ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принципиальная возможность создания теплового двигателя с одним источником тепла из "Основы термодинамики тела переменной массы " Выше цри рассмотрении способов понижения давления в рабочей полости в фазе сжатия отмечалась возможность понижения давления независимо от температуры внешней среды. Такая же возможность существует и в фазе расширения. Фаза расширения обычно заканчивается в момент, когда давление в рабочей полости примерно равно давлению внешней среды. Расширение рабочего тела от верхнего давления (давления в тепловом резервуаре) до нижнего давления, т. е. давления внешней среды, происходит чаще всего адиабатически, и такое расширение вызывает соответствующее понижение температуры рабочего тела. При этом совершенно необязательно, чтобы нижняя температура рабочего тела оказалась равной температуре окружающей среды. [c.74] Широкое практическое применение пневматических двигателей является достаточно убедительным опровержением как этого положения Кельвина, так и закона Карно. Регулярно наблюдаемые явления конденсации паров воды в рабочей полости пневматических двигателей и отказы в работе этих двигателей вследствие замерзания выделившихся капель воды представляются бесспорным свидетельством реальности явления охлаждения рабочего тела пневматического двигателя до температуры, значительно более низкой, чем температура атмосферного воздуха. [c.75] Отмеченные выше явления переохлаждения рабочего тела, наиболее отчетливо наблюдающиеся в пневматических двигателях без подогрева воздуха, имеют принципиальное значение, так как открывают возможность подвода тепла к рабочему телу за счет тепловой энергии атмосферы. [c.75] Если обеспечить значительное увеличение внутренней поверхности рабочей полости (поверхности нагрева) и медленное движение поршня, то, используя возникшую разность температур между стенками рабочей полости и рабочим телом, мол но процесс расширения из адиабатического превратить в процесс, близкий к изотермическому. Так как изотерма при расширении проходит существенно выше адиабаты, то указанное изменение процесса приведет к су1цественному увеличению полезной работы. [c.75] Если учесть, что классическая термодинамика в соответствии с ее концепциями категорически отрицает возможность прямого преобразования тепла окружающей среды в работу, то установление возможности такого преобразования в пневматических (газовых) двигателях имеет большое иринципиальное значение. [c.76] Какой будет ответ на тот же вопрос, если вместо теплового контакта энергия будет передаваться тепловой миграцией. Отмеченные выше условия привлечения даровой энергии в пневматическом двигателе, т. е. условия возможности прямого превращения в работу тепла окружающей среды дают основания для утвердительного ответа на указанный вопрос. [c.77] Предварительно остановимся на предложении французских инженеров Клода и Бушеро об использовании тепла поверхностных слоев морской воды для действия паротурбинной установки. В этой установке парогенератором являлось устройство, в котором впрыскиваемая низкокипящая жидкость превращалась в пар за счет тепла морской воды (при температуре 27—28°С), окружающей стенки парогенератора. [c.77] В проекте Клода и Бушеро предусматривались конденсация отработанного пара посредством охлаждения его глубинной морской водой (при температуре 4°С) и сжатие его до первоначального давления. Работа пара при расширении его в турбине совершалась без привлечения тепла морской воды. Если в установке Клода и Бушеро выделить паротурбинный двигатель (парогенератор и турбину), то можно установить, что этот струйный двигатель имел только один источник тепла. [c.77] Рассмотрим теперь поршневой двигатель, индикаторная диаграмма которого представлена на рис. 8. [c.77] До начала движения поршня в рабочую полость при неизменном начальном ее объеме впрыскивается низкокипящая жидкость. [c.77] В результате давление в рабочей полости повышается до некоторого давления, превышающего давление окружающей среды. Перепад давлений в рабочей полости и в окружающей среде вызывает движение поршня и расширение рабочего вещества. При значительной внутренней поверхности стенок рабочей полости, имеющих температуру окружающей среды, и при медленном движении поршня обеспечивается изотермическое расширение рабочего вещества за счет получения тепла из окружающей среды. Движение поршня вправо заканчивается в момент, когда давление в рабочей полости будет равно атмосферному. На обратном ходе рабочее вещество, имеющее температуру атмосферы, выталкивается в атмосферу. [c.78] В точке С диаграммы давление равно атмосферному. Участок диаграммы АВ отвечает процессу нагревания рабочего вещества, полученного испарением низкокипящей жидкости, при неизменном начальном объеме рабочей полости. [c.78] Как видно из изложенного, цикл состоит из изотермы ВС, изобары СА и изохоры АВ. Работа цикла выражается площадью AB и совершается полностью за счет тепла, полученного из окружающей среды (так как внутренняя энергия рабочего вещества при изотермическом процессе остается без изменения). [c.78] Этот постулат предполагает обязательность компенсации за возможность периодического превращения тепла в работу. Такая компенсация выражается потерей части подведенного тепла вследствие передачи этого тепла в окружающую среду (холодильнику) в фазе пониженного давления. [c.78] Так как в рассматриваемом периодически действующем двигателе в фазе повышенного давления работа совершается за счет подвода тепла из окружающей среды, то отвод тепла в фазе пониженного давления обратно в ту же среду невозможно отождествить с отмеченной выше компенсацией. [c.78] Расход низкотемпературной жидкости в рассматриваемом процессе можно истолковать как своеобразную компенсацию за превращение тепла в работу, но подобная компенсация по своей природе не эквивалентна передаче тепла холодильнику. [c.78] Вернуться к основной статье