Насчет плавки стержней в ядерном реакторе - глуповато прозвучало. Или вы что-то другое имели ввиду.
Плавка - это физический процесс перехода вещества из твердого агрегатного состояния в жидкое. В химическом смысле принципиально ничего не меняется. Нагрев может инициировать химическую реакцию, но химические элементы остаются такие же. Как были атомы кислорода, водорода, кремния, железа и т.п., так они и остаются.
В ядерном реакторе совсем иначе.
Уран в стержнях распадается на другие химические элементы (точнее изотопы): цезий, стронций, йод, ксенон и много других.
Этот процесс принципиально и фундаментально отличается и от плавления, и от химических реакций.
А сами стержни остаются твёрдыми до самой утилизации.
Можно сказать, что почти исполнилась мечта древних алхимиков: одни химические элементы превращаются в другие. Правда не свинец в золото. Это оказалось нерентабельным.
При этом много энергии выделяется в виде тепла и всяких излучений.
Понятно, что при проблемах с отводом тепла стержни будут плавиться.
Но, как тут уже упоминали, расплавление стержней - это аварийная и даже катастрофическая ситуация.
Поэтому ваша фраза про плавление стержней некорректна.
в той же Атомной Энергетике как ни парадоксально и не удивительно для не знающих используется тот же пар
который выделяется при плавке, очень, очень, очень долгой плавке радиоактивных стержней пар который в итоге и крутит турбины генерирующие ток
то есть КПД так себе
к сожалению без дурацких потерь напрямую, брать энергию у расщепления так и не научились КПД атомных электростанций (АЭС) - 30–35%. ТЭС (теплоэлектростанций) на угле или газе - 35–45%. Парогазовых установок (ПГУ) - 55–60%
при этом КПД гидроэлектростанций (ГЭС) обычно составляет около 85–90%. почему всё не в ГЭС, да потому что это такой гимор... что не окупает все эти КПД
возможно уже родился тот кто вздрючит этот колхоз, разработав технологию, хотя бы 70-80% а лучше 100% КПД прямого изъятия энергии, в реальных работающих технологиях
Как думаете сколько объёма генерации энергии в мире приходится на паровой двигатель? Как вам цифра в 65%? Не верится? Тогда давайте посмотрим на историю огня и пара))
Паровой двигатель принес на корабли возможность двигаться без ветра и маневрировать удобным способом. Принцип машины был прост – разогреть воду в замкнутом пространстве (котле) и потом приоткрыть котел, пар заполнит пространство цилиндра и начинает двигать поршень. Когда поршень доходит до упора – пар подается с другой стороны цилиндра, и он двигается обратно.
Кстати, знаменитый Джеймс Уатт изобрел не паровой двигатель, а регулятор подачи пара к нему, который смог заставить систему вращаться равномерно (крутилка в центре картинки выше) И пусть паровой двигатель тогда был прожорлив и ненадежен, но потенциал был виден. И катализатором всех инноваций были корабли и паровозы. Промышленный котел был громоздок- под котлом разводили костер, а сам котел и трубу обкладывали кирпичом для безопасности.
Промышленный котел. А -котел, В-цилиндр, С-система подачи воды, D -рычаг соединения рабочего механизма и поршня
При монтаже на корабль от кирпичей решено было отказаться сразу, а топку сделали внутри котла - опасности от огня меньше, да и габарит экономится. Давление в котле было около 1,5 атмосфер. Паровая машина разместилась на палубе, привод на колеса был прямой, КПД двигателя 8% и КПД колес 10%. Из 100 л.с. на колес доходило 10.
Схема первых пароходов
Получилось массивно, неудобно, но работало! Подумав еще, инженеры сообразили, что в идеале судовую машину надо разместить в трюме: 1. Она заменит чушки балласта и пространства на корабле останется столько же 2. А судовой винт имел КПД 30% + паровая машина оказалась рядом, что удобно
Пришлось попутно придумывать как сделать так чтоб по валу винта не текла вода в трюм и все вроде заработало, но теперь стало не хватать места в трюме -ведь поперек корабля предстояло разместить цилиндр, кривошип и ползун. В результате сам цилиндр получился короткоходным (маломощным) и большое усилие развивать не получалось.
Как видите сделать длинный цилиндр не дает ширина судна
Но инженеры быстро сообразили, что можно сделать обратную соединительную тягу, цилиндр разместить по центру судна и таким образом увеличить размер цилиндров!
Вот изобразил как смог
Однако мощности было недостаточно, а простой подъем давления в котлах до 3-4 бар хоть помог, но слабо. Инженеры, почесав голову, быстро додумались до паровых машин двукратного и трехкратного действия. Помните формулу:
Сила = давление пара* площадь поршня?
Поскольку пар из цилиндра выкидывается еще с остаточным давлением, то его можно подать в другой цилиндр с бОльшей площадью поршня и использовать еще раз, и еще раз.
Красным -наиболее нагретый пар с наибольшим давлением. для пара с наименьшим давлением -самый большой по площади цилиндр
Но поскольку в котлы тогда лили морскую воду, то все это быстро покрывалось накипью. Накипь оседала на стенки котла, ухудшалась теплоотдача, а перегрев стенок вызывал взрыв котла! Это сильно злило пользователей, а возить с собой много чистой воды они почему-то не хотели. Снова зачесали голову инженеры – а ведь пар на выходе можно собрать в большом радиаторе, где он снова превратится в воду – замкнутый цикл, бесконечная вода! Так изобрели "конденсатор" и стали использовать в котлах дистиллированную воду и используют ее до сегодняшних дней.
Простейший конденсатор
Но тут начало не хватать пара и пришлось улучшать сам котел!
Для начала перешли с дров на уголь, получив больше теплоотдачи. Потом сообразили, что если не просто греть котел снизу, а пропустить через него 2-3 трубы с раскалённым воздухом, то вода будет нагреваться быстрее. А увеличив количество труб, проходящих через котел -получили дымогарный котел. Заодно подняли давление почти до 5 бар, благо технологии уже позволяли и КПД подросло до 25-30%.
Дымогарный котел после эээм... небольшого превышения давления. Хорошо видно сколько труб проходило через него
Попутно изобрели форсунки и перешли с угля на нефть, получив дополнительно бОльшую теплоотдачу и главное- возможность быстро нарастить или убавить количество топлива (попробуй резко увеличить подачу угля на корабле -подкинь в топку 500 кг угля за минуту).
Приблизительно к 1890х додумались, что если по трубам пускать воду, а вокруг будет жар от топлива, то вода будет нагреваться еще быстрее, так появился водотрубный котел.
В центре котла жар и трубы с водой проходят этот жар насквозь
По сути старый добрый паровой котел поменялся до неузнаваемости! И пришло время меняться и паровому цилиндру. Ему на смену в 1900х пришла паровая турбина! Пар разогревался в котле и подавался на лопатки турбины.
Грубая схема системы
И все бы хорошо, только судовой винт эффективен при 80-100 об/минуту. А турбина эффективна при высоких оборотах (зато КПД аж до 40%). Нужен был редуктор, а теперь представьте как 1000 л/с попадает на соединение 2 обычных шестерен. Шестерни рвало в клочья и пришлось изобретать и пристраивать к турбине редукторы со сложным зацеплением, где усилие распределялось равномерно (червячный и планетарный).
Где то с 1910 и до Второй Мировой войны на большинстве крупных кораблей была именно такая схема – водотрубный котел + паровая турбина. Турбину как и паровые цилиндры сделали двух и трехступенчатой, чтобы пар расходовался эффективно.
"Colt" -спросит меня нетерпеливый читатель - "1910 год это хорошо, а сейчас то паровой двигатель где?"
Да везде! - паровая турбина хоть и претерпела множество мелких изменений с начала 20 века, но осталась прежней - очень эффективной и сохранила основной плюс парового двигателя!
Угадаете какой? Высокую эффективность, работу на пару? Нет, главный плюс - паровая турбина способна работать на любом топливе! В отличии от двигателей внутреннего сгорания, которые требует строго определённого топлива.
Серьезно, она же не соединена с котлом! Поэтому топить котел вы можете чем угодно - кизяками, сушеным птичьим пометом, дровами, углем, газом, нефтью! Атомным реактором и Солнцем!
Даже если в будущем при освоении очередной планеты будут использовать в качестве топлива экзотическую энергию местных светящихся стержней – то паровой двигатель все равно будет работать. Причем работать с высоким КПД (на ТЭЦ КПД турбины почти 90%)! Схему вы уже поняли -котел, турбина, конденсатор!
Именно поэтому сегодня эволюционировавший паровой двигатель обеспечивает до 65% все мировой генерации энергии. И замены ему нет ни на многотоннажных судах ни на атомных и тепловых электростанциях. Да это уже не тот пыхтящий простейший механизм что раньше, но он честно трудится давая нам свет и энергию!
That's all, folks! Желающие читать меня в телеграмме -ищите на канале о яхтах, морской истории и парусе- "Яхта" или в ВКонтакте-Яхта
Знаете, кто из мореходов имеет право носить золотую серьгу в ухе и класть ноги на стол в английских портовых пабах? Моряки, прошедшие вокруг мыса Горн! Почему? Сейчас расскажу
Привет! Меня зовут Colt и я пишу посты на морскую тематику.
Сегодня многие корабли, которые хотят попасть из Атлантического океана в Тихий, пользуются Панамским каналом. Это быстро и безопасно. Однако, до его открытия в 1914 году, судам приходилось огибать Южную Америку "снизу" через пролив Дрейка и сотни кораблей проходили по самому опасному морскому пути в мире. И с самого начала мыс Горн приобрел очень нехорошую славу. Почему?
1. Вечный шторм! 300+ дней в году Посмотрите на карту ниже – мыс Горн расположен в нижней оконечности Южной Америки в районе 50 широт, где по всему глобусу нет препятствий для ветра (гор, материков). Кроме одного - пролива Дрейка, который зажат материком оканчивающимся мысом Горн.
Красная полоса внизу -зона высоких волн, это как раз "Неистовые Пятидесятые" широты.
Из-за вращения Земли ветер здесь дует строго в одном направлении – с запада на восток. И именно тут разогнавшийся через всю планету ветер зажимается узким горлом пролива Дрейка. Именно тут происходит в среднем один шторм в неделю, а скорость ветра легко достигает 125 км/ч. Именно тут случаются «редкие» по всему миру шторма в 12 баллов. Ровный сильный ветер поднимает устойчивую, постоянную волну - «зыбь», ее высота составляет от 6 до 12 метров. А шторм добавит к этой волне еще, заставляя волны достигать высоты до 15 метров!
Вот так видно даже лучше, что препятствия для ветра и волн нет. Кроме пролива Дрейка
Добавьте к этому постоянные дожди и туманы, вечно пасмурное небо (солнце появляется всего несколько дней в году) и получите самое недружелюбное для моряков место на земле.
2. Тяжелейшие условия для экипажа Ширина пролива Дрейка около мыса Горн около 800км, длина примерно 1000км, а средняя глубина 3400 м. Среднестатистическому судну требуется около 48 часов, чтобы пройти от одного конца пролива Дрейка до другого. Моряки, которым ходили вокруг Мыса Горн, говорят что запомнили эти двое суток на всю жизнь. По их словам, на корабле невозможно даже поесть, не держась всё время за тарелку и стакан. Посуду на столах обычно ставят на специальные липкие коврики, но и они не спасают. Моряки шутят, что для того, чтобы поесть, нужно около восьми рук для того, чтобы держать ещё стол и стул, поскольку они тоже скользят.
Все предметы на столах приходится фиксировать, все вещи должны быть привязаны, а свободные предметы сложены в ящики, иначе во время очередной волны они вполне могут прилететь вам в голову. Перемещаться по судну можно только цепляясь за поручни и не потому что это правильно, а просто иначе вы не сдвинетесь с места. Подъём и спуск по лестнице или даже открытие и закрытие дверей требует значительных усилий чтобы не получить травму.
Некоторые мореплаватели рассказывали, что им приходилось привязывать себя к кроватям, чтобы поспать во время прохождения пролива. Дело в том, что во время сильной качки постоянно меняется вертикальное ускорение, и из-за него вес человека в моменте может достигать почти нуля, а через несколько секунд почти удваивается и спать в таких условиях просто невозможно. Ускорение заставляет человека то почти парить над кроватью, то затем резко, с удвоенной силой, вжимает в неё. Спасает только привязывание.
3. Кладбище кораблей В попытке покорить мыс Горн погибло около 15 000 моряков и разбилось около 400 судов. Сильные течения, волны, штормовая погода и множество подводных скал щедро собирали свою дань. Причем корабли гибли даже в те редкие дни, когда ветер стихал. Паруса безвольно повисали, а вот устоявшаяся волна никуда не девалась. Потерявшее возможность двигаться судно относило к скалам и разбивало о них.
Первому кругосветчику Магеллану повезло пройти проливом ближе к материку, где путь в лабиринте остров найти сложно, а само продвижение опасно. А вот второй кругосветчик -сэр Френсис Дрейк, допустил ошибку в навигации и вместо пролива Магеллана влетел прямо в ревущую преисподнюю мыса Горн, где потерял 60% эскадры.
Магелан прошел под красной стрелкой, а Дрейк снизу
С тех пор прохождения пролива Дрейка вокруг мыса Горн считается признанием мастерства моряка. После первого прохождения можно вдевать в ухо медную серьгу, после второго серебряную, а после третьего -золотую. В английских портовых пабах владелец золотой серьги имеет право взгромоздить ноги на стол без малейших нареканий окружающих.
3. Мыс Горн считается одним из мест рождения Летучего Голландца! Считается что голландский шкипер Ван дер Декен долгое время не мог обогнуть мыс Горн из-за ужасной погоды. Команда начала бунтовать и обозленный мореплаватель в сердцах выкрикнул богохульство и поклялся что он обогнет это проклятое место даже если ему придется плыть до второго пришествия. С тех самых пор около мыса Горн можно встретить Голландца идущего на очередной штурм пролива Дрейка
Сейчас, когда есть Панамский и Суэцкий каналы необходимость проходить южные широты во многом отпала. Сегодня сюда заходят только экстремалы и суда с очень большим водоизмещением, размеры которых не позволяют пройти Панамский Канал – в основном танкеры, контейнеровозы, военные корабли и огромные круизные лайнеры. Все они быстро проходят мыс Горн стараясь избегать попадания в очередной мощный шторм.
На самом мысе установлена скромная семиметровая стела, где из разломленного камня проступает силуэт буревестника. По поверью моряков души погибших экипажей превращаются в альбатросов, которые парят на волнами и кричат во время полета, предостерегая суда об опасности.
Уверен пикабушники настрочат комментариев за заголовок, но яхта с длинным корпусом всегда будет быстрее короткой. Это исторический и физический факт, что вы смеетесь))
Длинные и короткие яхты на одном видео. Это старт регаты Volvo Ocean Race в Португалии. На мелких корабликах зрители...
Скорость судов в водоизмещающем режиме определяется волновым сопротивлением, которое резко возрастает при приближении к критическому числу Фруда:
Для водоизмещающих судов практический предел — Fr ≈0.45. При больших значениях волновое сопротивление делает дальнейший разгон неэффективным. Упрощая- формула максимальной скорости (в узлах) выглядит как V = 1.34√ Длины ватерлинии в футах
Видно сразу 2 прозвища - "бегущая длина" (корпус очень длинный) и "летящее облако" (много парусов)
А старые яхты имели вот такие корпуса с удлиненной кормой нависающей над водой.
Режим стоянки и плавания под мотором, смачиваемая поверхности меньше. Корма не касается воды
При постановке парусов такая яхта «наклонялась на бок», длина ватерлинии возрастала и росла и доступная максималка.
Плавание под парусом - при наклоне корма начинает касаться воды и длина ватерлинии увеличивается
Решение проблемы стали «выход на глиссер» и подводные крылья.
1. «Выход на глиссер» позволил резко уменьшить смачиваемую площадь и сопротивление трения. Но при слишком высокой скорости при попытке объехать препятствие (топляк например), лодка потеряет управление и начнет кувыркаться. Это называется "потеря остойчивости" и так что тут уже оперируют формулой допустимой максимальной мощности двигателя.
Потеря остойчивости
2. Подводные крылья особой формы позволяют создать на них подъёмную силу, которая приподнимет судно из воды, оставив из сопротивления только трение крыла, а не корпуса. Вот видео с Кубка Америки
Ограничениями тут выступают -минимальная скорость выхода «на режим» и то, что крылья не могут поднять много веса с учетом мощности паруса. Т.е. «Комета» под мощным двигателем на крылья встанет легко, а вот парусную яхту перегружать лишним весом нельзя.
Да, да -кондей за борт, туалет и плиту за борт, толстякам тоже не рады. Зато максималка достигает от 80 до 100+ км/ч, но и цена ошибки тоже велика.
Поэтому классические яхтсмены по прежнему ходят под парусами по старинке и используют формулу Максималка = 1,34√Длины
Для яхты 40 футов (12м) это 8,5 узла =15 км/ч Для 50 футов (15м) уже 9,5 узла = 17 км/ч.
Так что если услышите от «бывалого» яхтсмена о том как он на своей 10 метровой яхте (7,5 узла макс=13 км/ч) в 100 бальный шторм плыл аж 50 км/ч – соглашайтесь, но знайте что он в этот момент нарушал законы физики))
That's all, folks!
Желающие читать меня в телеграмме -ищите на канале "Яхта". Там же 3-4 раза в год публикую приглашения в яхтенные путешествия
Приветствую дорогие друзья на связи Гена Инженерский. Сегодня в своё дальнее плавание отправился альбом «Из глубин Марианской впадины» https://band.link/IzGlubinMV
Работа в море непроста, но зато можно остаться наедине со своими мыслями и черпать вдохновение из безграничного океана. В течение полутора лет я писал этот альбом, мы с вами прошли сотни тысяч морских миль, обогнули земной шар, пересекали экватор и побывали в холодной арктике. Практически всё своё свободное время посвятил творческому процессу и вот результат Приятного прослушивания
