Большая Советская Энциклопедия (ТЕ)

Большая Советская Энциклопедия

Значение изобарического коэффициента расширения некоторых газов,

жидкостей и твёрдых тел при атмосферном давлении

Коэффициент объёмного расширения	Коэффициент линейного расширения
Вещество	Температура, °С	ax103 , (°C)–1	Вещество	Температура, °С	ax106 , (°C)–1
Газы Гелий Водород Кислород Азот Воздух (без СО2 ) Жидкости Вода Ртуть Глицерин Бензол Ацетон Этиловый спирт	0—100 » » » » 10 20 80 20 » » » »	3,658 3,661 3,665 3,674 3,671 0,0879 0,2066 0,6413 0,182 0,500 1,060 1,430 1,659	Твёрдые тела Углерод алмаз графит Кремний Кварц || оси ^оси плавленный Стекло крон флинт Вольфрам Медь Латунь Алюминий Железо	20 » 3—18 40 40 0—100 0—100 0—100 25 25 20 25 25	1,2 7,9 2,5 7,8 14,1 0,384 ~9 ~7 4,5 16,6 18,9 25 12

Т. р. газов обусловлено увеличением кинетической энергии частиц газа при его нагреве и совершением за счёт этой энергии работы против внешнего давления. У твёрдых тел и жидкостей Т. р. связано с несимметричностью (ангармоничностью) тепловых колебаний атомов, благодаря чему межатомные расстояния с ростом Т увеличиваются. Экспериментальное определение а и а_л осуществляется методами дилатометрии . Т. р. тел учитывается при конструировании всех установок, приборов и машин, работающих в переменных температурных условиях.

Лит.: Новикова С. И., Тепловое расширение твердых тел, М., 1974; Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Перри Д ж., Справочник инженера-химика, пер. с англ., т. 1, Л., 1969.

Тепловоз

Теплово'з, один из видов локомотивов , на котором первичным двигателем является двигатель внутреннего сгорания. Основные элементы Т.: тепловозный двигатель , силовая передача , экипажная часть, вспомогательное оборудование. Установленный в машинном отделении Т. двигатель превращает тепловую энергию сжигаемого топлива в механическую или электрическую энергию, которая через механическую, гидромеханическую или электрическую силовую передачу реализуется в движение колёсных пар .

Идея использования теплового двигателя на локомотиве возникла в конце 19 в. Предшественники Т. — автодрезины , мотовозы , создававшиеся главным образом для внутризаводских перевозок. Русский инженер В. И. Гриневецкий в 1908—12 создал опытный двигатель внутреннего сгорания, приспособленный к переменным нагрузкам, возникающим при работе локомотива. Т. с таким двигателем и прямой передачей был спроектирован, но не был построен. В 1922 Т. оригинальной конструкции с механическим генератором газа предложил советский инженер А. Н. Шелест. (Его идея была осуществлена только в 50-е гг. 20 в. в Швеции.) Первый магистральный Т. (рис. 1 ) был создан в СССР в 1924 по проекту Я. М. Гаккеля . Наиболее распространены Т. с электрической передачей (рис. 2, 3 ), в которых коленчатый вал основного двигателя вращает якорь главного электрогенератора, вырабатывающего электрический ток для питания тяговых электродвигателей. Через зубчатую передачу вращение якорей тяговых электродвигателей передаётся колёсным парам.

К экипажной части Т. относятся главная рама, двух-, трёх- или четырёхосные тележки с колёсными парами, буксами и рессорным подвешиванием (см. Подвеска ). На главной раме Т. располагается кузов. Т. выполняются одно-, двух- и трёхкузовными (одно-, двух- и трёхсекционными). В кузове размещается кабина машиниста, из которой осуществляется управление Т. Машинист при помощи контроллера устанавливает определённую частоту вращения вала двигателя, а изменение режимов работы электрогенератора и тяговых электродвигателей производится автоматически в зависимости от профиля ж.-д. пути. От машинной части кабину обычно отделяет аппаратная камера, в которой размещены приборы и аппараты для выполнения переключений в силовой цепи Т. В машинном отделении, кроме двигателя, находится главный генератор, компрессор, аккумуляторная батарея, фильтры и т. п. Т. — экономичный локомотив, на котором энергия топлива используется примерно в 6 раз эффективней, чем на паровозе. Современные Т. имеют расчётный кпд 28—32%, развивают скорость 120—160 км/ч и более.

Лит.: Якобсон П. В., История тепловоза в СССР, М., 1960; Тепловоз ТЭЗ, 5 изд., М., 1973; Тепловозы СССР. Каталог-справочник, М., 1974.

П. И. Кметик.

Рис. 3. Двухсекционный тепловоз 2ТЭ116 — 001 с двумя дизелями общей мощностью 4400 квт (6000 л. с. ). Ворошиловград. 1971.

Рис. 1. Первый магистральный тепловоз с дизелем мощностью 750 квт (1000 л. с. ), построенный в СССР в 1924.

Рис. 2. Двухсекционный тепловоз 2ТЭ10Л с двумя дизелями общей мощностью 4400 квт (6000 л. с. ). Ворошиловград. 1962.

Тепловозный двигатель

Теплово'зный дви'гатель, двигатель внутреннего сгорания (дизель ), устанавливаемый на тепловозе. Отличие Т. д. от стационарных и судовых двигателей состоит в разнообразии режимов работы и частой их смене, что обусловлено различной массой поездов, переменным профилем пути, остановками, разными климатическими условиями (например, температура воздуха изменяется от -50 до 45 °С) и др. причинами. Удельный эффективный расход топлива Т. д. 204— 230г/ (квтxч )[150— 170г/(л . с. x

ч )]. Мощность Т. д. магистральных тепловозов достигает 4400 квт (»6000 л. с. ), наблюдается тенденция к росту мощности до 6000 квт (»8100 л. с. ). Т. д. присуща высокая степень форсирования по среднему эффективному давлению [р_е = 1,6—2,0 Мн/м² (p_e = 16—20 кгс/см² )]. Удельная масса (в пересчёте на эффективную мощность) 3,3—22 кг/квт (2,4—16 кг/л. с. ). Максимальная частота вращения коленчатого вала 750—1500 об/мин. В зависимости от мощности на Т. д. расположены 6—20 цилиндров в 1—2 ряда или V-образно. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра 0,9—1,4. Цилиндровую мощность повышают в основном путём увеличения давления наддува до 0,3 Мн/м² (3 кгс/см² ) и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха. На маневровых тепловозах устанавливают Т. д. мощностью 550—1400 квт (750— 2000 л. с. ). Т. д. характеризуются высокой степенью автоматизации, осуществляемой регуляторами частоты вращения и мощности, регуляторами температуры воды и масла, устройствами защиты от ненормальных режимов эксплуатации. Продолжительность работы Т. д. до первого капитального ремонта — до 35 тысяч ч, что соответствует пробегу до 1,2 млн. км.

Лит.: Тепловозные двигатели внутреннего сгорания и газовые турбины, 3 изд., М., 1973.

В. А. Дробинский.

Тепловой баланс Земли

Теплово'й бала'нс Земли, соотношение прихода и расхода энергии (лучистой и тепловой) на земной поверхности, в атмосфере и в системе Земля — атмосфера. Основным источником энергии для подавляющего большинства физических, химических и биологических процессов в атмосфере, гидросфере и в верхних слоях литосферы является солнечная радиация , поэтому распределение и соотношение составляющих Т. б. характеризуют её преобразования в этих оболочках.

Т. б. представляют собой частные формулировки закона сохранения энергии и составляются для участка поверхности Земли (Т. б. земной поверхности); для вертикального столба, проходящего через атмосферу (Т. б. атмосферы); для такого же столба, проходящего через атмосферу и верхние слои литосферы или гидросферу (Т. б. системы Земля — атмосфера).

Уравнение Т. б. земной поверхности: R + P + F₀ + LE = 0 представляет собой алгебраическую сумму потоков энергии между элементом земной поверхности и окружающим пространством. В число этих потоков входит радиационный баланс (или остаточная радиация) R — разность между поглощённой коротковолновой солнечной радиацией и длинноволновым эффективным излучением с земной поверхности. Положительная или отрицательная величина радиационного баланса компенсируется несколькими потоками тепла. Так как температура земной поверхности обычно не равна температуре воздуха, то между подстилающей поверхностью и атмосферой возникает поток тепла Р. Аналогичный поток тепла F _{наблюдается между земной поверхностью и более глубокими слоями литосферы или гидросферы. При этом поток тепла в почве определяется молекулярной теплопроводностью , тогда как в водоёмах теплообмен, как правило, имеет в большей или меньшей степени турбулентный характер. Поток тепла F между поверхностью водоёма и его более глубокими слоями численно равен изменению теплосодержания водоёма за данный интервал времени и переносу тепла течениями в водоёме. Существенное значение в Т. б. земной поверхности обычно имеет расход тепла на испарение LE, который определяется как произведение массы испарившейся воды Е на теплоту испарения L. Величина LE зависит от увлажнения земной поверхности, её температуры, влажности воздуха и интенсивности турбулентного теплообмена в приземном слое воздуха, которая определяет скорость переноса водяного пара от земной поверхности в атмосферу.}

Уравнение Т. б. атмосферы имеет вид: R_a + L_r + P + F_a = DW.

Т. б. атмосферы слагается из её радиационного баланса R_a; прихода или расхода тепла L_r при фазовых преобразованиях воды в атмосфере (г — сумма осадков); прихода или расхода тепла Р, обусловленного турбулентным теплообменом атмосферы с земной поверхностью; прихода или расхода тепла F_a , вызванного теплообменом через вертикальные стенки столба, который связан с упорядоченными движениями атмосферы и макротурбулентностью. Кроме того, в уравнение T. б. атмосферы входит член DW, равный величине изменения теплосодержания внутри столба.