Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

В ряде технологических процессов образуются горючие газы, содержащие к тому же вредные вещества, которые нельзя выбрасывать в атмосферу. Эти отходы можно разделить на две группы. В первую входят газы, нормальная скорость горения которых превышает 10—15 см/с, а теплота сгорания Q H C> = 3 МДж/м 3(коксовый и доменный газы, газы ферросплавных печей и конвертеров, отбросные сероводородные газы нефтепереработки и т. д.). Эти газы сжигают так же, как и природный, однако при низких значениях Q H Cжелательно предварительно подогревать воздух, а иногда и сам газ (например, доменный) и использовать специальные горелки.

Газы, у которых Q H C< 3 МДж/м 3(отходящий газ сажевых заводов, большинство ваграночных газов, вентиляционные выбросы сушильных и других аппаратов, содержащие пары органических растворителей, например толуола, и т. д.), по существу, не являются горючими, а многие из них содержат и кислород, что делает их взрывоопасными и исключает их подогрев. В этом случае применяют огневое обезвреживание таких выбросов, сжигая их в топке вместе с природным газом. Вентиляционные выбросы, т. е. воздух, содержащий пары растворителя, часто используют просто в качестве дутьевого воздуха в топках и печах. При этом исключается загрязнение атмосферного воздуха и используется теплота сгорания выбросов.

Разновидность горелки – форсунка.

Графитоводный реактор – разновидность ядерного реактора, в котором в качестве теплоносителя выступает вода, а графит выполняет функцию замедлителя нейтронов.

Данный вид реактора относится к классу канальных. Активная зона графитоводяного реактора состоит из графитовых блоков, которые пронизаны металлическими каналами, в которых протекает вода в качестве теплоносителя. На внешних стенках или внутри металлических каналов размещаются тепловыделяющие элементы. Активная зона окружена герметичным кожухом. Главная особенность графитоводяного реактора – отсутствие тяжелого громоздкого корпуса. Имеется возможность создания реактора большой мощности (до 5 ГВт) за счет увеличения числа каналов. В таких реакторах возможна смена тепловыделяющих элементов, которая может производиться с помощью специального приспособления с дистанционным управлением и без остановки реактора, и без снижения его мощности (так называемая перегрузка на ходу). Специфические особенности конструкции, высокая теплопроводность воды как теплоносителя, хорошие ядерно-физические свойства графита как замедлителя обеспечивают высокие технико-экономические показатели атомных электростанций (АЭС) с графитоводяными реакторами. Как и любой другой реактор с графитовым замедлителем, графитоводяной реактор обладает малой энергонапряженностью единицы объема активной зоны. Наиболее широко графитоводяной реактор применяют в СССР. Графитоводными реакторами оборудованы первая в мире Обнинская АЭС, 1-й и 2-й энергоблоки Белоярской АЭС (Российская Федерация) и многие другие. Предпосылками к созданию ядерного реактора явились проведенная Э. Резерфордом в 1919 г. первая ядерная реакция, открытие Ф. Жолио и И. Жолио-Кюри в 1934 г. искусственной радиоактивности.

Графитогазовый реактор – разновидность ядерного реактора, в котором в качестве замедлителя нейтронов выступает графит, а теплоносителем является газ (чаще всего гелий или углекислый газ).

К основным преимуществам газа как теплоносителя можно отнести возможность нагрева до высоких и сверхвысоких температур, что позволяет повысить КПД атомной электростанции (АЭС) с графитогазовым реактором до 40% и выше; хорошие ядерно-физические свойства. Сравнительно малая энергонапряженность (количество тепла, снимаемое с единицы объема активной зоны), что объясняется в основном худшими, чем, например, у воды, замедляющими свойствами графита, является характерной особенностью графитогазовых реакторов. Этот факт и объясняет значительные размеры графитогазовых реакторов. К примеру, активная зона реактора английской АЭС «Данджнесс Б» электрической мощностью 660 МВт имеет диаметр 9,4 м и высоту 8,2 м.

Такие высокие размеры активной зоны и наличие избыточного давления газов – 4,5 Мн/м 2(45 кгс/см 2) – предъявляют свои особые требования к конструкции реакторов данного типа. В цилиндрических каналах графитовой кладки расположены тепловыделяющие элементы. В прочный корпус (стальной или из предварительно напряженного железобетона), несущий давление теплоносителя, заключена активная зона реактора. Изредка основные конструктивные элементы (активная зона, парогенератор и газодувки) заключаются в единый корпус, выполненный из железобетона. Для защиты от нейтронного излучения, которой окружена активная зона, предохраняет парогенераторы и газодувки от активации, поэтому они доступны для ремонта, но только при остановленном реакторе. Для защиты от перегрева внутренняя поверхность бетонного корпуса покрывается теплоизоляцией, а также применяют специальные системы охлаждения. Графитогазовые реакторы являются основным типом реакторов в ядерной энергетике Великобритании и Франции. АЭС с такими реакторами построены также в Италии, Японии. Несомненно, изобретение Ферми, работы Курчатова и других ученых, занимавшихся проблемой ядерных реакторов, имели огромное значение для развития научной и технической отраслей, но не стоит забывать, что эти работы послужили базой для создания оружия массового поражения.

Двигатель внутреннего сгорания – тепловой двигатель, в котором при сгорании топлива происходит превращение определенной части химической энергии в механическую.

Бурное развитие науки и техники в XVIII—XIX вв. диктовало необходимость создания нового источника преобразования энергии, который нашел бы применение в промышленных масштабах. Попытки создания подобного устройства были предприняты многими учеными и конструкторами. Но право первенства принадлежит Э. Ленуару, который в 1860 г. сконструировал аппарат, получивший название «двигатель внутреннего сгорания». Но этому открытию предшествуют многочисленные труды многих исследователей, каждый из которых внес свой вклад в общее дело.

В конце XVIII в. Филипп Лебон открыл светильный газ, вскоре им был получен патент на получение и применение этого газа. Это изобретение открыло новое направление в развитии осветительной техники. Лампы на основе светильного газа сразу же создали конкуренцию парафиновым свечам, которые в то время использовались в целях освещения. Интересным является тот факт, что Филипп Лебон с детства страдал фобией: он панически не переносил темноту, поэтому открытие им светильного газа можно считать подарком судьбы для самого ученого. В 1801 г. Лебоном был получен патент на моделирование и конструкцию газового двигателя. Принцип работы этого двигателя основывался на способности смеси из светильного газа и воздуха взрываться при воспламенении с выделением большого количества тепловой энергии. По замыслам Лебона, полезная работа могла осуществляться не только за счет тепловой энергии, но и благодаря энергии расширяющихся газов в процессе их горения. По своей сути двигатель Лебона являлся прототипом двигателя внутреннего сгорания, но преждевременная кончина испытателя не позволила ему довести свои замыслы до конца. После смерти Лебона на протяжении нескольких десятилетий многие естествоиспытатели предпринимали попытки создания двигателя внутреннего сгорания на основе светильного газа. Но их разработки не могли составить достойной конкуренции паровой машине. Лишь в 1860 г. Жан Этьен Ленуар, инженер из Бельгии, сконструировал аппарат, основанный на принципе воспламенения топливной смеси при помощи электрической искры. Усовершенствование данной конструкции путем включения в ее состав системы охлаждения и смазочной системы сделало двигатель внутреннего сгорания Ленуара конкурентоспособным. Вскоре после этого Ленуар прекратил работу в направлении дальнейшего совершенствования своего изобретения, одновременно с этим патент на производство и дальнейшие модификации двигателя внутреннего сгорания был получен немецким изобретателем Августом Отто. Именно Отто принадлежит идея четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, которым пользуются и по сей день. Но мир капитализма жесток, и спустя некоторое время состоялось судебное слушание, на котором ряд французских естествоиспытателей представили доказательства, свидетельствующие о том, что за несколько лет до изобретения Отто подобный принцип функционирования двигателя внутреннего сгорания был описан Бо де Рошем. Существует несколько точек зрения на данное историческое событие. С одной стороны, имеется мнение, что судья, от чьего решения зависел исход данной тяжбы, был заинтересованным лицом.