|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Dầu diesel. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Động cơ điêzen (diesel) - động cơ đốt trong kiểu pittông hoạt động theo nguyên tắc tự bốc cháy nhiên liệu nguyên tử hóa do tác động của không khí được đốt nóng trong quá trình nén. Phạm vi nhiên liệu cho động cơ diesel rất rộng, nó bao gồm tất cả các phân đoạn lọc dầu từ dầu hỏa đến dầu nhiên liệu và một số sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên - dầu hạt cải, mỡ nấu ăn, dầu cọ và nhiều loại khác. Một động cơ diesel có thể chạy bằng dầu thô với một số thành công.
Như bạn đã biết, một trong những chỉ số chính đánh giá hoạt động của bất kỳ động cơ nào, kể cả động cơ nhiệt, là hiệu suất của nó. Càng nhiều năng lượng giải phóng trong quá trình đốt cháy nhiên liệu được chuyển thành công hữu ích, càng ít bị mất trong các quá trình biến đổi khác nhau thì càng tốt. Trong tất cả các động cơ nhiệt hiện có, những tổn thất này rất cao, do đó hơn hai phần ba năng lượng được giải phóng trong chúng bị lãng phí. Lý do ở đây là gì? Đây có phải là do thiết kế kém, hay động cơ nhiệt về nguyên tắc có thể không có hiệu suất cao do bản chất của nó? Lần đầu tiên, kỹ sư người Pháp Carnot, người đã xuất bản tác phẩm kinh điển Những phản ánh về động lực của lửa vào năm 1824, đã nghĩ về vấn đề này. Carnot tự đặt cho mình nhiệm vụ tìm hiểu xem các quá trình diễn ra như thế nào trong một động cơ nhiệt lý tưởng sao cho hiệu suất của nó càng cao càng tốt. Thông qua tính toán, cuối cùng ông đã suy ra khái niệm về một quá trình tuần hoàn trong hoạt động của tất cả các động cơ nhiệt (nó được gọi là "chu trình Carnot"), trong đó giữa hai nhiệt độ T1 và T2 của chất lỏng công tác của động cơ (chất lỏng công tác là khí di chuyển pít-tông; nó có thể là hơi nước trong động cơ hơi nước hoặc hỗn hợp nổ trong động cơ khí), bạn có thể nhận được công việc hữu ích tối đa và do đó đạt hiệu quả cao nhất.
Công việc của động cơ hiệu suất cao giả thuyết này, như Carnot đã chứng minh, nên bao gồm bốn chu kỳ. Trong chu kỳ đầu tiên, nhiệt Q1 được cung cấp cho chất lỏng làm việc từ cấp trên T1 ở nhiệt độ không đổi của cấp này (nghĩa là trong chu kỳ này, chất lỏng làm việc phải giãn nở trong khi duy trì nhiệt độ không đổi, nhiệt độ này đạt được bằng cách đốt nóng thân thể). Trong chu kỳ thứ hai, chất lỏng làm việc mở rộng, nhưng không cung cấp nhiệt, cho đến khi nhiệt độ của nó giảm xuống mức thấp hơn T2. Trong chu trình thứ ba, chất lỏng làm việc được nén ở nhiệt độ không đổi T2 (đối với điều này, cần phải liên tục loại bỏ nhiệt Q2). Ở giai đoạn thứ tư, chất lỏng làm việc được nén mà không loại bỏ nhiệt cho đến khi nhiệt độ của nó tăng trở lại T1. Nếu thỏa mãn tất cả các điều kiện này, theo tính toán của Carnot, hiệu suất của động cơ được xác định theo công thức 100•(1 - T2/T1) và đạt khoảng 70-80%. Trong suốt thế kỷ 100, các tính toán của Carnot đã kích thích tư duy sáng tạo của các nhà phát minh, những người cố gắng tìm câu trả lời cho câu hỏi: làm thế nào để đưa công việc của các động cơ nhiệt thực đến gần hơn với hoạt động của "chu trình Carnot" và đạt hiệu quả cao nhất có thể. Nhưng mọi nỗ lực chế tạo một động cơ như vậy đều không thành công. Ví dụ, hiệu suất của động cơ hơi nước ở công suất 13 mã lực. không vượt quá 10% và ở động cơ công suất thấp là dưới 22%. Hiệu suất của động cơ xăng và ga cao hơn một chút, nhưng cũng không vượt quá 24-XNUMX%. Đó là tình trạng khi vào đầu những năm 90, kỹ sư trẻ người Đức Rudolf Diesel đã bắt đầu chế tạo "động cơ lý tưởng". Khi còn là sinh viên, anh ấy đã đặt cho mình mục tiêu phát triển một động cơ như vậy, hiệu suất của nó sẽ gần với "chu trình Carnot", và động cơ này đáng lẽ phải vượt qua động cơ xăng thông thường cả về công suất và hiệu suất. Sau vài năm làm việc chăm chỉ, thiết kế động cơ đã được phát triển. Bản chất của ý tưởng Diesel là như sau. Ở giai đoạn đầu tiên, pít-tông nén không khí trong xi-lanh đến áp suất cao, nhờ đó nhiệt độ trong xi-lanh tăng lên đến nhiệt độ bắt cháy của nhiên liệu (điều này tương ứng với chu trình Carnot thứ tư - nén không loại bỏ nhiệt). Do đó, áp suất khoảng 90 atm và nhiệt độ khoảng 900 độ đã đạt được trong xi lanh. Nhiên liệu được cung cấp cho xi lanh vào cuối chu kỳ nén và do nhiệt độ không khí cao, nhiên liệu được đốt cháy từ một lần tiếp xúc với nó mà không cần bất kỳ đánh lửa bên ngoài nào. Việc phun nhiên liệu được thực hiện đồng đều, do đó một phần chuyển động ngược của pít-tông và sự giãn nở của khí diễn ra ở nhiệt độ không đổi (theo "chu trình Carnot" đầu tiên). Hơn nữa, pít-tông đã di chuyển dưới tác động của áp suất cao mà không đốt cháy nhiên liệu ("chu trình Carnot" thứ hai). Chu kỳ thứ ba tương ứng với việc xả và hút một phần không khí trong lành của khí quyển. Sau đó, tất cả các chu kỳ được lặp lại. Nhờ một thiết bị như vậy, Diesel đã nghĩ đến việc tăng hiệu suất động cơ của mình lên một giá trị chưa từng có - 73%. Ban đầu, ông dự kiến sử dụng hơi amoniac làm nhiên liệu, nhưng sau đó ông chọn bột than. Năm 1892, Diesel nhận được bằng sáng chế cho nguyên lý hoạt động được mô tả của động cơ và vào năm 1893, ông đã xuất bản cuốn sách nhỏ "Lý thuyết và thiết kế của động cơ nhiệt hợp lý" với mô tả về động cơ và các phép tính toán học của ông.
Tờ quảng cáo đã thu hút rất nhiều sự chú ý. Tuy nhiên, hầu hết các kỹ sư coi ý tưởng của Diesel là không thể thực hiện được. Chuyên gia lớn nhất về động cơ xăng thời bấy giờ, Koehler, đã cảnh báo rằng không thể đạt được hiệu suất cao như vậy, vì động cơ diesel có tổn thất công suất rất cao khi nén không khí đến nhiệt độ đánh lửa và khi hoạt động trên "chu trình Carnot". tất cả các công việc hữu ích sẽ chỉ được dành cho việc duy trì chuyển động của chính nó. Tuy nhiên, Diesel bắt đầu tích cực cung cấp mô hình của mình cho nhiều công ty Đức khác nhau. Lúc đầu, anh ấy đã gặp phải sự từ chối ở khắp mọi nơi. Không tuyệt vọng, anh tiếp tục trao đổi thư từ, tranh luận, tranh luận và cuối cùng đã thành công: công ty Krupp ở Essen đồng ý tài trợ chi phí và ban quản lý nhà máy Augsburg sản xuất mẫu thử nghiệm. Vào tháng 1893 năm 90, động cơ diesel một xi-lanh đầu tiên được sản xuất. Theo thiết kế ban đầu, độ nén trong xi lanh của nó phải đạt 900 atm và nhiệt độ trước khi bắt đầu nạp nhiên liệu là XNUMX độ. Vì nhiệt độ không được vượt quá giới hạn này nhiều nên không có hệ thống làm mát nào được cung cấp cho động cơ. Máy nén cũng không được lên kế hoạch - bột than được cho là sẽ được thổi vào bằng máy bơm. Nhưng ngay cả ở giai đoạn lắp ráp, Diesel, sau khi kiểm tra các tính toán của mình, đã tin chắc rằng Koehler đã đúng - mức tiêu thụ năng lượng của động cơ để nén khí lên đến 90 atm hóa ra lại quá cao và "ăn" toàn bộ hiệu quả đạt được do công việc trên "chu trình Carnot". Tôi đã phải làm lại kế hoạch của mình trên đường đi. Để giảm tổn thất năng lượng cho quá trình nén, Diesel đã quyết định giảm hơn một nửa áp suất trong xi lanh - lên tới 35-40 atm. Về vấn đề này, nhiệt độ của khí nén thay vì 900 độ chỉ nên là 600. Nhiệt độ này rất nhỏ - chênh lệch nhiệt độ trong công thức Carnot hóa ra lại quá nhỏ để đạt được hiệu quả cao. Để cải thiện tình hình và tăng sức mạnh của động cơ, Diesel đã phải từ bỏ điểm quan trọng thứ hai trong thiết kế của mình - sự giãn nở của chất lỏng làm việc ở nhiệt độ không đổi. Ông tính toán rằng nhiệt độ trong quá trình đốt cháy nhiên liệu sẽ tăng lên 1500 độ. Và điều này, trước hết, yêu cầu động cơ làm mát mạnh nhất, và thứ hai, nhiên liệu có hàm lượng calo cao hơn. Than cám không thể cho nhiệt độ cao như vậy nên Diesel buộc phải chuyển sang sử dụng nhiên liệu lỏng. Nhưng ngay lần đầu tiên bơm xăng vào xi lanh, một vụ nổ đã xảy ra suýt cướp đi sinh mạng của nhà phát minh và các trợ lý của ông. Như vậy là đã kết thúc bài kiểm tra đầu tiên. Nó có hai kết quả. Diesel đã phải từng bước đi chệch khá nhiều so với sơ đồ ban đầu về "động cơ lý tưởng" của mình. Tuy nhiên, mặt khác, một số điểm cơ bản trong tính toán của ông đã được xác nhận - hỗn hợp làm việc bị nén mạnh dẫn đến tăng hiệu suất và ngoài ra (vụ nổ đã chứng minh điều này), hóa ra nhiên liệu thực sự có thể được đốt cháy bằng cách nén mà không cần dùng đến hệ thống đánh lửa đắt tiền. Do đó, các công ty tài trợ cho dự án nói chung hài lòng với thành công đạt được và Diesel đã có thể tiếp tục các thí nghiệm của mình.
Vào tháng 1894 năm 35, một động cơ thứ hai đã được chế tạo, nhờ đó Diesel đã phát minh ra một vòi phun điều khiển việc phun dầu hỏa. Trong mô hình này, áp suất trong xi lanh được đưa lên tới 40-500 atm và nhiệt độ khi kết thúc quá trình nén lên tới 600-80 độ. Động cơ không chỉ có thể khởi động mà còn có thể làm cho nó không hoạt động ở tần số lên đến 1895 vòng / phút. Đó là một thành công lớn - ý tưởng của Diesel đã được chứng minh là khả thi. Năm 1896, một động cơ thứ ba đã được chế tạo, động cơ này đã có thể hoạt động với tải trọng nhỏ. Đối với việc bơm dầu hỏa, lần đầu tiên một máy nén được cung cấp ở đây. Ngoài ra, một hệ thống làm mát chuyên sâu phải được phát triển để ngăn xi lanh bị kẹt. Chỉ sau đó, vào năm XNUMX, việc ra mắt một nguyên mẫu mới đã mang lại thành công. Khi thử nghiệm có tải, hiệu suất của động cơ là 36% và mức tiêu thụ dầu hỏa là khoảng 200 g mỗi mã lực mỗi giờ. Mặc dù những con số này khác rất xa so với các thông số của "động cơ lý tưởng", nhưng chúng vẫn rất ấn tượng: hiệu suất của động cơ mới cao hơn 10-12% so với động cơ xăng thời bấy giờ và về mặt hiệu suất. hiệu quả nó vượt quá họ gần hai lần. Mặc dù Diesel không thực hiện được ước mơ của mình, tuy nhiên, những gì anh ấy đã làm có tầm quan trọng rất lớn - nhờ sự kiên trì của anh ấy, một thiết kế động cơ đốt trong mới về cơ bản đã được phát triển, thiết kế này đã và vẫn là thiết kế tốt nhất trong hàng trăm năm qua. Động cơ mới hoạt động như sau. Trong hành trình đầu tiên của pít-tông, do nhân lực của bánh đà dự trữ cho hoạt động trước đó của máy nên không khí được hút vào trong xi-lanh. Trong kỳ thứ hai, cũng do nhân lực của bánh đà, không khí bị mắc kẹt trong xi lanh bị nén đến 35 atm. Đồng thời, nhiệt giải phóng trong quá trình nén đã đưa nó đến nhiệt độ bắt cháy của nhiên liệu. Khi bắt đầu hành trình thứ ba, dầu hỏa được đưa vào bằng máy bơm. Mũi tiêm này chỉ kéo dài một phần nhỏ của cơn đột quỵ. Trong phần còn lại của hành trình, khối khí nở ra và lực công tác được truyền đến pít-tông, lực này được truyền qua thanh nối đến trục khuỷu động cơ. Trong kỳ thứ tư, các sản phẩm của quá trình đốt cháy phun ra qua ống xả vào khí quyển. Động cơ được trang bị một máy nén, trong một bình chứa đặc biệt, không khí ngưng tụ ở áp suất cao hơn một chút so với áp suất cao nhất trong xi lanh. Từ bể chứa này, không khí được dẫn qua một ống có đường kính rất nhỏ vào một buồng vòi nhỏ, nghĩa là một thiết bị phun nhiên liệu được cung cấp, trong đó dầu hỏa được cung cấp đồng thời. Buồng này thông với phần bên trong xi lanh thông qua một lỗ nhỏ được đóng bằng kim: khi kim này được nâng lên, dầu hỏa bị ép vào xi lanh do áp suất dư trong buồng. Quá trình đốt cháy trong xi lanh được điều chỉnh, tùy thuộc vào lực mà động cơ phải phát triển, bằng cách thay đổi thời gian nạp nhiên liệu hoặc bằng cách thay đổi áp suất trong máy nén. Khí nén tương tự cũng được sử dụng để khởi động động cơ ban đầu từ trạng thái nguội. Phía trên động cơ là một trục cam với năm cam, một cam điều khiển van dẫn khí vào, van kia - van dẫn dầu hỏa vào, van thứ ba - van xả các sản phẩm đốt cháy. Hai cam cuối cùng điều khiển các van theo đó khí nén được đưa vào xi lanh trong quá trình khởi động động cơ ban đầu.
Các thử nghiệm chính thức đầu tiên của động cơ mới đã tạo ra một cảm giác thực sự đối với các kỹ sư. Kể từ thời điểm đó, cuộc diễu hành chiến thắng của "diesel" trên khắp thế giới bắt đầu. Nhiều công ty trước đây không đáp ứng lời đề nghị của Diesel đã vội vàng mua từ ông quyền chế tạo động cơ do ông phát minh ra, và điều này hiện khiến họ phải trả giá đắt (ví dụ, Emmanuel Nobel, muốn thiết lập sản xuất động cơ diesel ở Nga, đã trả Diesel khoảng 500 nghìn đô la). Ngay trong năm 1898, Diesel, khá bất ngờ đối với chính mình, đã trở thành triệu phú. Tuy nhiên, những động cơ đầu tiên được đưa vào sản xuất hàng loạt hóa ra lại không đạt yêu cầu, hoạt động thất thường và thường xuyên bị hỏng hóc. Việc sản xuất một cỗ máy phức tạp và công nghệ cao như vậy đã vượt quá khả năng của nhiều nhà máy với thiết bị lạc hậu. Giống như Watt vào thời của mình, Diesel đã phải bỏ ra rất nhiều công sức để hoàn thiện quy trình sản xuất chế tạo động cơ diesel - phát triển máy móc mới, tìm kiếm hợp kim phù hợp và đào tạo các chuyên gia. Trong vài năm, anh lang thang khắp Châu Âu và Châu Mỹ, thăm các nhà máy sản xuất động cơ của anh. Đến đầu thế kỷ 1900, những khó khăn chính đã được khắc phục và động cơ diesel bắt đầu dần chinh phục ngày càng nhiều lĩnh vực ứng dụng mới trong công nghiệp và vận tải. Năm XNUMX, tại Triển lãm Thế giới ở Paris, động cơ Diesel đã nhận được giải Grand Prix. Uy tín của những động cơ mới đặc biệt được nâng lên khi có tin nhà máy Nobel ở Nga đã bắt đầu sản xuất những động cơ rất tốt chạy bằng dầu thô. Tác giả: Ryzhov K.V.
▪ Laser
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Một dạng bạc cực mạnh đã được tạo ra ▪ Cuộc cách mạng điốt polyme đang đến ▪ Bộ sạc điện thoại thông minh chuyển đổi tiếng ồn trong gia đình thành điện năng ▪ Màn hình ASUS VA27Q 278 inch với độ phân giải 2560x1440 pixel ▪ Phòng thí nghiệm trong túi áo vest
▪ phần của trang web Bộ khuếch đại tần số thấp. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết Nghệ sĩ nào chết! biểu hiện phổ biến ▪ bài báo Tại sao đàn ông của các quốc gia khác nhau bắt chước sự ra đời của vợ họ? đáp án chi tiết ▪ bài viết Con quay xoắn ốc. thí nghiệm vật lý
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này