1598005429-afd80cdf49ba7e5f6ece6b974d8fd3c4 (811213), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Одновременно прн вращении колеса язменяется положение питиноловых петель относительно двух неподвижных полукруглых ванн с холодной и теплой водой, расположенных непосредственно под колесом 9. Температура воды в холодной ванне 24 'С, в горячей 48 'С, т. е. используемая разность температур составляет 24 'С. Ниткноловая проволока (марки нитинол-55) для петель при закалке была прямой,поэтому при нагреве в горячей ванне петли стремятся распрямиться.
Когда очередная петля погружается в ванну с горячей водой, она стремится разогнукься, прк этом часть энергии каждой петли расходуется на раскручивание колеса 9. В «горячем» полу- периоде расстояние между ободом колеса и втулками увеличивается в результате действия силы, распрямляющей петли. Поэтому на ободе колеса возникает вращающий момент относительно неподвижного вала 1. Он возникает благодаря тому, что центры вращения стержней- спиц б и колеса 9 разнесены ме'кду собой на 25 мм. Цифра эта соответствует расстоянию между ося»ш неподвижного вала 1 и осью его крнвошипа 9, т. е. высоте колена криво- шипа.
Стержни-спицы своими центральными концаии связаны с шейкой кривошипа, поэтому, когда колесо вращается, они совершают возвратно-поступательные двиясения. Стержни б действительно похожи на спицы, но их назначение не имеет ничего общего с обычным назначением спиц в колесе. Скорее, онп выполняют роль шатунов в своеобразном кривоппшно-шатунном механизме этого двигателя. Обод колеса 9 со всеми деталями поддерживается ступицей 14, сидящей на вращающемся пустотелом валу 2. Этот вал вращается вместе с колесом 9 вокруг иеподви»нного главного вала 1.
Длительные испытания этого двигателя не выявилИ никаких следов уста,юстп у питпноловых петель, болео того, после песколы;их сотен тысяч оборотов колесо стало вращаться быстрее. Восстаповленно формы повторялось десятки миллионов раз. Такие результаты ооъясняются достаточно малой дефермацней — порядка 0,5 ',». После работы двшателя в точенпе нескольких часов наблюдается развитие запоминания «холодной формы».
Когда проволочные петли пз нитпнола при вращении колеса погрзжалпсь очередной раз з ваняб с холодной водой, они сгибались самопроизвольно, без приложения усилия. Этот' новый эффект назван двойной тренировкой, илп двойной памятью, Эффект двойной памяти пока не получил достаточно удовлетворительного теоретического объяснения, по ясно, что он должен привести к увеличению чистой выходной мощности пптинолового двигателя. Первый опьж по превращению солнечной энергии в электрическую с помощью нитнполового двигателя Банке 'произвел в ноябре 1973 г.: вода для горячей ванны подогревалась солнечными лучами, С тех пор работы по исследованию нитпнола и его применению сильно расширились и ведутся в лабораториях Великобритании, Швейцарии, Бельгии, ФРГ, Япон»пк Б США создан Нитиноловый технологический центр.
Проведена Международная конференция по ннтиноловым тепловым двигателям, к 1981 г. было опубликовано 400 научных сообщений на эту тему, выданы патенты на более чем 100 нитиноловых установок, в том числе на 12 тепловых двигателей. Некоторые исследователи считают, что нктпноловые двигатели смогут преобразовывать энергию более экономично, чем фотоэлектрические элементы. Д. Голдстейн, возглавляющий Нитиноловый технологический центр, полагает, что при работе нитинолового двигателя круглые сутки он сможет окупить себя за 18 — 24 месяца, после чего вырабатываемая им энергия будет «в некотором смысле бесплатной». Сообщается о разработке новой марки нитинола, в которой фазовые переходы совершаются при температуре 9 'С.
Такой градиент легко получить от солнечных коллекторов пли источников геотермальных вод, что обеспечит работу нитиноловых двигателей для различных целей, в том числе для привода ирригационных насосов в районах, где нет централизованных сетей. Нитнполовые двигатели могут также использовать отработанноо тепло, пре- образуя его в полезную работу (в отработанное тепло уходит до двух третей всей энергии, потребляемой промышленными предприятиями). Изучается возможность создания ряда нитиноловых двигателей, рассчитанных на работу при постепенно поних;ающихся температурах горячей воды.
Такой ряд двигателей может устанавливаться по потоку горячей воды, сбрасываемой промышленными предприятиями. Прп этом будет не только рекупериРоваться часть энергии, но и предотвращаться тепловое загрязнение водоемов. Создание ряда нптнноловых двигателей с постепенно понижающимся средним значением температуры рабочего интервала принципиально возможно путем изменения отношения з сплаве между никелем н титаном. Например, если сплав состоит нз 55 % никеля п 45 % титана, то его фаэовые переходы, т. е. способность восстанавливать форму, находятся в диапазоне комнатных температур.
Но при небольшом увеличении содерхсания титана эффект аапомпнания формы в сплаве будет проявляться прп температуре более 120 'С. Подбирая подходящее соотношение между содержанием никеля и титана, ученые надеются решить эту задачу. Встественными нсточнн кемп тепловой энергии для нитиноловых двигателей являются океаны, моря, озера и водохранилища. Оптимальный перепад температуры для шзтиноловых двигателей близок к 20 'С.
что соответствует градиенту, наблюдающемуся в океанах. Кстати, подобный градиент легко обеспечить и в искусственных условиях, например., в тан называемых солнечных прудах. Речь идет о развивающемся способе аккумуляции солнечной энергии в прудах с подсоленной водой. В атом случае нитиноловые двигатели будут превращать запасонную тепловую энергию в механическую работу или электричество. Ближайшее будущее покажет, наснолько успешно новые преобразователи смогут соревноваться с другимн типами преобразователей тепловой энергии. По оценке отдельных авторов, КПД ннтиноловых двигателей з может составлять 5 — 6 % (Л. Л.
Гольштейн), теоретический же расчет по формуле, приведенной в ра- боте С. М. Веймана Е, дает КПД в интервале от 5 до 21 % в аависимосги от свойств используемого материала. В настоящее время ведутся работы по сравнению экспериментально п теоретически полученных величин КПД. Формула для КПД имеет внд: где С вЂ” средняя удельная теплоемкость сплава; А()— р скрытая теплота фазового превращснпя; — восстанавливаемая часть деформации; Тс — температура равновесия. ТЕРМОВОДОРОДНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Несколько лот назад появилось сообщение о еще одном интересном проекте преобразователя. Ученые Иокогам- ского (Япония) университета разработали установку для получения водорода из морской воды, в ноторой источни.ком энергии служит Солнце.
Солнечные лучи фокусируются на спаях термоэлектрических элементов, температура горячих спаев достигает 200 'С. Температура спаев, охлажденных морской водой, падает до 30'. Обрааующпйся электрический ток разлагает морскую воду на водород и кислород. Батарея тормоэлементое (площадью около 10 мз) производит 10 тыс. мз водорода з год, т. е. примерно 1 т/год. Как известно, водород — прекрасное топливо, при его горении не выделяется никаких вредных веществ, Термоэлементы сделаны из висмута и теллура. Термоэлектрическая пара висмут — теллур отличается большой электродвн"кущей силой — около 500 мВ/=С.
При разности температуры мезкду горячим н холодным спаем 170 'С ках;дая такая термопара произведет 80 мВ. Этого напряжения недостаточно для рааложения воды. Для .электролиза необходимо напряжение не ниже примерно '0,5 В. Учитывая падение напряжения в соединительных .пРоводах и в воде, а также то, что в течение дня интенсив'ность солнечного излучения изменяется, вследствие чего будет изменяться и температура горячих спаев, необходимо иметь напряжение около 1 В или немного больше. а ОоЕегьзаез А.
А. Соппдевтз оа йе сЬегпа1 еЕЙсЕепсу оЕ ап Ыеп 8Ьаре-Весотегу сус1е. — ВснрЕа МеСаПпг81са, 1989, чо!, 14, Р 848 †8 т Смл Всймаа С. М. Деформация, механизм явлекня и другие характеристики сплавов с эффектом запоминания формы. В кнл Эффект памяти формы з сплавах. Мл Металлургкя, 1979. 143 УСТАНОВКА ОТЕ(', НА ОСТРОВЕ НАУРУ Оригинальным примером использования знергпп градиента температуры в океане служит энергетическая уста- лавка, построенная по проекту японских специалистов на острове Науру ".
Осенью 1981 г. начала давать электрический ток опытная установка мощностьго 100 кВт, обсуждается строительство коммерческой энергоцентрали ОТЕС на 2,5 тыс. кВт. Сравнительные характеристики обеих установок приведены ниже: пславателм Опытная . коммерческая тсгаповиа тсглповяа Турбина температура паров, "С 24,8 Расход даров, т/ч 74 скорость вращения, об,/мип 3000 Генератор выходпап мощность, кВт,' 100 папрвжеппс, В 415 частота, Гц 50 скорость врвщспип, об./мип 3000 " Смл Ммги1 Ры Тго Р., Бела У., /Уайатосо У. Оп$11пв о1 Спе 100 йгг ОТЕС Рйос р1аш (п 1)ге герпЫ1с о1 Хапгп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
