Большая энциклопедия техники

Конструкции дизелей многообразны. На маневровых тепловозах и судах применяют V-образные 12-цилиндровые дизели с водяным охлаждением и газотурбинным наддувом. В качестве основных тепловозных двигателей используются дизели с прямоточной продувкой. Наибольших размеров достигают тихоходные судовые дизели (например, 2тактный рядный с клапанно-щелевой продувкой, имеющий диаметр цилиндра 840 мм, ход поршня 1800 мм, массу 885 т, высоту 12,1 м). Судовые дизели часто делают крейцкопфного типа (см. «Крейцкопфный двигатель»). Реже применяют W-образные и Х-образные дизели, у которых вместо 2 блоков цилиндров, как у V-образного, имеются 3 или 4 блока, а также дизели звездообразные с расположением цилиндров лучами и даже многозвездные (блоки звезд) до 42 цилиндров.

Область применения дизелей чрезвычайно обширна. Самые большие объемы применения приходятся на тракторостроение. Ежегодно возрастает применение дизелей в автомобилестроении. Около 50% локомотивов железнодорожного транспорта составляют тепловозы, локомотивы с дизелями. В речном флоте теплоходы с дизелями и дизель-электроходы практически вытеснили пароходы. Дизелями оборудуют самоходную военную технику (танки и ракетные установки). Дизели широко применяют в качестве передвижных и стационарных энергетических установок в районах, удаленных от линий электропередачи (см. «Дизельная электростанция»). Усовершенствование дизелей происходит путем повышения удельной мощности, частоты вращения, надежности и долговечности, расширения ассортимента применяемых видов топлива и получения многотопливных двигателей.

Змеевик

Змеевик – элемент теплообменного аппарата поверхностного типа; часто представляет собой трубу, изогнутую зигзагообразно или в виде спирали. Очень часто используется в паровых котлах, холодильных машинах, аппаратах для перегонки жидкостей и в других установках. В бытовых условиях часто называется «полотенцесушитель».

Теплообменные устройства представляют собой аппараты, осуществляющие обмен теплом между греющей средой и средой обогреваемой. Передача тепла от одного теплоносителя к другому является необходимым процессом во многих промышленных отраслях. Процессы, имеющие место в теплообменных устройствах, представлены различными вариантами. Это могут быть нагрев, кипение, конденсация, охлаждение, испарение, затвердевание, плавление и ряд других процессов.

Согласно современной классификации, теплообменные устройства различаются:

1) по принципу действия:

а) поверхностные;

б) смесительные;

2) по назначению:

а) охладители;

б) подогреватели;

в) конденсаторы;

г) испарители.

В теплообменных устройствах поверхностного типа носители тепла расположены между стенками, принимающими участие в процессе теплообмена.

Теплообменные устройства поверхностного типа могут быть:

1) рекуперативного действия, т. е. в них теплота передается через стенку, разделяющую рабочие среды, причем эта стенка имеет поверхность охлаждения и поверхность нагрева;

2) регенеративного действия, т. е. у них одна рабочая поверхность, которую омывают рабочие среды. В смесительных типах теплообменных устройств передача тепловой энергии осуществляется при смешении рабочих сред.

Золотник

Золотник – направляющий подвижный элемент системы управления тепловым или механическим процессом. Золотник направляет поток газа или рабочей жидкости в нужный канал посредством смещения относительно окон в поверхности, по которой он скользит. Золотники применяются в поршневых паровых машинах, где с их помощью осуществляется парораспределение; в системах регулирования паровых турбин; пневматических механизмах; системах гидроавтоматики и в других установках. Различают три типа золотников: коробчатый, цилиндрический и крановый.

Коробчатый золотник представляет собой перевернутую коробку, попеременно перемещаемую золотниковой тягой вправо и влево по золотниковому зеркалу с прямоугольными окнами. В зависимости от положения золотника окна сообщаются или с замкнутым окружающим золотником и заполненным рабочим телом, или с полостью, соединенной с атмосферой или конденсатором. Недостатком такого золотника является неуравновешенность, вследствие которой рабочее тело сильно прижимает его к зеркалу, что вызывает износ трущихся поверхностей и требует значительных усилий для передвижения золотника.

Цилиндрический золотник по принципу действия аналогичен коробчатому, но в отличие от коробчатого является полностью уравновешенным. Такой золотник обычно имеет два поршня на общем штоке, перемещающихся в снабженной окнами втулке. В системах гидравлического регулирования высокой точности цилиндрическому золотнику иногда сообщают непрерывное вращательное движение вокруг оси или колебательное вдоль оси с целью повысить чувствительность системы путем замены трения покоя трением движения.

Крановый золотник, по существу, представляет собой коробчатый золотник, но согнутый вокруг оси, которая перпендикулярна направлению его движения, и вставленный в цилиндрическую втулку с двумя окнами. Качаясь вокруг неподвижной оси, золотник сообщает или разобщает окна с камерами.

Золотником также называют воздушный невозвратный клапан автомобильной шины.

Инерционный двигатель

Инерционный двигатель – энергосиловая машина, принцип действия которой основан на использовании энергии, аккумулированной большим маховиком. Свое основное применение инерционный двигатель нашел в приводах различных машин, транспортных средств и в других устройствах. Последнее время инерционный двигатель очень часто применяется в детских игрушках.

Испаритель

Испаритель – теплообменный аппарат, предназначенный для испарения различных видов жидкостей. Испаритель в теплоэнергетике предназначен для выработки дистиллята, восполняющего потери конденсата в паросиловых установках. Как правило, вертикальный трубчатый испаритель обогревается отработавшим в турбине паром, проходящим в межтрубном пространстве. Предварительно умягченная испаряемая вода проходит внутри труб. Существуют испарители, обогреваемые дымовыми газами, уходящими из котельных агрегатов. Пар, получаемый в таких испарителях, может быть использован как для восполнения потерь конденсата, так и для теплоснабжения. Испарители с большой производительностью находят применение на расположенных у морей и океанов атомных электростанциях с целью опреснения морской воды. Испарители, установленные на морских судах, называются опреснителями. Испарители являются основными элементами холодильных установок, в которых испаряется холодильный агент, предназначенный для непосредственного (или посредством рассола) охлаждения холодильных камер.

Исследовательский реактор

Исследовательский реактор – разновидность ядерного реактора, предназначен для проведения исследовательских мероприятий в различных сферах науки и технической отрасли.

Предназначается для очень широкого круга исследований в различных областях науки и техники. Как правило, на исследовательском реакторе проводят исследования в области ядерной и нейтронной физики, физики низкоразмерных структур, физики твердого тела, ядерной и радиационной химии, материаловедения и металловедения, биологии, медицины; испытывают тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) проектируемых энергетических реакторов и конструкционные материалы для построения реакторов. Исследовательский реактор используют для получения радиоактивных изотопов. Метод активационного анализа, позволяющий исследовать состав образцов всевозможных материалов без их разрушения и обнаруживать минимальные количества химических элементов, также разработан на исследовательском реакторе.

Как и другие реакторы, исследовательский реактор имеет активную зону, которая содержит делящийся материал, а реакторы на тепловых нейтронах – еще и замедлитель нейтронов (обычная или тяжелая вода, графит, бериллий). В активной зоне осуществляется отвод тепла. Активная зона окружается отражателем нейтронов. Вокруг реактора располагается биологическая защита, которая часто пронизана трубами для вывода пучков нейтронов. Для получения мощного, быстрого потока тепловых нейтронов без примеси используют устройство, называемое тепловой колонной. Колонна выполнена из хорошего замедлителя (чаще всего графита), один конец расположен непосредственно у активной зоны, а другой конец колонны выведен в помещение, доступное для проведения экспериментов. Для загрузки испытуемых материалов внутрь активной зоны предусматриваются специальные приспособления (или каналы). По спектру нейтронов в активной зоне исследовательские реакторы, как и все ядерные реакторы, делятся на реакторы на быстрых и тепловых нейтронах. Большинство исследовательских реакторов – реакторы на тепловых нейтронах, в основном гетерогенного типа, в них топливные элементы чередуются в определенном порядке с замедлителем. Исследовательские реакторы подразделяются на реакторы с низким, средним и высоким потоком нейтронов в активной зоне в общем диапазоне 1012—1015 нейтронов/(см²). Существуют импульсные исследовательские реакторы, предназначенные для кратковременного увеличения потока нейтронов до более высоких значений без увеличения средней мощности реактора и соответствующего усложнения системы теплосъема. Современный импульсный реактор на быстрых нейтронах (ИБР) позволяет получить поток нейтронов в максимуме импульса 1,3—1018 нейтронов/(см²) с мгновенной мощностью 23 МВт при средней мощности 3 кВт в момент вспышки цепной реакции. Вращающийся между топливными стержнями диск, в который запрессован кусок урана-235, служит для создания избыточной реактивности. Импульсный реактор на быстрых нейтронах предназначен для изучения нейтронной спектрометрии, физики твердых тел и жидкостей. По конструкции активной зоны различают исследовательские реакторы корпусного типа, погруженные в бассейн, канального типа. У исследовательского реактора корпусного типа активные зоны наиболее компактны, в связи с этим они обладают лучшими физическими характеристиками. Реакторы, погруженные в бассейн с водой, являются наиболее безопасными, так как все работы с радиоактивными изделиями ведутся через слой воды. Реакторы канального типа удобны для размещения и замены образцов испытуемых элементов. Но все три типа исследовательских реакторов имеют существенный недостаток. В них затруднен доступ к активной зоне или в межканальное пространство, что существенно усложняет проведение исследований. Советскими учеными был разработан четвертый вид исследовательского реактора – реактор канального типа, в котором активная зона с рабочими каналами и трубопроводами погружена в бассейн с водой. Данному типу реактора присущи достоинства исследовательского реактора канального и погружного типа. Этот тип исследовательского реактора предназначен главным образом для испытаний тепловыделяющих элементов и материалов. При мощности 20 МВт в центральной нейтронной ловушке, представляющей собой цилиндр диаметром 100 мм, заполненный водой, достигается поток тепловых нейтронов 8 x 10¹⁴ нейтронов / (см²). К 1968 г. мощность реактора увеличена до 40 МВт. Для облучения в рабочие каналы с трубчатыми тепловыделяющими элементами устанавливают образцы материалов, они охлаждаются водой под давлением. Бериллиевые блоки используются в качестве замедлителя. В реактор загружается до 25 экспериментов петлевых каналов. Для облегчения доступа к активной зоне при перегрузочных работах приводы стержней управления выполнены на передвижной тележке. Бассейн реактора соединен шлюзом с бассейном-хранилищем, где помещена -облучательная установка, в которой используют в качестве источника излучений отработавшие топливные сборки. Каждый исследовательский реактор используется для обширного комплекса исследований, однако опыт создания и использования исследовательского реактора в мире показывает, что целесообразнее сооружать исследовательские реакторы, специализированные в определенных областях исследований.