Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Форсунка

Форсунка – устройство, распыляющее жидкости. Форсунки различаются по характеру распыления и бывают центробежными, вихревыми, струйными, штифтовыми, вращательными, газовыми.

Вещество (жидкость, газ) из форсунки подается или непрерывно, или периодически. Периодическая подача применяется в дизелях. Непрерывная подача используется в газотурбинных, реактивных двигателях, топках. Распыляемое топливо подается под давлением (или сжатым паром, или газом).

В вихревых, центробежных и вращательных распыляемое вещество совершает вращательное движение и выходит как тонкая пленка. В вихревых форсунках распыляемая жидкость приобретает вращательное движение, двигаясь по винтовым каналам. В центробежных форсунках распыляемая жидкость подводится по каналу по касательной относительно камеры и тем самым получает вращательное движение. Во вращательных форсунках сам корпус форсунки совершает вращение и передает его распыляемому веществу. В струйных форсунках жидкость идет через сопла, имеющие цилиндрическую форму. В штифтовых форсунках жидкость подается через плоские и кольцевые щели. Форсунки сообщают потоку распыляемого вещества скорости, при которых жидкость дробится на мелкие капли. В газовых форсунках вместе с жидкостью распыляется и выходит газ. Из вращательных форсунок жидкость выходит с наибольшим углом наклона (около 180°), у струйных угол наклона наименьший (не более 20°). Некоторые форсунки снабжены клапаном, регулирующим количество, начало и конец подачи вещества. Движение клапана совершается под давлением потока жидкости при помощи устройств или же вручную. Форсунки имеют очень широкое распространение в различных областях техники. С их помощью регулируют горение, увлажняют почву или воздух, распыляют растворы удобрений или химикатов.

Хемоядерный реактор

Хемоядерный реактор – ядерный реактор, в котором осуществляются радиационно-химические процессы.

В хемоядерном реакторе с помощью энергии делящихся тяжелых ядер гамма-излучения и нейтронного излучения происходят реакции молекул вещества и ионизация.

Устройство хемоядерных реакторов различается по характеру осуществляемых в нем реакций.

Если реакция идет за счет энергии осколков тяжелых ядер, то происходит омывание реагентом развитой поверхности ядерного топлива.

Если реакция идет с помощью гамма-излучения и нейтронного излучения одновременно, то вещество, подлежащее облучению, помещают в камеру, которую устанавливают в активной зоне.

Если реакция идет только при помощи гамма-излучения, то реакции проводят не в активной зоне, а в радиационном контуре.

Но если радиационно-химические реакции протекают в активной зоне реактора, то продукты этой реакции получают сильное радиоактивное загрязнение, поэтому эти реакторы неэффективны в промышленном применении. Предпочтительнее проведение реакции в радиационном контуре, так как при этом не происходит загрязнение продуктов реакции радиоактивностью.

Хладоноситель

Хладагент (холодильный агент) – рабочее вещество, работающее в холодильной машине, отводящее тепло от охлаждаемого объекта в процессе кипения или расширения, отдающее его в окружающую среду в результате сжатия. Основные рабочие свойства хладоносителей – низкая температура кипения, низкая температура конденсации, низкая температура затвердевания, невысокое давление, высокая теплота парообразования, высокая теплопроводность, малый удельный объем, небольшая теплоемкость. Хладоносители (хладагенты) разделяются на три группы, что зависит от их температуры кипения:

  1) хладагенты высокотемпературные, с температурой кипения более 10 °С;

  2) хладагенты среднетемпературные, с температурой кипения меньше 10 °С;

  3) хладагенты низкотемпературные, с температурой кипения 50 °С.

Самые распространенные хладоносители (хладагенты) – это фреоны, аммиак, углеводороды. Аммиак – среднетемпературный хладагент, имеющий высокие теплофизические свойства и низкую стоимость, но он обладает взрывоопасностью и токсичностью. Фреоны – негорючие хладагенты, используемые во всех температурных группах. Углеводороды (этилен, пропан, этан) – низкотемпературные хладагенты, но они обладают взрывоопасностью. Углеводороды в качестве хладоносителей используются в газовой и нефтяной промышленности, для работы в больших холодильных установках. Хладоносителем может быть и обычная вода. Такой хладоноситель используется в абсорбционных холодильных машинах, которые работают на водном растворе бромистого лития. Газы тоже могут быть хладоносителями. Это водород, азот, гелий, воздух. Они работают в холодильно-газовых машинах.

Холодильная машина

Холодильная машина – машина, отводящая тепло от охлаждаемого объекта с помощью низких температур (от 10 до 50 °С). Принцип работы холодильной машины – это тепловой насос. Он состоит в заборе тепла у охлаждаемого тела и передаче его окружающей среде (например, воздуху или воде, которые обладают температурой более высокой, чем охлаждаемое тело). Основная характеристика холодильной машины – это холодопроизводительность, которая может составлять от нескольких сотен ватт до нескольких мегаватт.

Холодильные машины различаются по характеру работы хладоносителя (ее рабочего вещества) и бывают парокомпрессионными, пароэжекторными, абсорбционными, воздушно-расширительными. Работа холодильной машины основана на совершении ее хладагентом холодильного цикла – обратного круговорота термодинамического процесса. Парокомпрессионные, пароэжекторные и абсорбционные машины осуществляют охлаждение тела за счет кипения жидкостей, имеющих низкую температуру кипения. Воздушно-расширительные холодильные машины охлаждают тело при помощи расширения сжатого воздуха в специальном устройстве – детандере. Способ длительного хранения продуктов или других веществ при помощи их охлаждения, т. е. в охлажденном виде, был известен давно, и это способствовало созданию таких холодильных устройств. Но произошло это только с общим ростом машиностроения в XIX в. Самые первые холодильные машины появились в 1810 г. в Великобритании – конструктор Дж. Лесли; в 1850 г. во Франции – конструктор Ф. Карре; в 1878 г. в Германии – конструктор Ф. Виндхаузен. Самая первая машина была абсорбционная, созданная в начале XIX в., и уже во второй половине XIX в. была построена парокомпрессионная холодильная машина.

Парокомпрессионные холодильные машины

Конструкция включает компрессор, испаритель, конденсатор, теплообменник, терморегулирующий вентиль (дроссель), соединенные между собой трубопроводом. Трубопровод имеет запорную, предохранительную и регулирующую арматуру. По принципу действия различают следующие компрессоры: поршневые, турбокомпрессионные, ротационные, винтовые.

Парокомпрессионные холодильные машины – самые универсальные и распространенные, все их устройства и части обладают высокой герметичностью. Принцип их работы основан на замкнутом цикле, который выполняет циркулирующий хладагент. Кипение хладагента осуществляется в испарителе при низкой температуре, при этом отводится тепло от охлаждаемого тела, образуется пар, который компрессор отсасывает, сжимает и далее направляет в конденсатор. При конденсации пара образуется жидкость – хладагент, направляющийся через терморегулирующий вентиль и снова возвращающийся в испаритель для начала нового цикла. Чтобы получить низкие температуры (ниже 30 °С), применяют холодильные машины с многоступенчатым (или каскадным) устройством. Многоступенчатые машины имеют несколько ступеней охлаждения для последовательного сжатия пара. Каскадные машины – это последовательность нескольких холодильных машин, они вырабатывают низкую температуру кипения (150 °С).

Пароэжекторные холодильные машины

Конструкция включает эжектор, испаритель, конденсатор, насос, терморегулирующий вентиль. Источник энергии в этих машинах – пар, давление которого 0,3—1 Мн/м2 (3—10 кгс/см2). Хладагент – вода. В эжекторе расширяется пар, поступающий через сопло эжектора, это понижает давление в испарителе и охлаждает воду. Пар из испарителя и из эжектора идет в конденсатор и преобразуется в жидкость с отдачей тепла в окружающую среду.

Абсорбционные холодильные машины

Конструкция включает абсорбер, испаритель, конденсатор, кипятильник, насос, терморегулирующий вентиль. Рабочее вещество – бинарные растворы, кипящие при разной температуре. Раствор с более высокой температурой кипения – абсорбент, раствор с более низкой температурой кипения – хладагент.

Если температуры от 0 до 45 °С, то рабочее вещество – раствор аммиака. Хладагент – аммиак. Если температуры больше 0 °С, то рабочее вещество – водный раствор бромида лития. Хладагент – вода. Хладагент испаряется, отводя тепло от охлаждаемого тела, и пар впитывает абсорбер. Концентрированный раствор, образованный при этом, насос откачивает в кипятильник, где хладагент испаряется. Абсорбционные машины эффективно используются на объектах с вторичными энергоресурсами: отработанными водой, газами, паром. Воздушно-расширительные холодильные машины – это холодильногазовые машины с температурами 80 °С. Хладагент – воздух с различным давлением. Но эффективность воздушно-расширительных машин ниже, чем у парокомпрессионных.