john_jack (john_jack) wrote,
john_jack
john_jack

Categories:

Теория подтверждает

и то, что человек и паровоз железная дорога L.B.S.C. был гений. Или не игнорировал практический опыт машин, созданных не без участия настоящих учёных и инженеров. Если кто не в курсе, это создатель миниатюрного паровозостроения таким, каким мы его знаем и любим, почти уже век назад впервые (на спор) доказавший, что "игрушечный паровозик" колеи 2½ (64 мм) может тянуть за собой не пару игрушечных вагончиков, а взрослого человека, и с тех пор создавший больше сотни паровозов, иногда даже удачных.

Главный его "секрет" — то, что котёл надо раскочегаривать горячо и ярко, тогда пара всегда будет достаточно даже с небольшой площади. Маленький и горячий котёл с хорошей тягой всегда обгонит котёл большой, с кучей трубок, но вялым пламенем. Это не только практика, но и физика! Главная проблема котла это теплопередача от горячих, но весьма жиденьких газов, к металлу трубок и стенок. Теплопроводность самого металла ерунда, передача к воде тоже важна, но всяко легче из-за её плотности. Главное препятствие теплообмену газа со стенками же слои самого газа, уже отдавшие тепло. (Снова вовсе неслучайно, эти же слои обеспечивают высокий КПД ДВС, и мне давно пора заводить отдельную кнопку на это буквосочетание) Чтобы эти слои сорвать и размешать с остальным газом, нужна турбулентность (которую без паровой машины тоже изобрели бы несколько позже). А лучший способ её получить — придать газам скорость усиленной тягой. Как показали эксперименты, с принудительной тягой котёл с той же площади выдаёт в разы больше пара, но эффективность его даже лучше, чем с естественной, а выходящие газы холоднее. Парадоксально (на самом деле нет), но перемешивание газов на большой скорости сильнее, чем меньшее время контакта.

Теория рассказывает и что главная проблема паровой машины на насыщенном паре, из-за которой у неё КПД как у паровоза — пропавшее количество, missing quantity. Проще говоря, пар, вместо работы подло превратившийся в бесполезную воду. Ещё немного просочившийся через ссальники, но это мало и исправимо. Как только пар вышел из котла, он тут же начинает конденсироваться, а при любой попытке его заставить расширяться работая, он протестует и конденсируется ещё сильнее. Что забавно, при расширении впустую, на дросселе регулятора, он наоборот становится суше. Решается это многократным расширением, перегревом, паровыми рубашками и перегревом. Многократное расширение (оно же компаунд) проблему обходит, уменьшая перепад давлений и соответственно температур в каждом цилиндре. Но для паровозиков и подобной техники оно непрактично из-за сильно переменных нагрузок. Перегрев же её устраняет почти полностью, и L.B.S.C. в каждом своём котле обязательно ставил пароперегреватель. Без него в маленькой машинке пропажа насыщенного пара может составлять больше половины, и даже двух третьих. Да, именно, машина жрёт пара в три раза больше чем должна, излишками просто плюётся в трубу!

Забавно что проблема конденсации очень нелинейная. Снова потому что хитрая термодинамика. Это вам не идеальный газ, отдающий тепло пропорционально разнице температур (и непропорционально скорости потока, хе). Где насыщенный пар, всегда рядом вода. При расширении пар конденсируется, вода оседает на стенках цилиндра, и отдаёт им тепло. При выпуске же давление падает, горячая вода на стенках наоборот испаряется, отнимая тепло, и весело маша платочком усвистывает на волю. Правильно, зажав тепло когда оно было особенно нужно, и сперев его при первой возможности. Следствие отсюда такое, что чем больше в цилиндре воды, тем больше теряется тепла, тем цилиндр становится холоднее, тем больше в цилиндре воды… Этот процесс не балансируется, и прервать его можно только остановив машину и слив воду, а исключить — подавая изначально более-менее сухой, а лучше хоть немного подогретый пар.
Не менее забавно следствие. У многих модельных котлов пароперегреватели небольшие и не доходят до самых горячих мест топки. Обычно их снисходительно называют "сушилками" и не считают за нужную деталь, часто делая котлы чисто насыщенного пара. Только вот разница между сухим паром из такой сушилки и мокрым "насыщенным" гораздо больше, чем между подсушенным и заметно перегретым. Перегрев улучшает эффективность линейно, на проценты, пропорционально излишку температуры. Сушилка же устраняет потери из-за переиспарения, а это разы.

Ещё одно распространённое заблуждение в модельных кругах — меньшее количество утечек у "скользящего" коробчатого золотника по сравнению с "поршневым" цилиндрическим. Якобы плоскость золотника плотно прижимается к зеркалу давлением пара, сама притирается и устраняет утечки. Да, так устраняются утечки пара. Однако важнее снова утечки воды. Золотник скользит по слою сконденсировавшейся воды, и этот слой попадает то в область горячего пара, то в область холодного, идущего на выхлоп. Верно, снова те же конденсация и переиспарение!
Впрочем, у примитивного цилиндрического золотника, просто притёртого к цилиндру, проблема та же (но справедливости ради от него никто и не пытается требовать герметичности). Золотник с кольцами уже снимает большую часть водяной плёнки, а раздельные золотники (Корлисс, ня) или клапаны решают её полностью.
Tags: Книги, Многабукав, Мудрость, Пар, Тепловедение
Subscribe

  • Хипстеров сравнения псто

    …или Поналепил и Посмотрел. Поналепление лаконично, но утилитарно. Подбор прыскалки под повидон привёл к пузырькам от туалетной воды. Стоят они…

  • Компьютерной грамотности псто

    Придумал способ частично исправить "новый" сайт Обсербанка (не объявленного иностранным агентом на всей территории Российской Федерации),…

  • Понимания колбасных обрезков фто

    Как патентованный зануда с подшивкой справок, я ценю хорошую случайность. Вот сейчас урвал целый мешок разноцветной случайности, чтобы изображать…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 43 comments

  • Хипстеров сравнения псто

    …или Поналепил и Посмотрел. Поналепление лаконично, но утилитарно. Подбор прыскалки под повидон привёл к пузырькам от туалетной воды. Стоят они…

  • Компьютерной грамотности псто

    Придумал способ частично исправить "новый" сайт Обсербанка (не объявленного иностранным агентом на всей территории Российской Федерации),…

  • Понимания колбасных обрезков фто

    Как патентованный зануда с подшивкой справок, я ценю хорошую случайность. Вот сейчас урвал целый мешок разноцветной случайности, чтобы изображать…