масло применяется разных сортов, важно его не перепутать и не залить, скажем, в паровой цилиндр масло, предназначенное для смазки букс. Сегодня настоящие паровозные масла — «вапор», «цилиндровое», «вискозин» — также стали музейными экспонатами, и все заменяются обычным дизельным маслом. А на самых первых паровозах для смазки использовали говяжье сало, олеонафт и растительное масло.

Помощник машиниста ручным винтовым прессом вгоняет смазку в подшипники машины. Машинист тем временем обстукивает молоточком гайки на дышлах, тягах и крейцкопфах. Проверяет, надежно ли они затянуты, готов ли к пути механизм. На паровозе, как в оркестре, все на слух.

Стрелка парового манометра приближается к красной черте предельного давления. Можно ехать. Машинист спускает реверс на передний ход на полную отсечку, дает полнозвучный свисток и плавно открывает регулятор, вслушиваясь в дыхание машины. Плавно, потому что при резком открытии регулятора воду может подхватить и бросить из котла в цилиндры. Последствия бросания бывали таковы, что 300килограммовое дышло, вращающее ведущие колеса, сгибало в дугу, как пластилиновое, а с цилиндров сшибало чугунную крышку, привинченную 20 болтами.

Искусство кидания
Управляет паровозом машинист, а вот топит не кочегар, как думает большинство непосвященных, а помощник машиниста. Отопление требует большого опыта, сообразительности, и слова «Бери больше — кидай дальше!» тут совершенно неприменимы.

Уголь забрасывают в топку вручную особой лопатой, сугубо паровозной, с длинным ковшом и коротким черенком. Угли бывают самые разные и сильно различаются как по размерам кусков, так и по свойствам: например, бурый подмосковный уголь паровозники звали «землей» — он почти не горел, приходилось заваливать им топку чуть не до потолка. А вот, скажем, донецкие антрациты горели очень жарко, но, если помощник упускал момент, плавились и заливали колосники, из-за чего прекращался доступ в топку воздуха — после этого паровоз оставалось лишь тушить и образовавшийся монолит разбивать отбойным молотком. Самые лучшие — так называемые газовые, длиннопламенные и паровично-жирные угли, сами названия которых, кажется, горят.

От того, насколько искусен помощник, зависит жизненно важный вопрос — хватит ли в пути пару? А кочегар на паровозе обычно выполняет лишь вспомогательные работы — смазывает буксы тендера, подгребает уголь в лоток, набирает воду из колонки и т. п. В старину кочегарами обычно были практиканты или пенсионеры.

Когда паровоз движется с работающей машиной, а не по инерции, топят «вприхлопку» — то есть помощник бросает уголь, а кочегар открывает дверцы топки только в момент броска лопаты и сразу же их закрывает, чтобы в топку не шел холодный воздух. Очень важно не переохлаждать котел: паровоз простужается как человек, но, увы, с куда более серьезными последствиями, вплоть до взрыва котла (мощностью с приличную фугасную бомбу), а иногда и улетания оного в небо, как ракеты, что в свое время случалось не так уж редко.

Работа на паровозе — нелегкий физический труд. Однако он всегда был высокооплачиваемым и очень престижным, овеян огромным уважением и почетом. Кроме того, по статистике паровозники были физически здоровее, чем их коллеги, работающие на тепловозах и электровозах. Когда машинист шел по улице в фуражке с особым белым кантом и поездочным «сундучком-шарманкой», встречные приветствовали его, снимая шапку.

ЗЫ: И в заключении рекомендую почитать Будни паровозной бригады, очень интересно!

ПАРОВОЗ XXI ВЕКА?

Давно искал эту статью (в детстве, к сожалению, изничтожил небольшой архив «Техники молодежи»). Стиль написания, конечно, в лучших традициях советского технократического романтизма :-), да и автор ярый приверженец паровой тяги, но идея все же интересная.

«Ах, какая чудная картина, когда по рельсам мчится паровоз!» Сейчас и песню эту мало кто помнит, и саму «чудную картину». А ведь было! Окутываясь клубами дыма, солидно покрикивая на переездах, паровозы везли по магистралям тяжелые составы.

В эпоху своего расцвета паровозы не без оснований считались шедеврами передовой инженерной мысли. Однако, пройдя более чем вековой путь развития, они уступили дорогу локомотивам с электрической тягой и тепловозам. 30 лет назад производство паровиков было прекращено, и вскоре они исчезли так же, как динозавры или мамонты. О былом величии паровой тяги свидетельствуют только отдельные музейные экземпляры.

Чем же они оказались плохи?

Критикуя какую-либо машину, обычно подчеркивают, что у нее КПД, как у паровоза. А какой он был? В монографии «Паровозы» (1949 г.) под редакцией академика С. П. Сыромятникова приведено значение 8,2%, достигнутое в опытном локомотиве Коломенского паровозостроительного завода.

У серийных паровозов КПД не превышал 7,8%. Это значит, что меньше десятой части энергии сгоревшего угля шло на полезную работу, остальная, в прямом и переносном смысле, вылетает в трубу. Хватает у паровоза и недостатков, связанных с эксплуатацией. Вспомним хотя бы тяжелейшую процедуру удаления накипи из котла. Тот, кто мучился, очищая вручную свой чайник, поймет, чего это стоило. И все же интерес к этим динозаврам технической эволюции пробудился вновь.

Какие же, ранее неведомые достоинства обнаружили у них специалисты? Может быть, мы и вправду скоро увидим мчащиеся по рельсам паровозы? Попробуем разобраться.

Достоинством обернулось то, что раньше считалось недостатком, – топление углем. О паровозе в Харьковском политехническом вспомнили как раз потому, что он работает на угле. В уникальном Канско-Ачинском бассейне наиболее дешевым, открытым способом можно добывать очень много этого топлива, но оно обладает довольно низкой теплотворной способностью, и его дальнейшая транспортировка к месту потребления нерентабельна. Вот тут-то, возможно, и окажется целесообразным применение паровозов. Расходуя местный низкосортный уголь, они могут повысить Эффективность транссибирских перевозок. В топке паровоза прекрасно сгорают и такие угли. Более того, при сжигании угольной пыли полнота сгорания топлива увеличивается почти до 95%. Одно это позволяет значительно уменьшить тепловые потери котла. За прошедшие годы этот способ усовершенствовали для электростанций. Его применение вполне возможно и на паровозе.

Итак, в пылеугольной топке энергия топлива почти полностью перешла в тепловую. Теперь ее надо «перекачать» в пар. Как это сделать наиболее эффективно? И опять ничего изобретать не надо, поскольку на тех же электростанциях прекрасно работают водотрубные котлы. Их конструкция рассчитана на высокое давление – это тоже вклад в повышение общего КПД паровоза. Перегрев пара, водо- и воздухоподогрев увеличивают КПД примерно на треть. Есть резервы и у самой паровой машины. Увеличить срок между чистками котла от накипи можно магнитной обработкой воды.

Как видите, резервы у обновленного паровоза есть. Именно их использовали сотрудники и студенты Харьковского политехнического института, разрабатывая новые паровые локомотивы. Проекты убедительно доказали, что возможно создание паровозов с КПД вдвое, а то и в трое большим, чем в прошлом.

Не вызывает сомнений, что современное состояние промышленности позволяет создать практически любой локомотив, например по одному из проектов ХПИ. Но от опытной машины до ее серийного производства путь не скор и не близок. А главное – он должен быть оправдан.

Теперь слово за экономикой. Паровоз, конечно, не альтернатива другим типам локомотивов. Но, кто знает, может быть, и ему найдется работа на железных дорогах XXI века.

КАКИМ ОН МОЖЕТ БЫТЬ?

Спроектированный в ХПИ паровоз трехсекционный. В нем 4 четырехосных экипажа, а на крайних секциях еще по двухосной бегунковой тележке. Поэтому осевая формула выгладит довольно замысловато: 2–4–0+(0–4–0+0–4–0)+0–4–2 (в скобках часть формулы, относящаяся к средней секции). Ее симметрия иллюстрирует одинаковую приспособленность локомотива к движению передним и задним ходом.

В бункере тендера 60 т специально приготовленной угольной пыли. Через 12 створок, каждая из которых имеет индивидуальный привод, он попадает в шнековый транспортер. Чтобы уголь не смерзался и не примерзал к стенкам, по всей наружной поверхности бункера расположены радиаторы обогрева. В морозы вентилятор будет закачивать туда отработанный горячий газ. Управлять подачей топлива – выбором степени и продолжительности открытия створок бункера, подбором скорости вращения шнека – будет, естественно, автоматика. Через форсунки топливо распыляется в факельной камере. Воздух для этого нагнетает центробежный вентилятор. Он прогоняет поток по специальным коробам, огибающим паровой котел. Нагретый воздух под давлением 0,3 атм и вдувает уголь. Горящая с температурой около 1500оС смесь отдает тепло трубкам водотрубного котла, затем пароперегревателя, и наконец, водоподогревателя. Остывшие до 200оС газы, очистив предварительно от золы, выбрасывают через дымовую трубу в атмосферу. Для очистки в поток газа впрыскивают воду. Водой же смывают и задержанную золу, которая накапливается в шлакосборном бункере. По предварительным оценкам, можно уловить до 95% пылеобразных шлаков, как раз и образовывавших традиционный дым. Так называемое мокрое шлакоудаление обеспечивает долговечность топки. Но самое главное – делает паровоз экологически чище.

В котле вода, нагреваясь, поднимается по трубкам, превращается в пар. Под давлением 32 атм он через 16 комплектов электроуправляемых клапанов подается в паровые машины. Когда машинист открывает регулятор, он направляет пар либо в 1, либо в 2, 3,…и, наконец, во все 8 блоков цилиндров. Таим образом, у локомотива 8 ступеней регулирования тяги. Так называемый мятый пар из машины идет в верхнюю часть пароконденсатора, где его принудительно охлаждают атмосферным воздухом. Из водосборника регенерированную воду через подогреватель закачивают в нижнюю часть котла.

Электроэнергией локомотив снабжают 2 генератора постоянного тока, один работает от паровой турбины, другой – только во время движения от бегунковой тележки пароконденсаторной секции. По расчетам, мощность его машин 8000 л. с., а КПД можно довести до 20–21%. Кроме того, за счет большого сцепного веса локомотив развивает тягу 65 тыс. кг.

ЧТО ДЕЛАЕТСЯ ЗА РУБЕЖОМ?

ПАРАМЕТРЫ ЛОКОМОТИВОВ С УГОЛЬНЫМ ОТОПЛЕНИЕМ

Наименование параметра	ХПИ Проект	ACE 3000 (США)
Длина по сцепкам, м	66	34
Мощность максимальная, л. с.	8000	3000
Высота, м	4,3	4,3
Вес снаряженный, т	420
порожний, т	360
Количество движущих колесных пар	12	4
Нагрузка на движущую колесную пару, т	23	27
Котел: тип	водотрубный	огнетрубный
давление, атм	32	17
температура перегретого пара, оС	500	430
Машина: тип	однотактная	компаунд
количество ступеней расширения пара	1	2
Запас топлива, т	60	33

Паровозы проектируют и американские специалисты. Их на это побудил топливный кризис 70-х годов. Сейчас проходит испытания локомотив ACE 3000. Он оснащен огнетрубным котлом, пароперегревателем, водо- и воздухоподогревателями. Давление котлового пара достигает 17 атм, а температура перегретого пара 430оС. По этим показателям паровик мало отличается от своих предшественников тридцатилетней давности. И все же на испытаниях его КПД был около 18%.

Наиболее интересная новинка локомотива – топка, созданная аргентинцем Д. Порта. Процесс горения в ней протекает в две стадии. Сначала идет неполное сжигание угля, при этом образуется горючий газ с достаточно высокой температурой. Эта часть топки по принципу действия напоминает газогенератор. Тепло, выделенное при неполном сгорании угля, обогревает котел. Затем горючий газ очищают, пропуская сквозь распыленную воду, и смешивают с воздухом. Рабочая смесь сгорает в газовых каналах огнетрубного котла. Небольшая паровая турбина отсасывает продукты сгорания, прогоняет их сквозь многозвенный сепаратор (циклон), очищая от остатков золы. Так что вместо черного облака над локомотивом вьется лишь легкая дымка.

Замкнутая система циркуляции воды и пара позволяет эксплуатировать локомотив без промывки котла целый год. Напомним, что старые паровозы требовали этой довольно сложной операции каждые 40–60 суток.

В ACE 3000 есть и новинка в духе времени – это бортовой компьютер. Паровозная ЭВМ по своим задачам сродни автопилоту на самолете. Она тоже может управлять локомотивом, правда только после разгона поезда. Компьютер контролирует процесс горения топлива, следит за сцеплением колес с рельсами, выполняет другие функции, причем не только на самом паровозе, но и, например, на тепловозах, работающих вместе с ACE 3000 двойной тягой. Естественно, что тепловозы в этом случае должны быть оснащены аналогичными компьютерами.

Интересно, что, исследуя около 30 первичных двигателей и их модификаций для локомотивов, американские специалисты расположили их в зависимости от расходов на годовую эксплуатацию. Паровая машина в этом списке оказалась третьей, несколько уступив в рентабельности газовой турбине и двигателю Стирлинга. Дизель, кстати, был только 14-м. Правда, эта классификация очень зависит от цены на нефть, которая сильно колеблется, но все же показательна.

Специалисты считают, что пока паровоз требует более глубокой проработки. Только поездная работа опытного образца, а лучше нескольких машин, в реальных условиях на одной из крупнейших железных дорог раскроет все положительные и отрицательные свойства паровика нового поколения.

Олег КУРИХИН, кандидат технических наук

Журнал «Техника молодежи», 01-1987 г. (орфография и синтаксис сохранены)

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя может быть определен как отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты, содержащейся в топливе. Остальная часть энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла.

Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь практический КПД от 1 до 8 %, однако двигатель с конденсатором и расширением проточной части может улучшить КПД до 25 % и даже более. Тепловая электростанция с пароперегревателем и регенеративным водоподогревом может достичь КПД 30 — 42 %. Парогазовые установки с комбинированным циклом, в которых энергия топлива вначале используется для привода газовой турбины, а затем для паровой турбины, могут достигать коэффициента полезного действия 50 — 60 %. На ТЭЦ эффективность повышается за счет использования частично отработавшего пара для отопления и производственных нужд. При этом используется до 90 % энергии топлива и только 10 % рассеивается бесполезно в атмосфере.
Такие различия в эффективности происходят из-за особенностей термодинамического цикла паровых машин. Например, наибольшая отопительная нагрузка приходится на зимний период, поэтому КПД ТЭЦ зимой повышается.
Одна из причин снижения КПД в том, что средняя температура пара в конденсаторе несколько выше, чем температура окружающей среды (. Средний температурный напор может быть уменьшен за счет применения многоходовых конденсаторов. Повышает КПД также применение экономайзеров, регенеративных воздухоподогревателей и других средств оптимизации парового цикла.

КПД и мощность локомотива

Значение КПД

Одним из важных параметров, влияющих на выбор типа локомотива для обеспечения перевозок, является его коэффициент полезного действия (к.п.д). Первые локомотивы — паровозы, появившиеся в начале 19 века в Великобритании, на протяжении почти 100 лет были на железных дорогах единственным тяговым средством. Рост промышленности и торговли, повлёкший за собой увеличение объёма перевозок, потребовал интенсивного развития железнодорожного. транспорта, увеличения массы поездов и скорости их движения и соответственно совершенствования конструкции локомотива, повышения их мощности, силы тяги и экономичности. Наиболее совершенные паровозы, выпускавшиеся в начале 20 века, уже имели максимальный к.п.д 6—8%, а средне-эксплуатационный — на уровне 4% . На железных дорогах СССР самым мощным массовым паровозом, выпуск которого начался в 1931, был паровоз серии ФД (Феликс Дзержинский) типа 1-5-0 со сцепным весом 1040 кН, расчётной силой тяги 241,5 кН и конструкционной скоростью 90 км/ч. При расчётной скорости 23 км/ч он развивал мощность на ободе колеса 1513 кВт. Для сравнения — распространенный в 1980-х годах грузовой тепловоз 2ТЭ10М имел конструкционную скорость 100 км/ч, силу тяги в продолжительном режиме 245 кН на скорости 24,6 км/ч.
Конструкционная скорость пассажирского тепловоза ФДп (точнее паровоза ИС «Иосиф Сталин», стыдливо переименованного в годы борьбы с «культом личности») составила 115 км/ч; опытные паровозы типа 2-3-2 для скоростных пассажирских перевозок на испытаниях развивали скорость до 160—170 км/ч. Для сравнения: пассажирский тепловоз ТЭП70 имеет конструкционную скорость 160 км/ч.

В США были выпущены мощные сочленённые паровозы типа 1-5+5-1 (с двумя или несколькими самостоятельными экипажными частями), которые обеспечивали расчётную силу тяги до 660 кН. Отечественный магистральный грузовой паровоз последнего типа развивал мощность 1800 кВт, имел конструкционную скорость 80 км/ч; пассажирский паровоз — соответственно 1900 кВт и 125 км/ч. Первые магистральные тепловозы, появившиеся в 20-х гг. 20 в., имели в несколько раз более высокий, чем у паровозов, к.п.д, что явилось одной из решающих причин довольно быстрого их развития и совершенствования. В СССР была организована разработка проектов тепловозов для последующей постройки их на отечеств, заводах и за границей. Магистральный тепловоз ЩЭЛ-1 построен ленинградским заводам в 1924 году; тепловозы ЭЭЛ2 и ЭМХ3 были заказаны для отечественных железных дорогах в Германии в счёт поставок паровозов. В 1931 году Ашхабадская ж. д.первой на сети ж. д. Советского Союза перешла на тепловозную тягу. интенсивно в СССР Замена паровозной тяги на тепловозную и электровозную началась с конца 1940-х и особенно развернулась после 1950-х годов, когда был прекращён выпуск паровозов (1956 год).
Современные тепловозы в большом диапазоне реализации мощности имеют к.п.д около 30%, а среднеэксплуатационный к.п.д — около 25%. По сравнению с паровозами тепловозы помимо более высокой экономичности обладают рядом других положительных эксплуатационных характеристик: позволяют увеличить массу поезда, удлинить тяговые плечи, сократить простой в ремонте, повысить производительность труда. Серийные тепловозы ТЭ10 и 2ТЭ116 при мощности дизеля 2206 кВт имеют расчётную силу тяги 253 кН в секции и развивают мощность на колёсах 1612— 1668 кВт. Выпускаются 2-х, 3-х, 4-х секционные тепловозы ТЭ10. Тепловозы 2ТЭ121 при мощности дизеля 2941 кВт имеют силу тяги 300 кН в секции и развивают мощность на колёсах 2173 кВт. Конструкционная скорость грузовых тепловозов 100 км/ч, пассажирских — 160 км/ч. Созданы опытные образцы тепловозов с секционной мощностью (по дизелю) 4412 кВт.
Первые попытки использования электрической энергии для тяги поездов относятся к концу 19 века. Первый отечественный электровоз ВЛ19, выпущенный в 1932, имел 6 тяговых двигателей мощностью по 340 кВт каждый и развивал скорость до 90 км/ч.
Наиболее распространённые современные электровозы постоянного тока ВЛ10 имеют расчётную силу тяги 502 кН при расчётной скорости 45,8 км/ч, развивают мощность на колёсах 5280 кВт. Электровозы переменного тока ВЛ80 с расчётной силой тяги 512 кН при расчётной скорости 43,5 км/ч развивают мощность на колёсах 6350 кВт. Конструкционная скорость большинства грузовых электровозов — до 110 км/ч, а пассажирских электровозов ЧС2 и ЧС4 — 160 км/ч. С 1985 года для вождения тяжеловесных и длинносоставных поездов началось создание мощных грузовых электровозов нового поколения, развивающих мощность около 10 тысяч кВт. Грузовые электровозы постоянного тока ВЛ15 развивают мощность 9000 кВт при силе тяги 688 кН, а грузовые электровозы переменного тока ВЛ85 имеют мощность 10 000 кВт при силе тяги 720 кН; пасс.

Не остаются в стороне и локомотивы пассажирского парка. Электровозы постоянного тока ЧС7 имеют мощность 6160 кВт, а его «собратья» ЧС8, работающие на переменном токе — мощность 7200 кВт.
Собственный к.п.д электровозов достигает 88—90% при общем к.п.д электрической тяги (с учётом к.п.д ТЭЦ или ГЭС, тяговых подстанций, линий электропередачи и контактной сети) около 22—24%. Возврат энергии может достигать 25% расхода энергии на тягу.
Перспективно использование в качестве моторного топлива на тепловозах сжатого и сжиженного природного газа. Повышению экономичности могут способствовать совершенствование термодинамического цикла дизеля, освоение высокотемпературных топливных элементов. Достаточно высокой мощностью — до 6300 кВт — обладает газотурбовоз. Однако из-за сравнительно невысокого к.п.д (12—18%) и сложности изготовления этот локомотив ни как не выйдет из периода экспериментальных поездок. В мире он был выпущен малыми сериями за рубежом (Германия, США), единичные экземпляры построены в нашей стране.
Дальнейшее совершенствование электровозов и тепловозов будет направлено на повышение их надёжности и экономичности, улучшение тяговых качеств, снижение затрат на обслуживание и ремонт путём создания безремонтных конструкций узлов и агрегатов, применения бесколлекторного тягового привода, микропроцессорной техники в системах управления, регулирования, диагностики. Дальнейшее развитие локомотивостроения связано с увеличением единичной мощности и скорости движения. Возможно, получат свою реализацию проекты турбопоездов, в которых используется авиационная газовая турбина. Ведь уже сейчас скорость до 200 км/ч, для стран Европы и России воспринимается как обыкновенное техническое решение, а значит поезда будут стремиться закрепить свой рекорд скорости — почти 600 км/ч.

Урок физики по теме «Роль железной дороги в жизни города Белово. КПД теплового двигателя паровоза». 8-й класс

Тип урока: изучение нового материала.

Цели урока:

Образовательная: знать исторические факты в развития города Белово; ввести понятие КПД тепловых двигателей; знать основные способы увеличения КПД тепловых двигателей; на примере паровоза рассчитать КПД; привить самостоятельность в поиске новых знаний. Привитие интереса к предмету; демонстрация применимости в жизни знаний; вовлечение каждого ученика в активный познавательный процесс; выработка предметных компетенций.
Воспитательная: воспитание внимательного, доброжелательного отношения к ответам одноклассников.
Развивающая: расширение кругозора; повышение эрудиции; развитие умений выступления перед аудиторией.

Интеграция предметов: физика, математика, экология.

Оборудование и средства обучения: компьютер, проектор, экран для демонстрации слайдов.

Ход урока

I. Организационный момент

Добрый день, ребята!

Мы с вами несколько уроков в подряд изучали пепловые двигатели (схема на доске с магнитами — Приложение 1).

Какие вы знаете тепловые двигатели?

Двигатели внутреннего сгорания, роторные, реактивные

Какие механизмы на этих двигателях работают?

ДВС — автомобили
роторные — паровые турбины
реактивные — самолёты, ракеты

Все эти двигатели работают за счёт чего? — совершение паром работы.

Какой самый примитивный механизм, который работает на расширении пара? — паровоз. (Видео — Движение паровоза).

Запишите на рабочем листе тему урока (Приложение 3): паровоз

Значит, на уроке сегодня будем изучать:

ЧТО – паровоз

КАК

Строение
Принцип работы
Физические характеристики

ЗАЧЕМ — Чтобы познавать окружающий мир, знать как работает, на чём мы ездим, расширить кругозор ……

III. Изучение нового материала

Начнём с истории

То есть, если бы через наше поселение не прошла бы железная дорога, то станции Белово и города Белово могло бы не быть.

Поэтому для нашего города ПАРОЗОЗ сыграл огромную роль.
Чтобы понять, как работает паровоз нужно знать его строение. (Анимация) — на рабочем листе заполните поле, просматривая анимацию.

(КОТЁЛ, КОЛЁСА, ПОРШЕНЬ, ЦИСТЕРНА)

Принцип работы можно записать схемой:

У вас в рабочем листе нарисован схематически паровоз, давайте подпишем на рисунке части схемы:

Что служит нагревателем? — ТОПКА

Что является рабочем телом? — ЦИСТЕРНА С ВОДОЙ

Что является холодильником? — ТРУБЫ, ВЫПУСКАЮЩИЕ ПАР

Работа любого механизма характеризуется физическими величинами.

Характеристикой этого устройства является КПД – коэффициент полезного действия.

(%) – КПД

Любой механизм чтобы работать должен что-то тратить.
Например:

Печка чтобы грела нужно её топить углём или дровами
машина чтобы ехала нужно заправлять бензином, соляркой…

Так КПД это сравнение полезной работы с затраченной, а при сравнении в математике вы делите эти величины др.на др., получаем

Записываем в листе:

Ап (Дж) – полезная работа

Аз (Дж) – затраченная работа

Давайте вернёмся к первой схеме к первой схеме и допишем на листе:

автомобилей =20-40%
паровых турбин = 30-40%
самолётов ракет ≈ 60% и более

IV. Закрепление

Задача: На привокзальной площади (в городе Белово) у нас памятник паровозу Черепанова: рассчитайте КПД паровоза Черепановых, который находится на привокзальной площади города Белово, если он был в пути 40 минут и израсходовал 0,3 тонн угля. Оставшиеся данные взять на табличке, которая находится у паровоза. (Фото таблички на рабочем листе)

V. Самооценивание

Механизм паровоза в жизни нам необходим до сих пор, и люди ещё не один десяток лет будут пользоваться машинами, паровозами, ракетами, самолётами …..

Давайте представим к награде учёных, которые внесли вклад в создание тепловых двигателей, из которых строят паровозы, машины, ракеты, самолёты…, или представим к награде себя, за то как мы работали на уроке ….. (Приложение 2)

Возьмите грамоты на столе напишите — кому и за что вы их хотите вручить (на магниты на доску у некоторых).

Итак, сегодня на уроке мы:

изучали____________
узнали, что _________________
нам эта информация необходима для того, чтобы ______________

VI. Итоги урока

Домашнее задание: § 24, стр. 70 задание (тема 5).

Спасибо за работу!

До свидания!

Руководство паровозному машинисту

ГЛАВА I

ТЕПЛОВОЙ ПРОЦЕСС ПАРОВОЗА

1. Использование топлива и коэффициент полезного действия паровоза

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива в паровозной топке используется в паровозе, как и в других тепловых двигателях, неполностью. Часть тепла теряется в процессе сжигания топлива и при передаче тепла пару в котле, а часть теряется в процессе использования пара в машине паровоза и при передаче движущей силы от поршня на крюк тендера. Величины этих потерь зависят как от конструкции и состояния самого паровоза, так и от качества топлива, от характера обслуживания и использования паровоза. На уменьшение величины этих потерь существенное влияние оказывают исправность паровоза, правильное отопление и управление паровозом, скорость и вес поезда, наличие стоянок на станциях и ряд других обстоятельств.

Тепловая энергия, остающаяся за вычетом всех потерь, идёт на совершение полезной работы паровоза. Отношение количества тепловой энергии, идущей на полезную работу паровоза, ко всему количеству тепла, внесённому в виде топлива в топку паровоза, называется общим коэффициентом полезного действия паровоза. Величину коэффициента полезного действия чаще всего принято выражать в процентах.

Таким образом, величина коэффициента полезного действия паровоза показывает, какая часть внесённого в него тепла использована на совершение полезной работы и развитие движущей силы паровоза.

Для паровозов современной конструкции общий коэффициент полезного действия (к. п. д.) обычно не превышает 6 — 8%, поднимаясь в отдельных случаях у более совершенных типов до 9 — 10% и даже несколько выше.

У первых паровозов общий коэффициент полезного действия составлял 1,5%, вследствие этого расход угля на единицу мощности — на 1 ЛС-ч у паровозов первой постройки составлял около 10 кг, а в настоящее время он равен примерно 1,3—1,4 кг.

2. Потери тепла и способы их уменьшения

Для типичных условий работы поездного паровоза, отапливаемого смесью спекающихся и тощих углей, величину потерь, определяющих

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ • Большая российская энциклопедия

В книжной версии
Том 15. Москва, 2010, стр. 551
Скопировать библиографическую ссылку:

Авторы: В. С. Булыгин

КОЭФФИЦИЕ́НТ ПОЛЕ́ЗНОГО ДЕ́ЙСТВИЯ (кпд), количественная характеристика $η$ эффективности технич. системы или устройства, определяемая отношением полезной энергии $W_п$, вырабатываемой устройством, к энергии $W$, затраченной на работу устройства: $η=W_п/W$. Кпд часто выражается в процентах. Из-за неизбежных потерь энергии в двигателях и др. устройствах (трансформаторах, электрич. генераторах и т. п.) величина кпд всегда меньше единицы (напр., кпд паровоза составляет 0,04–0,08). В то же время кпд тепловых насосов (называемый эффективностью) больше единицы, т. к. в данном случае используется энергия окружающей среды и количество теплоты, выделяемой насосом, больше энергии, затраченной на работу насоса.

В соответствии со вторым началом термодинамики кпд тепловых двигателей не может превышать величину $η_С=1-(Т_{охл}/Т_{нагр})$, где $Т_{охл}$ и $Т_{нагр}$ – абсолютные темп-ры охладителя и нагревателя теплового двигателя (см. Карно теорема). При этом предполагается, что полезной энергией теплового двигателя является совершаемая им механич. работа. Если же считать полезной также выделяемую двигателем тепловую энергию (которая может быть использована, напр., для отопления), то величина кпд может превышать $η_С$.

Кпд, учитывающий только механич. работу, равен максимально возможному значению $η_С$ в двигателе, работающем по Карно циклу, если все процессы теплопереноса происходят бесконечно медленно, однако в этом случае мощность двигателя будет равна нулю. При конечном времени теплопереноса кпд двигателя, работающего по циклу Карно и имеющего макс. мощность, определяется величиной $η_N=1-\sqrt{T_{охл}/T_{нагр}}$.

Понятие кпд применимо к разл. системам: электрич. генераторам, двигателям, полупроводниковым приборам, биологич. объектам, поэтому оно может быть использовано для сравнительной оценки эффективности разнообразных процессов.

Коэффициент полезного действия добра. Как не разочароваться в себе?

Приблизительное время чтения: 3 мин.

Одна умная женщина как-то сказала важную для меня вещь. Разговор шел о деле, которое мы с друзьями считали чрезвычайно нужным и которое нам хотелось развернуть как можно шире.

Женщина выслушала наши идеи, горячо их одобрила, а потом сказала:

«Только имейте в виду — многое из того, что вы задумали, так и останется благопожеланиями. Вы только не разочаровывайтесь. Знаете паровоза? Так вот: если из ваших идей осуществится хотя бы десять процентов — это будет „потолок“. Такой уж у человека КПД».

Эти слова сбылись в точности. Наш размах был, как говорится, «на рубль», а удар получился… скажем, не на одну, а «копеек» на десять. Потом было еще много попыток сделать что-то грандиозно хорошее, но «закон паровоза» неизменно действовал. И я стал считать, что это правильно. Есть планка, которую никому не перепрыгнуть! Значит, такова уж степень нашей свободы.

Этим я частенько успокаивал себя. Но в глубине души осталось какое-то ощущение несправедливости. Понимаете, мне очень хотелось быть действительно свободным человеком! В том смысле, что мне очень хотелось совершать добрые дела, причем так, чтобы это были не относительно, а полностью чистые, добрые поступки.

Я понимал, что, следуя «закону», осуществить стопроцентно доброе, хорошее мне не удастся. Пусть так! Я мирился с этим. Однако — на практике это понял — еще важнее, чтобы к десяти добрым не прибавилось пять, пятьдесят, девяносто злых, дурных «процентов»! А они неизменно прибавлялись! Как я ни старался, все складывалось по страшной поговорке «лес рубят — щепки летят».

Особенно когда мне довелось стать начальником. То, чему одни сотрудники радовались, других людей разочаровывало — они ждали большего. Если мы кого-то поощряли — кто-то обязательно испытывал зависть. Если кто-то любил меня, моих единомышленников или то, что мы делаем, — то находился другой, кто ненавидел и это дело, и нас, и меня самого…

Оказалось, что «десять процентов добра» — отнюдь не рафинированные, и, по сути-то, не обязательно добрые!

И вот наступил такой момент, когда я стал чувствовать себя ужасно. Мне уже не важно было слыть в разговорах хорошим человеком. Напротив: я все больше боялся, что веду себя по-свински. Этот надлом произошел в момент, когда у нас в коллективе вспыхнула ссора, раскол. Напряжение было такое, что казалось, все рухнет.

И тогда неожиданно для себя, в один из таких дней я начал… молиться. Читать «Отче наш». А потом это стало происходить ежедневно. По дороге на работу глядел на церковь, молился и просил Бога, чтобы Он помог мне не стать стопроцентным, законченным гадом.

Отчасти поэтому и так я сделался верующим. Не потому, что искал утешения и новых иллюзий. Напротив — я лишился последних иллюзий. Гляжу на себя и думаю о себе даже хуже, чем окружающие. Ведь даже те мои поступки, которые выглядят внешне хорошими, с изнанки, в глубине души могут вызываться, например, самолюбием, желанием быть признанным. Или еще каким-нибудь очень низким, корыстным мотивом, о котором никто кроме меня не знает. С этим я пытаюсь бороться.

Я теперь не питаю также никаких иллюзий в отношении нашей свободы. Сделать какую-нибудь низость или ничего не делать — этой свободы хоть отбавляй. Но свободы для добра в нас самих очень мало. Я думаю, это буквально дар Божий — умение творить добро. И вот эту свободу надо научиться у Бога просить.

Есть такие слова: «У Бога все возможно». Когда я стал верующим, я узнал, увидел людей, которые дарили другим столько любви, проявляли такое терпение, такой героизм в своем повседневном тяжелом труде, что его невозможно посчитать в процентах. Это было подлинное добро — и даже непонятно, как это физически возможно!

Что объединяло их? Во-первых, вера, а во-вторых — огромное смирение, то есть они очень мало думали о себе и очень много — о других людях. Они не ждали благодарности — они ее боялись, боялись зазнаться.

И отказываясь от всего, чем обычно так дорожит человек: от признания, похвал, душевного и материального комфорта, они были, тем не менее, СЧАСТЛИВЫ! Они знали, зачем живут. Кстати, они не просили у Бога индульгенции, наоборот — совершенно серьезно отказывались от больших надежд на «светлое завтра» в Раю. Просто они сделали выбор, нашли веру и были свободны служить ближним, служить Богу… Я счастлив был бы получить именно такую свободу.

КПД паровоза | Статьи | Известия

Несомненные успехи басманного (оно же мещанское, оно же высшее арбитражное) правосудия в деле «ЮКОСа» вдохновили акционера Л.Б. Невзлина бить неприятеля его же прикладом, для чего устроить басманное правосудие также и в Великобритании. В суд Ее Величества акционер намерен подать многомиллиардные иски против главы кремлевской администрации Д.А. Медведева и министра финансов А.Л. Кудрина, руководивших, по его мнению, уничтожением «ЮКОСа». Акционер явно исходит из того, что британские суды, подобно отечественным, также будут штамповать приговоры из соображений весьма далеких от правовых, но при этом — в отличие от России — из соображений верных.

Иначе трудно объяснить идею засудить Медведева с Кудриным. Насчет того, кто курирует мероприятия с «ЮКОСом», существуют разные мнения, иные эксперты полагают, что более деятельную роль тут играет И.И. Сечин, но все эти подковерные догадки имеют мало значения, поскольку в суде (если он не шемякин) принято оперировать фактами, т.е. документами или же свидетельскими показаниями. Следственно, для успеха иска Л.Б. Невзлину необходимо иметь либо подлинный документ за подписями Д.А. Медведева и А.Л. Кудрина, содержащий прямые указания судам, либо свидетельские показания судейских. Формула «мне сообщил надежный источник» годится для газетного интервью, но никак не для нормального судоговорения. Но практика квазиюридических расправ для того и придумана, чтобы не оставлять лишних свидетельств: «Закон свят для меня, я немею перед законом, все решает независимый суд, а я совершенно ни при чем». Очень сомнительно, что, избрав такую методу, российские власти тем не менее (очевидно, чтобы сделать приятное Л.Б. Невзлину) решили специально составить изобличающий их письменный документ и передали его с нарочным барону-изгнаннику.

Но еще более сильным юридическим ходом представляется стремление Л.Б. Невзлина наказать Р.А. Абрамовича за коварный обман: «Ходорковский вел открытый и прозрачный бизнес и был уверен, что Абрамович и его окружение действуют так же. Он не предполагал, что на самом деле вел сделку не с открытой компанией «Сибнефть», а с группой заговорщиков, которые хотят лишить его бизнеса».

Человек, незнакомый с историей отечественного бизнеса, мог бы понять данное утверждение единственным образом — где-то не ранее 2002 г. абсолютно открытый и прозрачный М.Б. Ходорковский приехал в Россию из какой-то идиллической страны. По причине полного незнания российских обычаев и лиц, встречаемого только у девиц, он доверился Р.А. Абрамовичу, который не преминул грязно надругаться над бизнес-девственностью М.Б. Ходорковского. Конечно, некоторые детали бизнес-успехов самой открытой компании — вроде той, как в 1998 г. в речушке, которую курица вброд перейдет, бесследно утонуло сразу несколько «КамАЗов» с интересной документацией «МЕНАТЕПа», — можно выкинуть из рассмотрения, указав, что «КамАЗы» были поглощены бездонной пучиной еще до того момента, как акционеры «ЮКОСа» умилились сердцем и стали совершенно прозрачными. Жития святых полны примерами чудесных духовных преображений — и отчего житиям бизнесменов также не изобиловать подобными случаями? Проблема в том, что до сих пор духовное преображение не предполагало полной амнезии, тогда как, по версии Л.Б. Невзлина, преображение М.Б. Ходорковского ею сопровождалось — став младенцем не только по сердцу, но и по уму, он совершенно утратил все воспоминания о прежней манере ведения бизнеса, отчего легко стал жертвой Р.А. Абрамовича.

Что наводит на самые печальные мысли о перспективах олигархической агитации. При тех приличных средствах, которые на нее тратятся, КПД паровоза в 4% представляется образцом запредельной эффективности, потому что КПД агиткампаний наших баронов-изгнанников возможно оценивать никак не в процентах, а только в промиллях. Если судьба М.Б. Ходорковского и «ЮКОСа» и вызывает сочувствие, то никак не благодаря активности штатных защитников, которые несут такое, что даже слушать болезненно, но лишь благодаря усердию противной стороны. Суды, прокуратура, налоговая, «Байкалфинансгруп», Богданчиков etc. ведут себя столь красочно, что исторгают даже из тех, кто нимало не сочувствует самой прозрачной компании, соединенный стон: «Ну, нельзя же так!» Если бы защитники «ЮКОСа» были молчаливее, стон был бы еще более звучным.

Тем временем число умученных российской действительностью растет. К скорбному мартирологу путем самозаписи причислил себя артист Ф.Б. Киркоров, переживший новые удары судьбы. Ничто, казалось, не предвещало несчастья: «Мы вчера так гуляли, так праздновали потрясающе день рождения моей супруги Аллы Борисовны, что вся земля содрогалась». Но, как всегда, «где стол был яств, там гроб стоит». Покуда земля радостно содрогалась, славя супругу Аллу Борисовну, в популярных газетах появились заметки о том, что супруге супруг надоел и она с ним то ли разводится, то ли даже уже развелась. Непроверенные заметки вызвали справедливое негодование супруга, обличившего деятелей прессы, «которые вчера еще были в горах где-то, спустились с гор и якобы себя выдают за журналистов». При этом руководители СМИ еще хуже своих репортеров. Те хотя бы спустились в долины, тогда как руководители и этого шага не сделали — «редактор такой же, как и они, далеко от них не ушедший, не сошедший с гор».

В русской ксенофобской речи образ «спустились с гор» применяется к тем представителям горских народов Кавказа, которым приписывается изрядная дикость в сочетании со сплоченным клановым сознанием. Однако до сих пор ксенофобы не считали медийный бизнес профильным для спустившихся с гор, инкриминируя им что угодно — от банковских афер до торговли фруктами, но только не возглавление ведущих популярных СМИ. Что вполне естественно: засилье в прессе искони приписывается тем, кого принято обвинять не в дикости, но, напротив, в изощренном коварстве. См. ложу прессы в IV Думе, которую правые депутаты называли чертой оседлости. Если бы депутат Марков 2-й по методе Ф.Б. Киркорова назвал эту ложу дикой дивизией, никто бы не понял, что имеется в виду.

Нарочито отталкиваясь от традиционных ксенофобских конструкций, артист тем самым демонстрирует свои глубоко демократические пристрастия. Во всяком случае, из всей российской элиты супруг оказался единственным, кто счел нужным обратить внимание на то, как шахматиста-политика Г.К. Каспарова ударили доской: «Звенья одной цепи. Не пустить Киркорова в Армению, ударить человека…» Все остальные замолчали скорбное событие.

Паровоз следует в котельную — Энергетика и промышленность России — № 22 (306) ноябрь 2016 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 22 (306) ноябрь 2016 года

Большинство крупных городов России с населением более 500 тысяч человек располагают ТЭЦ. Однако даже в Москве около 30 процентов тепловой энергии вырабатывается муниципальными и промышленными котельными. В городах России с населением от 100 до 500 тысяч человек (Белгород, Курск и другие) котельными вырабатывается большая часть тепловой энергии. Общее количество котельных в стране превышает 200 тысяч.

Россия является самой холодной страной мира. В зоне жестких климатических условий расположены крупные города (Воркута, Сургут, Нижневартовск, Норильск и другие). Это означает, что останов котельных зимой может привести к национальной катастрофе. Даже если работники коммунальных служб вовремя сольют воду из тепловых сетей и котельного оборудования, часть ее может остаться и в виде льда повредить трубы.

Причиной массового останова котельных являются, в частности, перерывы в их электроснабжении, так как вспомогательное оборудование котельных (дутьевые вентиляторы, дымососы, насосы) имеет электрический привод. Без электрической энергии котельная встает, несмотря на наличие топлива. Однако потребляемая котельной электрическая мощность составляет всего несколько процентов от вырабатываемой тепловой мощности. Поэтому необходимо, чтобы каждая котельная работала независимо от внешних электрических сетей. Тривиальным решением здесь является установка в котельной газопоршневого электрического агрегата, обеспечивающего ее собственные нужды. Но данное решение возможно в газовых котельных. При этом работать такой агрегат должен автономно от сети, что означает провал частоты при запуске мощных электродвигателей.

Мини-ТЭЦ как выход

Еще в начале 2000‑х годов рядом специалистов была показана целесообразность перевода котельных в мини-ТЭЦ. Но создание последних на базе котельных, работающих параллельно с централизованными электрическими сетями, не гарантирует теплоснабжения от мини-ТЭЦ в случае отключения их от данных сетей. Например, при аварии 25 мая 2005 года в Московской электроэнергетической системе остановились ТЭЦ «Мосэнерго», попавшие в ее зону, так как не смогли обеспечить электропитание собственных нужд.

Для мини-ТЭЦ на базе котельной, в том числе газовой, предпочтительней может оказаться паросиловая установка (ПСУ), чем газопоршневой или газотурбинный электрический агрегат. Дело в том, что при полной конденсации выхлопного пара, осуществляющейся, как правило, в бойлере горячей воды, можно получить коэффициент использования теплоты сгорания топлива, близкий к КПД парового котла. Установка же котла-утилизатора ограниченной металлоемкости на выхлопных газах газопоршневого или газотурбинного двигателя не может дать близкую к 100 процентам утилизацию выхлопных газов, так как коэффициент теплоотдачи от газа к стенке на порядок ниже, чем от конденсирующегося пара к стенке. При прекращении подачи газа и переходе на резервное топливо (мазут) ПСУ продолжит работу, а газовый двигатель – нет. Кроме того, на газовый двигатель необходимо получать разрешение от треста газового хозяйства как на новое газоиспользующее оборудование.

Паросиловая мини-ТЭЦ может работать и на твердом топливе, что становится целесообразным в связи со вступлением России во Всемирную торговую организацию. Рано или поздно последнее обстоятельство приведет к выравниванию внутрироссийских цен на газ с мировыми, то есть к их повышению. Если рассматривать использование электрической и механической энергии только внутри котельной, то отношение электрической энергии к тепловой оказывается очень низким, что делает использование ПСУ в газовых котельных предпочтительным по сравнению с газовыми двигателями, а в котельных на твердом топливе им вообще нет альтернативы.

Необходимый КПД ПСУ для паровой котельной очень низок и обеспечивается любым из далее рассматриваемых их типов. Что касается водогрейной котельной, то определение целесообразности применения газовых двигателей или ПСУ можно сделать только технико-экономическим расчетом для каждого конкретного случая. Технические решения для применения ПСУ здесь могут быть следующими: реконструкция водогрейного котла в пароводогрейный; использование турбины или поршневого двигателя, способного работать на перегретой воде; использование аппарата вскипания для получения пара из перегретой воды; установка в водогрейной котельной дополнительного парового котла.

Применение ПСУ для привода генератора в котельной – широко известный метод. Например, Калужский турбинный завод выпускает специальные электрические агрегаты с малыми паровыми турбинами мощностью до нескольких мегаватт. Такие агрегаты могут работать на перегретом и насыщенном паре. Однако в своей работе мы столкнулись с тем, что большинство паровых отопительных котельных не оснащены пароперегревателями и производят влажный пар. А даже паровинтовые машины требуют пара с сухостью от 0,89 и выше. Кроме того, турбины потребляют много воды для охлаждения, что снижает их технико-экономические показатели.

Вспомним о паровых машинах

Более перспективной ПСУ для обеспечения работы котельной является, на наш взгляд, ПСУ с паровой поршневой машиной (паровой машиной). Некоторые руководители предприятий, доведенные до отчаяния энергетическими проблемами, пытаются использовать паровозы для привода электрических генераторов. Получается очень громоздкая и металлоемкая конструкция. По всей видимости, это тупиковое направление, так как система смазки паровоза предполагает попадание масла в выхлопной пар, который у паровоза сбрасывается в атмосферу. Поэтому, даже если удастся создать выхлопной коллектор и использовать пар для получения горячей воды через бойлеры для отопления и горячего водоснабжения, конденсат такого пара будет загрязнен маслом в концентрации, не позволяющей отправить его через питательный насос обратно в котел (согласно нормативам, концентрация нефтепродуктов в питательной воде паровых котлов с рабочим давлением 1,4 МПа не должна превышать 3 мг / кг, а выхлопной пар паровоза имеет концентрацию масла, приближенно, в десять-сто раз больше). Слив конденсата в канализацию экономически нецелесообразен. Поэтому надо предусматривать металлоемкие и громоздкие маслоулавливающие устройства.

Применение стационарных паровых машин для промышленных целей было широко распространено в XIX веке, однако сейчас они не должны быть копией агрегатов, выпускавшихся более шестидесяти лет назад. Мы считаем правильным направлением конверсию серийных поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в паровые машины.

Справедливости ради отметим, что летом 1938 года в нашей стране на катере была испытана ПСУ разработки специалистов Московского авиационного института (МАИ), предназначенная для легкого самолета. Ее компактная высокооборотная паровая машина – паропоршневой двигатель (ППД) – при давлении пара 7,5 МПа имела мощность около 110 кВт при частоте вращения коленчатого вала 1600 оборотов в минуту. В 1980‑х годах в МАИ были созданы двухтактные поршневые ДВС, которые запускались как паровая машина. Паровые машины ушли из большой энергетики в начале XX века в тот период, когда требовались большие мощности для централизованных систем электроснабжения, работавших на каменном угле. Тогда еще не умели делать экологически приемлемые котлы малой мощности на угле, а месторождения природного газа еще не были открыты. Паровые машины большой мощности тогда были бы очень громоздкими.

Поэтому авторы не исключают возврата и в большую энергетику поршневых паровых машин. Более компактные, чем классические паровые машины, ППД можно создавать сегодня на базе судовых и тепловозных дизелей. Ресурс таких ППД будет в разы выше, чем у паровых турбин, а стоимость в серийном производстве может оказаться ниже. Упомянутые выше дизели работают 80‑120 тысяч часов до капитального ремонта на мазуте с содержанием серы до пяти процентов, то есть их цилиндрово-поршневая группа соприкасается с серной кислотой, а не с дистиллированной водой, как в паровых машинах.

Объединенной научной группой «Промтеплоэнергетика» Московского государственного областного технологического университета в Королеве Московской области ведутся разработки ППД на базе серийных отечественных ДВС. Подвижные и изнашивающиеся детали ППД принципиально возможно сохранять от конверсионных ДВС, что обеспечит решение проблемы запасных частей и ремонта ППД специалистами по ДВС.

ППД предназначены в первую очередь для котельных, где они могут устанавливаться параллельно задвижке, дросселирующей пар, поступающий от паровых котлов в бойлер горячей воды. При этом для сохранения тепловой схемы котельной предполагается, что количество тепловой энергии, переходящей в механическую, невелико и примерно таково, что пар остается насыщенным. А наиболее перспективным является ППД с бесшатунным механизмом преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение вала по схеме советского изобретателя С. С. Баландина. Эта схема наиболее просто позволяет решить вопрос исключения попадания воды в смазочное масло и последнего – в выхлопной пар. Такой ППД будет еще более компактным, чем на базе традиционных ДВС.

Теперь обратим внимание на проблему автономной выработки электрической энергии. Это поддержание стабильной частоты тока на уровне 50±0,2 Гц по ГОСТ Р 54149‑2010, в требования которого не укладывается ни один регулятор, применяемый на современных тепловых двигателях, при изменении нагрузки. Какие варианты решения проблемы здесь существуют? Первый – параллельная работа с сетью. В этом случае при отключении от централизованной электрической сети ПСУ не сможет вырабатывать электрическую энергию по ГОСТ Р 54149. Второй – выпрямление тока, а затем, через инвертор, его преобразование в переменный ток стабильной частоты. Стоимость электротехнического оборудования при этом существенно возрастает и значительно увеличивает срок окупаемости всей электрогенерирующей ПСУ. Третий – возможность поддержания стабильной частоты тока за счет самостабилизации частоты вращения приводного поршневого двигателя по методу В. С. Дубинина, без организации обратных связей (В. С. Дубинин. Совершенствование систем энергоснабжения в газифицированных регионах России на базе поршневых технологий: дис. … канд. техн. наук. – М., МЭИ. – 2013). Такая ПСУ принципиально может стать простой, надежной и дешевой.

Насколько эффективен паровой двигатель? — Журнал «Поезда»

шлим:
Не совсем уверен, но я думаю, что читал, что дизельное топливо в 50-х годах было дешевле бензина, так что, возможно, оно было бы относительно дешевле в ваших расчетах, чем сейчас.

История «эпохи перехода от парового к дизельному топливу» заключалась в том, что нефть была открыта / разработана в Саудовской Аравии, а США еще не достигли пика Хабберта 1970 года, и United Mine Workers поиграли мускулами по отношению к шахтерам. получать больше денег за грязную опасную работу, которую они делают.Нефть была особенно дешевой по сравнению с сегодняшним днем, и кажется, что с низкой ценой на нефть и гораздо более высоким тепловым КПД дизельных двигателей, тепловозы имели явное преимущество в стоимости топлива по сравнению с паром.

Во время проекта ACE 3000 — что это было, середина 70-х в ответ на нефтяное эмбарго 70-х и напряженность на Ближнем Востоке — я полагал, что теплоэффективный паровоз, работающий на угле, среднего подросткового возраста имел явное преимущество в стоимости топлива перед Тепловоз. Даже паровая машина с КПД 5% (специалисты ACE тестировали модель Northern) в то время имела небольшую экономию на топливе по сравнению с дизельным двигателем.

Сегодня цена угля растет вместе со многими другими вещами, но цена на нефть с поправкой на инфляцию не так уж далека от условий 1970-х — начала 80-х годов.

Еще одна вещь, которую следует помнить о проекте ACE 3000, заключается в том, что когда это было, в начале 70-х, и когда Норфолк и Вестерн бросили пожар последнего магистрального парохода в 1960 году? Да, железные дороги были полностью дизелизированы, и возникла мысль о возвращении пара, работающего на угле, — подумайте о мастере цеха Дона Олтмана, который думал, что лучшее, что можно сделать с локомотивным котлом, — это заполнить его цементом, чтобы его нельзя было ввести в эксплуатацию и авария со взрывом котла.Но, вероятно, на железных дорогах было достаточно старожилов, чтобы заставить эту паровую штуку работать, если это было направление.

Сегодня мы находимся 40 лет от ACE 3000, 50 лет с момента прекращения использования пара на Северо-Западе, 60 лет с тех пор, как железные дороги в значительной степени отключили пар. Во время перехода от парового к дизельному железные дороги «инвестировали» в мешанину из дизелей 1-го поколения с различными уровнями затрат на техническое обслуживание. По ACE 3000 они конкурировали с SD-40, а затем SD-40-2, возможно, самыми «пуленепробиваемыми» локомотивами, известными человечеству, паровыми или дизельными.

Ах пар! Мечта не умирает.

Что такое современный Steam? — Coalition for Sustainable Rail

На приведенном выше рисунке показана система сжигания газа или топка GPCS того же размера и компоновки, что и обычная топка. Колосниковая решетка заменена традиционной «пальцевой» на решетку с меньшими отверстиями для воздуха, что снижает количество первичного воздуха, проходящего через решетку / топливо, примерно до 30%. Для правильной работы GPCS решетки должны обеспечивать равномерный поток воздуха через топку.Также через стены топки необходимо установить ряд воздуховодов для впуска вторичного воздуха. Они могут быть расположены по бокам, сзади, сверху и / или спереди топки. Эти воздуховоды рассчитаны на то, чтобы пропускать оставшиеся 70% воздуха, необходимого для полного сжигания топлива. Это значительное уменьшение объема и, следовательно, скорости всасываемого первичного воздуха через огонь в значительной степени исключает унос несгоревших частиц топлива и эффект пескоструйной очистки внутри котла по сравнению с паровозами, работающими на традиционном топливе.Кроме того, более низкий уровень уноса топлива и почти полное сгорание топлива значительно увеличивает эффективность топки топки, что подтверждается фактическим удалением «дыма» из дымовой трубы.

Заключительная часть конверсии GPCS — это добавление дисперсионных трубок, установленных под решетками для допуска пара к огню. На эти цели отводится от трех до четырех процентов выхлопного пара из поршней локомотива и различных других паровых принадлежностей.Этот пар служит двум целям: 1) поддержание пламени ниже температуры плавления золы, предотвращение образования клинкера и 2) обеспечение источника воды в реакции газификации, которая преобразуется в газообразный водород и метан в топке. Эти и другие химические реакции требуют поддержания более глубокого очага, чем в обычной топке, как правило, на пятнадцать кусков топлива. Этот пар должен быть хорошо перемешан с первичным воздухом для обеспечения правильной работы GPCS.

Однако ключом к созданию достаточной тяги через GPCS является эффективное расположение сопла и дымовой трубы в дымовой камере современного паровоза.Традиционно дизайну и расположению этих систем уделялось очень мало внимания, кроме простого обеспечения того, чтобы струя пара проходила через трубу «нижней юбки», создавая вакуум в дымовой камере.

Вышеупомянутые выхлопы Kylpor, Lempor и Lemprex являются производными одного и того же принципа: позволяют пару слиться в проходе большого объема, затем направляют его через сопло де Лаваля, аналогичное ракетному двигателю, разработанному в тандем с изысканным стеком.Эта комбинация сводит к минимуму противодавление и обеспечивает скорость взрыва через дымовую трубу, которая может превышать 1 Маха.

Почему вы больше не видите паровозы

Еженедельный информационный бюллетень

Лучшее из The Saturday Evening Post в вашем почтовом ящике!

К 1930-м годам рост затрат на обслуживание паровозов, как это было сфотографировано здесь, на Северо-Западном железнодорожном вокзале Чикаго, приводил к тому, что железные дороги теряли деньги.
Фото любезно предоставлено Библиотекой Конгресса.

Эпоха великих локомотивов закончилась в начале 1960-х годов, но их все еще не хватает — даже людям, которые никогда не видели их в эксплуатации. Что-то в этих массивных паровых двигателях захватывает воображение и впечатляет нас так, как это не может сделать Boeing 747 .

Многие американцы, которые знали только межгосударственные автомагистрали и аэропорты, жаждут увидеть, как локомотив выезжает из станции в облаке дыма и пара. Или услышать в ночи заунывный крик далекого свистка пара.И они задаются вопросом, что побудило железные дороги заменить эти великолепные машины грязными, скучными дизельными двигателями.

Подпишитесь и получите неограниченный доступ к нашему архиву онлайн-журналов.

К счастью, у нас есть статья Post 1930-х годов — времени, когда на железных дорогах появилась дизельная энергия. «Статьи прогресса» Гаретта Гарретта хорошо объясняют, почему железные дороги отказались от паровых двигателей.

Он начинается с описания нового, полностью модернизированного поезда Burlington Railroad Zephyr и его первого путешествия 26 мая 1934 года через Великие равнины от Денвера до Чикаго.

Новости о проезде поезда привлекли толпы к железнодорожной линии в Колорадо, Небраске, Айове и Иллинойсе. Люди собирались на холмах, набережных и крышах, чтобы увидеть, как этот изящный футуристический поезд проезжает мимо них со скоростью до 112 миль в час.

«Родители держали младенцев на руках, призывая их посмотреть», — пишет Гарретт.«Женщины дико целовались. Мужчины прыгали и махали руками. Некоторые из тех, кто пришел сделать снимки, вместо этого отдавали честь и забывали повернуть рукоятки фотоаппаратов ».

Не только блестящий обтекаемый двигатель и автомобили волновали толпу. Это было зрелище ощутимых изменений и прогресса в глубине Депрессии.

1930-е годы были плохим временем, чтобы вкладывать деньги в экспериментальные поезда, но у железной дороги не было выбора. Доходы упали до опасного уровня только из-за проблем с экономикой.Но прибыль также неуклонно снижалась с 1920 года.

Единственный способ выжить — это снизить затраты и повысить эффективность. Дизель, казалось, обещал и то, и другое.

По замыслу конструкторов, дизельные двигатели могли работать быстрее и дольше паровозов. Они были более экономичными; им не требовались частые остановки для пополнения запасов угля и воды. Вместо того, чтобы вырабатывать пар в огромном котле, дизельное топливо сжигало масло для питания генератора, который, в свою очередь, приводил в действие электродвигатели на колесах.

Локомотивы

, для сравнения, имели низкий тепловой КПД.

Они использовали огромное количество энергии для создания давления пара, которое приходилось сбрасывать всякий раз, когда локомотив останавливался или останавливался. За каждую неделю работы локомотив расходовал уголь и воду на свой вес.

«Они ели слишком много для того, что делали», — писал Гаррет. «Лишь около одной двадцатой, или 5 процентов потенциальной энергии, потребляемой паровозом, передается на колеса в виде эффективной движущей силы.«Напротив, бензиновый двигатель может передавать колесам более 25 процентов своей потенциальной энергии.

Zephyr в дверях конюшни перед стартом в 1017 миль за 785 минут. Он не был похож ни на один поезд, который был до него, и принес с собой вид ощутимых изменений и прогресса в глубине Депрессии.

Паровозы также требовали дорогостоящего обслуживания. Раз в месяц по закону нужно было чистить котлы. Кроме того, каждый двигатель требовал регулярного капитального ремонта, а это означало, что он был готов к работе только 35 процентов времени.Дизельные двигатели, требующие меньшего количества обслуживания, имели 95-процентную готовность.

Поскольку производитель использовал новый дизайн для Zephyr , производитель решил воспользоваться преимуществом нового метода строительства, в котором использовались сверхлегкие, сваренные электронным способом рамы из нержавеющей стали. Традиционно железнодорожные компании полагали, что увеличение веса автомобилей и двигателей делает поездку на поезде более комфортной. Они считали, что более тяжелые поезда были более безопасными, потому что они могли поглощать смертельный удар при столкновении.Но по мере увеличения веса вагонов увеличивалась нагрузка на рельсы и мосты, и с каждой добавленной тонной веса топливная эффективность поезда снижалась еще больше.

Северная железная дорога Берлингтона планировала запустить легкий поезд Zephyr между Канзас-Сити, штат Канзас, и Омахой, штат Небраска, заменив поезд, состоящий из двух локомотивов и шести тяжелых пассажирских вагонов. Старый поезд весил 1 618 000 фунтов. Zephyr будет весить всего 200 000 фунтов.

Через два года после появления этой статьи в другой статье Post об американских железных дорогах сообщалось, что на линии Берлингтон значительно снизились эксплуатационные расходы.Их стандартный паровоз обходился в 70 центов за милю. Стоимость одной мили для Zephyr составляла 31 цент. Спад в железнодорожных поездках изменился. Железные дороги снова становились прибыльными. Но паровоз начал исчезать с железнодорожных станций, унося с собой угольные станции, водонапорные башни и тысячи рабочих мест, которые были необходимы для работы этих двигателей, требующих значительного обслуживания.

Как бы железнодорожники ни любили старые локомотивы, они были обречены.Уже во время первого пробега Zephyr суперинтендант железной дороги, ехавший с Гарретом, признался ему: «Я люблю локомотив. Видит Бог, мне неприятно видеть, что с ней случается что-то подобное. Но я тоже механик. Машина для того, что она будет делать. Эта штука заживо обшивает локомотив.

Узнайте больше о первом спринте Zephyr и о том, как он изменил мир железных дорог, в «Статьях прогресса» Гарета Гарретта, 28 июля 1934 года.

Станьте участником Saturday Evening Post и получите неограниченный доступ.Подпишитесь сейчас

локомотив | автомобиль | Британника

локомотив , любая из различных самоходных машин, используемых для буксировки железнодорожных вагонов по путям.

Хотя движущая сила для состава поезда может быть встроена в вагон, в котором также есть пассажирские, багажные или грузовые помещения, она чаще всего обеспечивается отдельным блоком, локомотивом, который включает в себя механизмы для выработки (или, в корпус электровоза, чтобы преобразовать) мощность и передать ее на ведущие колеса.Сегодня у локомотива два основных источника энергии: нефть (в виде дизельного топлива) и электричество. Пар, самая ранняя форма двигателя, использовался почти повсеместно примерно до Второй мировой войны; с тех пор на смену ей пришла более эффективная дизельная и электрическая тяга.

Паровоз был самодостаточной единицей, имеющей собственный источник воды для производства пара и угля, масла или дров для обогрева котла. Тепловоз также имеет собственный источник топлива, но мощность дизельного двигателя не может быть напрямую связана с колесами; вместо этого должна использоваться механическая, электрическая или гидравлическая трансмиссия.Электровоз не самодостаточен; он принимает ток от контактного провода или третьего рельса рядом с ходовыми рельсами. Подача третьего рельса используется только на городских скоростных железных дорогах, работающих на низковольтном постоянном токе.

В 1950-х и 60-х годах газовая турбина была принята на вооружение одной американской и некоторыми европейскими железными дорогами в качестве альтернативы дизельному двигателю. Несмотря на то, что его преимущества были сведены на нет достижениями в технологии дизельной тяги и повышением цен на нефть, он по-прежнему предлагается в качестве альтернативного средства для организации высокоскоростного железнодорожного сообщения для регионов, где нет инфраструктуры для выработки электроэнергии.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Узнайте, как историки узнают о прошлом, например об изобретении первого современного паровоза.

Узнайте, как историки используют различные источники для обнаружения, проверки и построения повествования о событиях — таких как изобретение паровоза — это случилось в прошлом.

Основные характеристики, которые сделали ракету Rocket 1829 года Джорджа и Роберта Стивенсонов успешной — ее многотрубный котел и система отвода пара и создания сквозняков. его топка — продолжала использоваться в паровозе до конца его карьеры.Вскоре количество сцепленных ведущих колес увеличилось. У Rocket была только одна пара ведущих колес, но вскоре стали обычным явлением четыре сдвоенных колеса, и в конечном итоге некоторые локомотивы были построены с 14 сдвоенными машинами.

Ведущие колеса паровозов были разных размеров, обычно больше для более быстрых пассажирских двигателей. Средний диаметр составлял 1829–2032 мм (72–80 дюймов) для пассажирских двигателей и 1 372–1676 мм (54–66 дюймов) для грузовых или смешанных типов.

Запасы топлива (обычно угля, но иногда и нефти) и воды могли транспортироваться на самой раме локомотива (в этом случае он назывался цистерной) или в отдельном транспортном средстве, тендере, сцепленном с локомотивом. Тендер типичного европейского магистрального локомотива имел вместимость 9 000 кг (10 тонн) угля и 30 000 литров (8 000 галлонов) воды. В Северной Америке были распространены более высокие мощности.

Для удовлетворения особых потребностей тяжелых грузовых перевозок в некоторых странах, особенно в Соединенных Штатах, было получено большее тяговое усилие за счет использования двух отдельных агрегатов двигателей под общим котлом.Передний двигатель был шарнирно соединен с рамой заднего двигателя, так что очень большой локомотив мог преодолевать повороты. Шарнирно-сочлененный локомотив был изобретен в Швейцарии, первый из которых был построен в 1888 году. Самым большим из когда-либо построенных был Big Boy от Union Pacific, который использовался в горных грузовых перевозках на западе США. Big Boy весил более 600 коротких тонн, включая тендер. Он мог развивать тяговое усилие 61 400 кг (135 400 фунтов) и развивать более 6000 лошадиных сил на скорости 112 км (70 миль) в час.

Одной из самых известных шарнирно-сочлененных конструкций была модель Beyer-Garratt, которая имела две рамы, каждая из которых имела собственные ведущие колеса и цилиндры, на которых были установлены резервуары для воды. Два шасси разделяла другая рама, на которой находился котел, кабина и подача топлива. Этот тип локомотива был ценен на слегка проложенных путях; он также может преодолевать крутые повороты. Широко использовался в Африке.

Постепенно совершенствовался поршневой паровоз с различными доработками. Некоторые из них включали более высокое давление в котле (до 2 000–2060 килопаскалей [290-300 фунтов на квадратный дюйм] для некоторых из последних локомотивов по сравнению с примерно 1300 килопаскалей [200 фунтов на квадратный дюйм] для более ранних конструкций), перегрев, питательная вода предварительный нагрев, роликовые подшипники и использование тарельчатых (перпендикулярных) клапанов, а не скользящих поршневых клапанов.

Тем не менее, тепловой КПД даже самых современных паровозов редко превышал около 6 процентов. Неполное сгорание и тепловые потери из топки, котла, цилиндров и других объектов рассеивали большую часть энергии сожженного топлива. По этой причине паровоз устарел, но медленно, поскольку имел компенсирующие преимущества, в частности, его простоту и способность противостоять злоупотреблениям.

Попытки приводить в движение железнодорожные вагоны с использованием батарей относятся к 1835 году, но первое успешное применение электрической тяги было в 1879 году, когда на выставке в Берлине появился электровоз.Первые коммерческие применения электрической тяги были на пригородных и городских железных дорогах. Один из первых появился в 1895 году, когда Балтимор и Огайо электрифицировали участок пути в Балтиморе, чтобы избежать проблем с дымом и шумом в туннеле. Одной из первых стран, которые использовали электрическую тягу для работы на магистральных линиях, была Италия, где система была открыта еще в 1902 году.

К началу Первой мировой войны несколько электрифицированных линий работали как в Европе, так и в Соединенных Штатах.После той войны были предприняты крупные программы электрификации в таких странах, как Швеция, Швейцария, Норвегия, Германия и Австрия. К концу 20-х годов почти в каждой европейской стране имелся хотя бы небольшой процент электрифицированных путей. Электротяга также была внедрена в Австралии (1919), Новой Зеландии (1923), Индии (1925), Индонезии (1925) и Южной Африке (1926). В период с 1900 по 1938 год в Соединенных Штатах был электрифицирован ряд столичных терминалов и пригородных сообщений, а также электрифицировано несколько магистральных линий.Появление тепловоза препятствовало дальнейшей электрификации магистральных маршрутов в Соединенных Штатах после 1938 года, но после Второй мировой войны такая электрификация была быстро распространена в других местах. Сегодня значительный процент путей стандартной колеи на национальных железных дорогах по всему миру электрифицирован, например, в Японии (100 процентов), Швейцарии (92 процента), Бельгии (91 процент), Нидерландах (76 процентов), Испании ( 76 процентов), Италия (68 процентов), Швеция (65 процентов), Австрия (65 процентов), Норвегия (62 процента), Южная Корея (55 процентов), Франция (52 процента), Германия (48 процентов), Китай (42 процента). процентов) и Соединенное Королевство (32 процента).Напротив, в Соединенных Штатах, где около 225000 км (140000 миль) путей стандартной колеи, электрифицированные маршруты практически не существуют за пределами Северо-восточного коридора, где компания Amtrak управляет 720-километровым (450-мильным) экспрессом Acela Express между Бостоном и Вашингтоном. , DC

Вторая половина века также ознаменовалась созданием в городах по всему миру многих новых электрифицированных городских скоростных железнодорожных систем, а также расширением существующих систем.

Преимущества и недостатки

Электрическая тяга обычно считается наиболее экономичным и эффективным средством эксплуатации железной дороги при условии наличия дешевой электроэнергии и плотности движения, оправдывающей высокие капитальные затраты.Электровозы, являясь просто энергопреобразующими, а не генерирующими устройствами, имеют ряд преимуществ. Они могут использовать ресурсы центральной электростанции для выработки мощности, значительно превышающей их номинальные характеристики, для запуска тяжелого поезда или для преодоления крутого подъема на высокой скорости. Типичный современный электровоз мощностью 6000 лошадиных сил в этих условиях в течение короткого периода времени развивает до 10000 лошадиных сил. Кроме того, электровозы работают тише, чем другие типы, и не производят дыма и дыма.Электровозам требуется мало времени в цехе для обслуживания, затраты на их обслуживание низкие, а срок службы у них больше, чем у дизелей.

Самыми большими недостатками электрифицированной эксплуатации являются высокие капитальные вложения и затраты на техническое обслуживание стационарной станции (тяговые провода, конструкции и силовые подстанции), а также дорогостоящие изменения, которые обычно требуются в системах сигнализации для защиты их схем от помех от высоких энергий. тягово-токовые напряжения и адаптировать их характеристики к превосходному ускорению и устойчивым скоростям, достигаемым с помощью электрической тяги.

преобразование энергии | технология | Britannica

Энергия обычно и наиболее просто определяется как эквивалент или способность выполнять работу. Само слово происходит от греческого energeia: en , «в»; эргон , «рабочий». Энергия может быть связана с материальным телом, как в спиральной пружине или движущемся объекте, или она может быть независимой от материи, как свет и другое электромагнитное излучение, пересекающее вакуум. Энергия в системе может быть доступна для использования только частично.Измерения энергии — это измерения работы, которые в классической механике формально определяются как произведение массы ( м ) и квадрата отношения длины ( l ) ко времени ( t ): мл ²/ т ². Это означает, что чем больше масса или расстояние, на которое он перемещается, или чем меньше времени требуется для перемещения массы, тем больше будет проделанная работа или больше затраченной энергии.

Развитие концепции энергии

Термин энергия не применялся как мера способности выполнять работу до довольно позднего периода развития науки механики. Действительно, развитие классической механики может осуществляться без обращения к концепции энергии. Однако идея энергии восходит к Галилею 17 века. Он признал, что, когда груз поднимается с помощью системы шкивов, прилагаемая сила, умноженная на расстояние, через которое эта сила должна быть приложена (произведение, называемое по определению работой), остается постоянной, даже если любой из этих факторов может меняться.Концепция vis viva, или живой силы, величины, прямо пропорциональной произведению массы и квадрата скорости, была введена в 17 веке. В 19 веке термин «энергия» применялся к концепции vis viva.

Первый закон движения Исаака Ньютона признает, что сила связана с ускорением массы. Почти неизбежно, что тогда интерес представляет интегральный эффект силы, действующей на массу. Конечно, есть два вида интеграла силы, действующей на массу, которые можно определить.Один — это интеграл силы, действующей вдоль линии действия силы, или пространственный интеграл силы; другой — интеграл силы за время ее действия на массу или временной интеграл.

Оценка пространственного интеграла приводит к величине, которая теперь используется для представления изменения кинетической энергии массы в результате действия силы и составляет лишь половину от vis viva. С другой стороны, временное интегрирование приводит к оценке изменения количества движения массы в результате действия силы.Некоторое время велись споры о том, какая интеграция привела к надлежащей мере силы: немецкий философ-ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц утверждал, что пространственный интеграл является единственной истинной мерой, в то время как ранее французский философ и математик Рене Декарт защищал временную шкалу. интеграл. В конце концов, в XVIII веке физик Жан Д’Аламбер из Франции показал законность обоих подходов к измерению силы, действующей на массу, и что полемика велась только по номенклатуре.

Резюмируя, сила связана с ускорением массы; кинетическая энергия или энергия, возникающая в результате движения, является результатом пространственной интеграции силы, действующей на массу; импульс — это результат интегрирования во времени силы, действующей на массу; а энергия — это мера способности выполнять работу. Можно добавить, что мощность определяется как скорость передачи энергии (к массе, когда на нее действует сила, или по линиям передачи от электрического генератора к потребителю).

Сохранение энергии (см. Ниже) было независимо признано многими учеными в первой половине XIX века. Сохранение энергии как кинетической, потенциальной и упругой энергии в замкнутой системе в предположении отсутствия трения оказалось действенным и полезным инструментом. Кроме того, при более внимательном рассмотрении обнаруживается, что трение, которое служит ограничением классической механики, выражается в выделении тепла, будь то на контактных поверхностях блока, скользящего по плоскости, или в объеме жидкости, в которой весло вращается или любое другое выражение «трение».«Тепло было определено как форма энергии Германом фон Гельмгольцем из Германии и Джеймсом Прескоттом Джоулем из Англии в 1840-х годах. Джоуль также экспериментально доказал связь между механической и тепловой энергией в это время. Поскольку возникла необходимость в более подробном описании различных процессов в природе, подход заключался в поиске рациональных теорий или моделей процессов, которые позволяют количественно измерить изменение энергии в процессе, а затем включить его и соответствующий ему энергетический баланс в систему. представляет интерес, при условии общей потребности в сохранении энергии.Этот подход работал для химической энергии в молекулах топлива и окислителя, выделяющейся при их сгорании в двигателе, для производства тепловой энергии, которая впоследствии преобразуется в механическую энергию для работы машины; он также работал над преобразованием ядерной массы в энергию в процессах ядерного синтеза и ядерного деления.

ОБЗОР КНИГИ: История энергии паровоза

Написано Уильям К. Вантуоно, главный редактор

ИСТОРИЯ ПАРОВОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ ЭНЕРГИИ: Как эти локомотивы использовали энергию и что было сделано для повышения их эффективности.Уолтер Симпсон. Историческое общество Чесапика и Огайо, Инк. Твердый переплет, 144 страницы, 44,95 доллара. Доступно в Simmons-Boardman Books, www.transalert.com / cgi-bin / details.cgi? Inv = BKSLES & cat = 8.

Кто не любит паровозы среди железнодорожников и железнодорожников, и даже среди тех, кто не любит? Новая книга Уолтера Симпсона «. История энергии паровоза: как эти локомотивы использовали энергию и что было сделано для повышения их эффективности», предлагает читателям возможность проникнуть во внутренние механизмы локомотивов, которые были основным источником U.Движущая сила железной дороги на протяжении более столетия, от примитивных зародышей в начале 19 века до эпохи сверхдержав 1920-1940-х годов и недолговечных экспериментов с паровыми турбинами до конца регулярного финансового обслуживания примерно в 1960 году. Подробные технические чертежи, научные графики и диаграммы охватывают все: от дымовых коробов до пароперегревателей, от котлов до топок, от приводов до боковых штанг, от предохранительных клапанов до тарельчатых клапанов, от тендеров до кочегаров и т. Д. — ни одна деталь не упущена из виду.

«По мнению обозревателей, это лучшее обсуждение эффективности паровозов из когда-либо сделанных», — говорит Том Диксон из C&O Historical Society.«Симпсон использует оригинальные источники с различных железных дорог, а также авторитетные книги и статьи инженеров-механиков, которые так упорно трудились, чтобы сделать паровоз еще более эффективным, особенно в течение последних четырех десятилетий эксплуатации пара. Он пришел к выводу, что хороший паровоз может преобразовывать 7% своего топлива в механическую энергию, и большинство из них не достигают этого уровня, в то время как самые лучшие из них получают только 8% диапазона. Напротив, типичный дизель-электрический локомотив производит около 30-35%.И для дальнейшего сравнения: электрогенерирующая установка имеет КПД 33%, а автомобиль — около 25%.

«Симпсон понимает и документирует, как строители паровых двигателей и железные дороги усердно работали над повышением эффективности. Тем не менее, сама конструкция машины не позволила значительно увеличить возможности даже в широко разрекламированных локомотивах Super Power после 1925 года.

«Это исследование представляет собой научный обзор, полностью снабженный сносками и обширной библиографией, поэтому ему следует занять важное место в литературе по паровой энергии.В то же время это легко читаемое и понятное обсуждение, которое обычный человек может легко оценить и получить от него удовольствие. Это не только авторитетная книга, но и приятная на вид. Книга хорошо иллюстрирована великолепными черно-белыми и цветными фотографиями, на которых показаны все типы паровозов в действии.

«Этот рецензент прочитал сотни книг и, вероятно, тысячи статей о паровозах, и сам написал несколько, но эта книга дала мне новое понимание и понимание, которого у меня никогда не было за 52 года участия в истории железных дорог.”

Книга

Симпсона посвящена менее известному аспекту паровозов: попыткам спроектировать и построить «современный» локомотив. В эпилоге книги «Усовершенствованный пар — поиски высокоэффективного паровоза» автор описывает такие инициативы, как Red Devil, , модернизированный в 1981 году Южноафриканские железные дороги класса 26 4-8-4 с GPCS (производство газа). Система сгорания), двойной выхлоп Lempor, очистка воды Porta и другие улучшения. Он также охватывает давно заброшенную компанию American Coal Enterprises ACE 3000 Росса Роуленда с поршневым паровозом мощностью 3000 л.с., который, если бы он был построен, имел бы такие функции, как GPCS, тяга, производимая паровыми вентиляторами, четырехцилиндровый агрегат. расширение, подключенный дуплексный привод, поршневые кольца дизельного типа и микропроцессорное управление, включая возможность работы с несколькими агрегатами.

Интересная штука. Стоит добавить в вашу железнодорожную библиотеку.

Паровые двигатели — обзор

Подобно тому, как угольные и паровые двигатели сыграли ключевую роль в развитии первой промышленной революции, сегодняшняя зеленая промышленная революция опирается на основные компоненты энергии. Вкратце, это следующие компоненты:

•

Возобновляемая энергия . Чистая, бесконечная энергия доступна по всей планете; существующие технологии просто необходимо применять системно.Люди использовали энергию воды и ветра в течение тысяч лет, и этих источников много, и энергию можно легко собрать. Солнце — самый энергоемкий объект в нашей галактике, и оно предлагает гораздо больше энергии, чем когда-либо понадобится человеку. Водород — еще один богатый источник энергии, как и приливы. Превращение отходов — органических и неорганических — в энергию — не сложный процесс, и его можно адаптировать практически для любого сообщества. Наиболее распространенными возобновляемыми источниками и их технологиями являются ветер, солнце, геотермальная энергия, биомасса и океанские волны.Не так распространенные возобновляемые источники включают клетки водорода, магнитную левитацию, водоросли, а также бактерии или микроби.

•

Накопитель энергии . Большинство возобновляемых источников энергии, особенно ветер и солнце, называются «прерывистыми», потому что солнце не всегда светит, а ветер не всегда дует. Для бесперебойной работы возобновляемых источников энергии критически важны устройства, которые могут накапливать энергию и выделять ее при необходимости. Эти устройства хранения могут иметь естественную форму крупных солевых образований или искусственных, таких как батареи, топливные элементы или маховики.Инновации стремительно растут в области хранения энергии, включая использование гибридных автомобилей и автомобилей с подключаемым модулем. Экономичное хранение энергии — это святой Грааль динамики возобновляемых источников энергии.

•

Гибкое распределение энергии . Старые централизованные односторонние линии электропередач традиционной системы энергоснабжения должны быть изменены. Старые сети неэффективны и дисфункциональны. Интеллектуальные сети необходимы для максимального использования распределенной энергии из множества небольших источников. Эти сети, подобные Интернету, должны быть масштабируемыми и гибко распределять электроэнергию, передавая энергию по нескольким направлениям между пользователями.Идея состоит в том, что даже если вас нет дома, ваши солнечные батареи вырабатывают электроэнергию. Например, пока вас нет, ваш сосед редактирует видео в своем домашнем офисе, стирает одежду и варит кофе, а также заряжает свой автомобильный аккумулятор, и все это использует больше электронов, чем могут произвести его солнечные батареи. Интеллектуальная сеть может беспрепятственно перенаправить ему вашу избыточную мощность, отслеживать ее и выставлять счет.

•

Комплексные перевозки . Мобильность и транспорт — важнейшие функции, без которых невозможно обойтись в современном мире.Тем не менее, транспорт является источником огромного количества парниковых газов, которые необходимо устранить. Автомобили, автобусы и другие виды транспорта должны перейти с ископаемого топлива на экологически чистую и экологически безопасную энергию. Международная транспортная отрасль начала этот переход, и он будет только ускоряться, особенно если Китай будет продвигать свои автомобильные правила, касающиеся неископаемого топлива. Автопроизводители вынуждены увеличивать расход топлива в своих транспортных средствах, и результатом являются удивительно инновационные концепции и технологии, в том числе гибриды, электромобили, автобусы и автомобили, работающие на водороде.Новая программа под названием «автомобиль с возвратом денег» проходит испытания в Соединенных Штатах и имеет большие перспективы.