SEJARAH TEKNOLOGI, TEKNOLOGI, OBJEK DI SEKITAR KITA
Diesel. Sejarah ciptaan dan pengeluaran Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita Enjin diesel (diesel) - enjin pembakaran dalaman salingan yang beroperasi pada prinsip penyalaan sendiri bahan api beratom daripada tindakan udara yang dipanaskan semasa pemampatan. Julat bahan api untuk enjin diesel adalah sangat luas, ia termasuk semua pecahan penapisan minyak daripada minyak tanah kepada minyak bahan api dan beberapa produk asal semula jadi - minyak biji sesawi, lemak masak, minyak sawit dan lain-lain lagi. Enjin diesel boleh berjalan pada minyak mentah dengan sedikit kejayaan.
Seperti yang anda ketahui, salah satu petunjuk utama yang menilai operasi mana-mana enjin, termasuk yang termal, adalah kecekapannya. Lebih banyak tenaga yang dikeluarkan semasa pembakaran bahan api ditukar kepada kerja yang berguna, semakin kurang ia hilang semasa pelbagai transformasi, lebih baik. Dalam semua enjin haba sedia ada, kerugian ini sangat tinggi, sehingga lebih daripada dua pertiga tenaga yang dikeluarkan di dalamnya terbuang. Apakah sebab di sini? Adakah ini disebabkan oleh reka bentuk yang lemah, atau bolehkah enjin haba pada dasarnya tidak sangat cekap mengikut sifatnya? Buat pertama kalinya, jurutera Perancis Carnot, yang menerbitkan pada tahun 1824 karya klasik Reflections on the Driving Force of Fire, memikirkan isu ini. Carnot menetapkan sendiri tugas untuk mengetahui bagaimana proses harus diteruskan dalam enjin haba yang ideal supaya kecekapannya setinggi mungkin. Melalui pengiraan, beliau akhirnya menyimpulkan konsep proses bulat dalam operasi semua enjin haba (ia dipanggil "kitaran Carnot"), di mana antara dua suhu T1 dan T2 cecair kerja enjin (cecair kerja adalah gas yang menggerakkan omboh; ia boleh menjadi wap dalam enjin stim atau campuran bahan letupan dalam enjin gas), anda boleh mendapatkan kerja berguna maksimum, dan oleh itu kecekapan tertinggi.
Kerja enjin kecekapan tinggi hipotesis ini, seperti yang dibuktikan oleh Carnot, harus terdiri daripada empat kitaran. Dalam kitaran pertama, haba Q1 dibekalkan kepada bendalir kerja dari aras atas T1 pada suhu malar tahap ini (iaitu, dalam kitaran ini, bendalir kerja mesti mengembang sambil mengekalkan suhu malar, yang dicapai dengan memanaskan badan). Semasa kitaran kedua, bendalir kerja mengembang, tetapi tanpa bekalan haba, sehingga suhunya turun ke tahap yang lebih rendah T2. Dalam kitaran ketiga, bendalir kerja dimampatkan pada suhu malar T2 (untuk ini adalah perlu untuk sentiasa mengeluarkan haba Q2). Pada peringkat keempat, bendalir kerja dimampatkan tanpa penyingkiran haba sehingga suhunya meningkat semula kepada T1. Jika semua syarat ini dipenuhi, mengikut pengiraan Carnot, kecekapan enjin ditentukan oleh formula 100•(1 - T2/T1) dan mencapai kira-kira 70-80%. Sepanjang abad ke-100, pengiraan Carnot menggembirakan pemikiran kreatif pencipta yang cuba mencari jawapan kepada soalan: bagaimana untuk membawa kerja enjin haba sebenar lebih dekat untuk bekerja pada "kitaran Carnot" dan mendapatkan kecekapan tertinggi yang mungkin. Tetapi semua percubaan untuk membina enjin sedemikian tidak berjaya. Contohnya, kecekapan enjin stim pada kuasa 13 hp. tidak melebihi 10%, dan dalam enjin berkuasa rendah ia kurang daripada 22%. Kecekapan enjin petrol dan gas ternyata agak lebih tinggi, tetapi juga tidak melebihi 24-XNUMX%. Begitulah keadaannya apabila, pada awal 90-an, jurutera muda Jerman Rudolf Diesel memulakan penciptaan "enjin ideal". Semasa masih pelajar, dia menetapkan matlamat untuk membangunkan enjin sedemikian, yang prestasinya hampir sama dengan "kitaran Carnot", dan enjin ini sepatutnya mengatasi enjin petrol konvensional dalam kuasa dan kecekapan. Selepas beberapa tahun bekerja keras, reka bentuk enjin telah dibangunkan. Intipati idea Diesel adalah seperti berikut. Pada peringkat pertama, omboh memampatkan udara dalam silinder ke tekanan tinggi, yang menyebabkan suhu dalam silinder meningkat kepada suhu pencucuhan bahan api (ini sepadan dengan kitaran Carnot keempat - pemampatan tanpa penyingkiran haba). Oleh itu, tekanan kira-kira 90 atm dan suhu kira-kira 900 darjah dicapai dalam silinder. Bahan api dibekalkan ke silinder pada penghujung kitaran mampatan dan, disebabkan oleh suhu udara yang tinggi, dinyalakan dari satu sentuhan dengannya tanpa sebarang pencucuhan luaran. Suntikan bahan api dilakukan secara seragam, supaya sebahagian daripada pergerakan terbalik omboh dan pengembangan gas berlaku pada suhu malar (mengikut "kitaran Carnot" pertama). Selanjutnya, omboh telah bergerak di bawah pengaruh tekanan tinggi tanpa membakar bahan api ("kitaran Carnot" kedua). Kitaran ketiga sepadan dengan ekzos dan sedutan bahagian segar udara atmosfera. Kemudian semua kitaran diulang. Terima kasih kepada peranti sedemikian, Diesel berfikir untuk meningkatkan kecekapan motornya kepada nilai yang tidak pernah didengari - 73%. Pada mulanya, dia menjangkakan untuk menggunakan wap ammonia sebagai bahan api, tetapi kemudian dia memilih serbuk arang batu. Pada tahun 1892, Diesel menerima paten untuk prinsip operasi enjin yang diterangkan, dan pada tahun 1893 beliau menerbitkan brosur "Teori dan Reka Bentuk Enjin Haba Rasional" dengan penerangan tentang motor dan pengiraan matematiknya.
Risalah itu menarik perhatian ramai. Walau bagaimanapun, kebanyakan jurutera menganggap idea Diesel tidak dapat direalisasikan. Pakar terbesar dalam enjin gas pada masa itu, Koehler, memberi amaran bahawa adalah mustahil untuk mendapatkan kecekapan tinggi seperti itu, kerana enjin diesel mempunyai kehilangan kuasa yang sangat tinggi untuk memampatkan udara ke suhu pencucuhan, dan apabila bekerja pada "kitaran Carnot" semua kerja yang berguna akan dibelanjakan hanya untuk mengekalkan pergerakannya sendiri. Namun begitu, Diesel mula agresif menawarkan modelnya kepada pelbagai firma Jerman. Pada mulanya, dia mendapat penolakan di mana-mana. Tanpa putus asa, dia meneruskan surat-menyurat, berhujah, berhujah, dan akhirnya berjaya: firma Krupp di Essen bersetuju untuk membiayai kos, dan pengurusan kilang Augsburg untuk menghasilkan sampel ujian. Sudah pada Julai 1893, enjin diesel satu silinder pertama telah dihasilkan. Selaras dengan reka bentuk asal, mampatan dalam silindernya adalah untuk mencapai 90 atm, dan suhu sebelum permulaan pengambilan bahan api ialah 900 darjah. Oleh kerana suhu tidak sepatutnya melebihi had ini, tiada sistem penyejukan disediakan untuk motor. Pemampat juga tidak dirancang - serbuk arang batu sepatutnya ditiup oleh pam. Tetapi walaupun pada peringkat pemasangan, Diesel, setelah memeriksa pengiraannya, yakin bahawa Koehler betul - penggunaan kuasa enjin untuk memampatkan udara sehingga 90 atmosfera ternyata terlalu tinggi dan "memakan" keseluruhan keuntungan dalam kecekapan akibat kerja. pada "kitaran Carnot". Saya terpaksa membuat semula rancangan saya semasa dalam perjalanan. Untuk mengurangkan kehilangan kuasa untuk pemampatan, Diesel memutuskan untuk mengurangkan tekanan dalam silinder lebih daripada separuh - sehingga 35-40 atm. Dalam hal ini, suhu udara termampat dan bukannya 900 darjah sepatutnya hanya 600. Ini adalah sangat kecil - perbezaan suhu dalam formula Carnot ternyata terlalu kecil untuk mendapatkan kecekapan tinggi. Untuk memperbaiki keadaan dan meningkatkan kuasa enjin, Diesel terpaksa meninggalkan titik penting kedua reka bentuknya - pengembangan cecair kerja pada suhu malar. Dia mengira bahawa suhu semasa pembakaran bahan api perlu meningkat kepada 1500 darjah. Dan ini, seterusnya, memerlukan, pertama, penyejukan enjin yang paling intensif, dan kedua, lebih banyak bahan api berkalori tinggi. Debu arang batu tidak dapat memberikan suhu yang begitu tinggi, jadi Diesel terpaksa beralih kepada bahan api cecair. Tetapi pada percubaan pertama untuk menyuntik petrol ke dalam silinder, satu letupan berlaku yang hampir meragut nyawa pencipta dan pembantunya. Maka berakhirlah ujian pertama. Ia mempunyai dua keputusan. Diesel terpaksa menyimpang sedikit daripada skema asal "enjin ideal"nya selangkah demi selangkah. Tetapi, sebaliknya, beberapa perkara asas pengiraannya telah disahkan - pemampatan kuat campuran kerja membawa kepada peningkatan kecekapan dan, sebagai tambahan (letupan membuktikan ini), ternyata bahan api benar-benar boleh dinyalakan dengan pemampatan tanpa menggunakan sistem penyalaan yang mahal. Oleh itu, firma yang membiayai projek itu secara amnya berpuas hati dengan kejayaan yang dicapai, dan Diesel dapat meneruskan eksperimennya.
Pada Jun 1894, enjin kedua dibina, yang mana Diesel mencipta muncung yang mengawal suntikan minyak tanah. Dalam model ini, tekanan dalam silinder dibawa sehingga 35-40 atm, dan suhu pada akhir mampatan - sehingga 500-600 darjah. Motor bukan sahaja dapat dihidupkan, tetapi juga untuk menjadikannya melahu pada frekuensi sehingga 80 rpm. Ia adalah satu kejayaan yang hebat - idea Diesel terbukti berdaya maju. Pada tahun 1895, enjin ketiga dibina, yang sudah boleh berfungsi dengan beban kecil. Untuk suntikan minyak tanah, pemampat disediakan di sini buat kali pertama. Di samping itu, sistem penyejukan intensif perlu dibangunkan untuk mengelakkan silinder daripada tersekat. Hanya selepas itu, pada tahun 1896, pelancaran prototaip baru membawa kejayaan. Apabila diuji dengan beban, kecekapan motor ternyata 36%, dan penggunaan minyak tanah adalah kira-kira 200 g setiap kuasa kuda sejam. Walaupun angka-angka ini sangat jauh dari parameter "motor ideal", mereka masih mengagumkan: kecekapan enjin baru ternyata 10-12% lebih tinggi daripada enjin petrol pada masa itu, dan dari seginya. kecekapan ia melebihi mereka hampir dua kali. Walaupun Diesel gagal memenuhi impiannya, namun, apa yang dilakukannya adalah sangat penting - berkat ketabahannya, reka bentuk asas enjin pembakaran dalaman telah dibangunkan, yang telah dan kekal terbaik sejak seratus tahun yang lalu. Motor baru berfungsi seperti berikut. Semasa lejang pertama omboh, disebabkan tenaga kerja roda tenaga yang disimpan untuk operasi mesin sebelumnya, udara disedut ke dalam silinder. Semasa lejang kedua, juga disebabkan tenaga kerja roda tenaga, udara yang terperangkap dalam silinder telah dimampatkan kepada 35 atm. Pada masa yang sama, haba yang dibebaskan semasa pemampatan membawanya ke suhu penyalaan bahan api. Pada permulaan strok ketiga, minyak tanah diperkenalkan menggunakan pam. Suntikan ini hanya bertahan sebahagian kecil daripada strok. Semasa baki lejang, jisim gas mengembang, dan daya kerja diberikan kepada omboh, yang dihantar melalui rod penyambung ke aci engkol enjin. Dalam lejang keempat, hasil pembakaran meletus melalui paip ekzos ke atmosfera. Enjin itu dilengkapi dengan pemampat, yang dalam takungan khas memekatkan udara pada tekanan lebih tinggi sedikit daripada tekanan tertinggi dalam silinder. Dari takungan ini, udara diarahkan melalui tiub berdiameter sangat kecil ke dalam ruang muncung kecil, iaitu, alat untuk menyembur bahan api yang dibekalkan, di mana minyak tanah dibekalkan secara serentak. Ruang ini berkomunikasi dengan bahagian dalam silinder melalui lubang kecil yang ditutup dengan jarum: apabila jarum ini dinaikkan, minyak tanah telah dipaksa masuk ke dalam silinder kerana tekanan berlebihan di dalam ruang. Pembakaran dalam silinder dikawal, bergantung pada daya yang perlu dibangunkan oleh enjin, sama ada dengan menukar tempoh pengambilan bahan api, atau dengan menukar tekanan dalam pemampat. Udara termampat yang sama juga digunakan untuk permulaan awal enjin dari keadaan sejuk. Di atas enjin terdapat aci sesondol dengan lima sesondol, satu mengawal injap yang membiarkan udara masuk, satu lagi - injap yang membiarkan minyak tanah masuk, yang ketiga - injap yang mengeluarkan produk pembakaran. Dua sesondol terakhir mengawal injap di mana udara termampat dimasukkan ke dalam silinder semasa permulaan permulaan enjin.
Ujian rasmi pertama bagi enjin baharu itu membuat sensasi sebenar di kalangan jurutera. Sejak masa itu, perarakan kemenangan "diesel" di seluruh dunia bermula. Banyak firma yang sebelum ini tidak memberi respons kepada tawaran Diesel tergesa-gesa untuk membeli daripadanya hak untuk membina enjin yang diciptanya, dan ini sekarang merugikan mereka (contohnya, Emmanuel Nobel, yang ingin menubuhkan pengeluaran diesel di Rusia, membayar Diesel kira-kira 500 ribu dolar). Sudah pada tahun 1898, Diesel, secara tidak dijangka untuk dirinya sendiri, menjadi jutawan. Walau bagaimanapun, enjin pertama yang dimasukkan ke dalam pengeluaran besar-besaran ternyata tidak memuaskan, berubah-ubah dan sering gagal. Pengeluaran mesin yang kompleks dan berteknologi tinggi itu adalah di luar kuasa banyak kilang dengan peralatan usang. Seperti Watt pada zamannya, Diesel terpaksa menghabiskan banyak usaha untuk menyempurnakan proses pengeluaran bagi pembuatan enjin diesel - untuk membangunkan mesin baharu, mencari aloi yang sesuai, dan melatih pakar. Selama beberapa tahun dia mengembara di Eropah dan Amerika, melawat kilang-kilang di mana motornya dikeluarkan. Menjelang awal abad ke-1900, kesukaran utama telah diatasi, dan enjin diesel mula secara beransur-ansur menakluki lebih banyak lagi bidang aplikasi baru dalam industri dan pengangkutan. Pada tahun XNUMX, di Pameran Dunia di Paris, enjin Diesel menerima Grand Prix. Prestij enjin baharu dibangkitkan terutamanya oleh berita bahawa kilang Nobel di Rusia telah melancarkan pengeluaran enjin yang sangat baik yang menggunakan minyak mentah. Pengarang: Ryzhov K.V. Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita: ▪ Laser Lihat artikel lain bahagian Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita. Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini. Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu: Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
Berita menarik lain: ▪ Bentuk perak yang sangat kuat telah dicipta ▪ Revolusi Diod Polimer Akan Datang ▪ Pengecas telefon pintar menukar bunyi isi rumah kepada elektrik ▪ Monitor ASUS VA27Q 278-inci dengan resolusi 2560x1440 piksel Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu
Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma: ▪ bahagian tapak Penguat frekuensi rendah. Pemilihan artikel ▪ artikel Artis apa yang mati! Ungkapan popular ▪ artikel Mengapakah lelaki dari pelbagai bangsa meniru kelahiran isteri mereka? Jawapan terperinci ▪ artikel Lingkaran berputar. eksperimen fizikal
Tinggalkan komen anda pada artikel ini: Semua bahasa halaman ini Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web www.diagram.com.ua |