Машина-двигатель От водяного колеса до атомного двигателя, стр. 31

Дело в том, что на некоторых химических заводах при получении основного продукта выделяется много горячих газов, уходящих в атмосферу. Вот и появилась идея — использовать энергию этих газов, поставить на их пути турбину.

Таким образом, первые современные газовые турбины не имели своей камеры сгорания, работали на энергии газов — отходов химического производства — и по существу повторяли «дымовую вертушку» Леонардо да Винчи…

Однако эти «вертушки» были уже весьма мощными двигателями, — они развивали энергию около 7000 лошадиных сил.

Без собственной камеры сгорания работает и еще один тип газовых турбин — газотурбовоздуходувки двигателей внутреннего сгорания.

В 1905 году инженер Бюхи предложил использовать энергию выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания в специальной турбине, которая приводила бы во вращение компрессор — воздуходувку, а та, в свою очередь, нагнетала бы в двигатель воздух для продувки (если двигатель двухтактный) и для наддува.

Что такое продувка, — вы знаете. А вот что такое наддув?

Если в цилиндр двигателя газ или воздух будет не просто засасываться под атмосферным давлением, а принудительно нагнетаться отдельным компрессором, то в цилиндре окажется за тот же такт всасывания больший по весу заряд свежей рабочей смеси, то есть произойдет «наддув» цилиндра.

Значит, и топлива при этом может сгорать больше, и тепла выделиться больше, и давления газов на поршень будут выше, и в целом возрастет мощность двигателя.

Теперь очень много таких двигателей, главным образом дизелей, которые работают с наддувом. В большинстве случаев этот наддув — газотурбинный.

Если говорить об области техники, где газовая турбина уже сегодня заняла прочное место, то речь должна идти именно о газотурбовоздуходувках для дизелей.

Газотурбовоздуходувка для дизелей (верхняя половина корпуса снята).

С помощью наддува удается значительно повысить мощность двигателя — почти в полтора раза, а иногда и больше.

Есть уже сейчас — и не мало — газотурбоустановок полного цикла, то есть работающих так, как было сказано ранее, — по разомкнутой или по замкнутой схеме. А в дальнейшем они будут распространяться всё шире и шире.

Где находят и будут находить применение газотурбоустановки полной схемы?

Посмотрите на рисунок. Вы видите разрез подземной газотурбоэлектростанции мощностью 4000 киловатт (почти 5500 лошадиных сил).

Подземная электростанция с газовой турбиной.

Небольшие размеры и небольшая потребность газотурбоустановок в воде позволяет создавать достаточно мощные электростанции под землей. А такие электростанции имеют оборонное значение, — они не прекратят работу при бомбежке или артиллерийском обстреле. Да и в мирное время очень удобно размещать тепловые электростанции под землей, — не занимают места на поверхности, не шумят, не загрязняют воздух выхлопными газами или дымом, который по подземным коридорам отводится далеко за черту города.

Но даже и для наземных теплоэлектростанций двигатель меньших размеров, конечно, следует предпочесть более громоздким — паровой турбине или двигателям внутреннего сгорания.

Например, в Америке, в штате Техас, работает тепловая электростанция на двигателях внутреннего сгорания, Дело в том, что воды в этом районе мало, — гидростанцию не поставишь, а вот из земли можно добывать естественный, природный, горючий газ. На этом газе и могут работать двигатели внутреннего сгорания. Так как энергия нужна для крупных заводов, то электростанция должна быть достаточно мощной. А мы знаем, что даже современные дизели свыше 7000 лошадиных сил строятся редко, для газовых же двигателей мощность в одном агрегате еще меньше. Вот и пришлось американским предпринимателям сооружать электростанцию, на которой установлено 194 двигателя и столько же электрогенераторов с общей мощностью 350 000 лошадиных сил!

А газовую турбину можно построить больших мощностей в одном агрегате. Уже сейчас есть установки до 50 000 киловатт, а в будущем будут и еще более мощные. Значит, взамен 194 двигателей можно было бы установить 7–8 турбоустановок и получить ту же мощность.

Мощный двигатель, который мог бы работать на подземных газах, технике очень необходим. Особенно нашей социалистической технике.

Еще в 1888 году Дмитрий Иванович Менделеев предложил, вместо того, чтобы с огромными трудностями добывать каменный уголь в недрах земли и подавать наверх, сжигать этот уголь прямо под землей. При этом будут образовываться горючие газы, которые сами легко поднимутся по трубам.

Владимир Ильич Ленин в 1913 году в статье «Одна из великих побед техники» горячо одобрил идею Менделеева. Ленин думал о том, сколько тяжелого труда в будущем социалистическом обществе можно будет сберечь методом подземной газификации.

Капиталисты-промышленники не очень-то заботились об облегчении труда углекопов. Им не хотелось вкладывать большие средства на освоение подземной газификации, тем более, что и потребители требовали не газы, а уголь. И лишь после Октябрьской революции, следуя указаниям великого Ленина, наши инженеры приступили к разработке методов подземной газификации.

Правда, эта очень сложная задача еще и до сих пор окончательно не разрешена.

Ведь требуется создать по существу огромные подземные газогенераторы, работающие без людей и подающие наверх газ нужного качества. Усилиями ученых и инженеров уже найдены способы газификации углей без прорытия специальных шахт. Подземные газогенераторы сейчас подготовляются к работе только с помощью скважин.

Возле города Тулы уже 12 лет успешно работает одна такая станция, снабжая предприятия города угольным газом.

В шестом пятилетии и в последующие годы подземная газификация получит у нас широкое распространение. И тогда-то газовые турбины сослужат неоценимую услугу нашему народному хозяйству.

Первый мощный газотурбинный агрегат для работы на подземном газе в 12 000 киловатт (16 320 лошадиных сил) уже построен на Ленинградском Металлическом заводе и в 1956 году устанавливается в районе подземной газификации. Это сложный агрегат. Газовая турбина здесь будет работать на газах с температурой 650 °C, с коэффициентом полезного действия 27 %, то есть не уступая по экономичности многим паровым турбинам.

Очень нужен мощный двигатель, сравнительно малого веса и размера, и для морских судов. Уже сейчас есть корабли, на которых работают газотурбоустановки. А в дальнейшем таких кораблей будет много.

Но что же пока мешает газовой турбине прочно занять то место, которое уже приготовлено для нее жизнью?

Этому несколько причин.

Во-первых, вы уже знаете, что газовая турбина должна работать при высоких температурах газов. И вам известно, что современная техника уже имеет материалы, которые длительно выдерживают значительные температуры — 500–700 °C. Однако, для того чтобы газовая турбина была экономичнее других двигателей, то есть, чтобы у нее был более высокий коэффициент полезного действия, надо доводить рабочую температуру газов до 800–900 °C. А таких металлов, чтобы долго работали при подобных температурах, еще не создано, — это дело ближайшего будущего.

Надо сказать, что работать не очень долго на таких температурах уже можно и теперь, — авиационные газотурбинные двигатели используют газ с температурой 700–900 °C. Об этих двигателях мы поговорим потом.

Во-вторых, еще не научились пока использовать твердое топливо для газовых турбин. Здесь, правда, можно легче осуществить сгорание угольной пыли, но вред от твердых частиц золы оказывается не меньшим, чем в двигателях внутреннего сгорания. А было бы важно овладеть способом сжигания твердого топлива! Тогда газовая турбина получила бы универсальное применение. Для газотурбоустановок замкнутой схемы эта задача, как вы уже догадываетесь, может быть решена скорее, и в этом направлении сейчас работают инженеры.