Пётр Капица - Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления

• Название: Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления
• Автор: Пётр Капица
• Жанр: Физика

В книге собраны выступления академика П. Л. Капицы перед широкой аудиторией, в которых содержится простое и ясное изложение его экспериментальных исследований. В широко известных очерках жизни и деятельности выдающихся ученых дается анализ их научного творчества, вскрываются объективные причины и индивидуальные черты, способствовавшие успеху их научной деятельности. В книгу вошли также статьи и выступления, посвященные вопросам организации науки, укреплению ее связи с практикой, творческому воспитанию молодежи, проблемам отношений человека и природы, борьбе за мир и прогресс.

Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся путями развития науки.

---

Вскоре после этого был найден и способ автогенной резки металлов. По всей вероятности, вам известно, каких масштабов в промышленности теперь достигли автогенные методы обработки металлов: ни самолет, ни морское судно не могут быть построены без автогенной сварки. И стало это возможным только благодаря тому, что открылась возможность дешево получать кислород, добывая его в больших масштабах непосредственно из воздуха.

Методы разделения жидкого воздуха, впервые предложенные Линде, уже разрабатываются лет пятьдесят. Все время масштабы кислородной промышленности увеличиваются. Например, сейчас в Америке ежегодно потребляется 250 миллионов кубометров кислорода. Это после тех десятков и сотен литров, которые еще в начале века с трудом добывались из бертоллетовой соли...

Естественно, стал возникать следующий вопрос. Мы с пользой интенсифицируем горение, получаем горячее пламя за счет чистого кислорода, подаваемого в рожок автогенной горелки. Но поскольку окислительных процессов в природе очень много, не будет ли полезным их также интенсифицировать?

Почти вся энергетика в природе во всем многообразии ее форм так или иначе связана с окислительными процессами. Дыхание сводится к окислению. За счет получаемой при этом процессе энергии мы работаем и двигаемся, за счет нее поддерживается теплота нашего тела. Так происходит и со всем живым вплоть до большинства простейших бактерий. Но этого мало: 90% нашей техники основано на использовании кислорода. Сжигание бензиновых паров в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, сжигание угля в топках котлов теплоцентралей, в жерле доменной печи, сгорание серного колчедана и еще множество других важнейших технических процессов основано на окислении. Представьте себе, что вслед за интенсификацией дыхания, вслед за интенсификацией пламени горелки сварочного аппарата мы начнем интенсифицировать все процессы в технике, в которых применяется кислород. Какую выгоду это может нам дать для народного хозяйства?

Для ответа на этот вопрос надо провести экономический расчет, для которого нужно знать, во-первых, что в каждом отдельном случае дает интенсификация кислородом и, во-вторых, будут ли при этом оправданы расходы на получение кислорода.

Таким образом, перед нами возникает вопрос: как наиболее дешево можно получать кислород? Наука может на это ответить. Поскольку основная стоимость кислорода определяется энергетическими затратами, то нужно определить, какую минимальную мощность, скажем, какое количество киловатт, необходимо затратить для получения из воздуха 1 м3 кислорода в час. Оказывается, что эта величина очень невелика — это составляет 0,08 квтч. Можно доказать, что меньше этого нельзя затратить, получая кислород из воздуха. Сколько же мы тратим на самом деле? В тех установках, которые сейчас существуют, мы затрачиваем мощность в 15 раз большую, чем теоретически минимальная. Это происходит потому, что существующие методы получения кислорода еще далеко не совершенны. Можем ли мы их сделать более совершенными? Да, можем.

Я не имею возможности здесь подробно говорить об источниках потерь при получении кислорода. Замечу лишь, что когда инженеры знают величину потерь и их причины, они обычно находят пути с ними бороться. Определив стоимость получения кислорода, мы можем определить рентабельность применения кислорода в различных областях техники в данное время. Имея эти данные, мы можем предсказать, что в различных областях нашей промышленности произойдет, когда там станут применять кислород.

Ввиду важности этой проблемы для развития нашей промышленности, создано при СНК СССР специальное учреждение — Главкислород, которым я руковожу. При Главкислороде есть Технический совет, куда привлечены видные специалисты тех отраслей промышленности, где предполагается в первую очередь применить кислород. Руководителем одного из отделов Главка по внедрению кислорода в металлургию является академик И. П. Бардин. Вы все хорошо знаете, что это очень знающий и весьма опытный инженер. В «Бюллетене» Главкислорода помещена его статья на тему применения кислорода в металлургии. Поскольку это область, в которой предполагается начать осваивать применение кислорода, то я остановлюсь на ней более подробно и приведу ряд данных из статьи Бардина.

Например, что дает перевод домны на кислородное дутье? Две домны уже работали на кислороде: одна — в Черноречье, другая около Днепропетровска на ДЗМО. Последняя — это крупная домна, она проработала уже 5—6 месяцев. Но, к сожалению, на самом интересном месте опыты с ней были прерваны из-за эвакуации, связанной с войной. Но уже полученные результаты достаточно интересны. И. П. Бардин с уверенностью приходит к выводу, что если добавлять достаточно кислорода в доменное дутье (пока еще не оказалось возможным перейти на чисто кислородное дутье), за одно и то же время домна станет давать в 3,5—4 раза больше чугуна. Это происходит благодаря тому, что процесс восстановления руды в домне в присутствии кислорода интенсифицируется и поэтому проходит гораздо скорее.

Экспериментаторы, проводившие эти опыты, показали, что обогащение воздуха на 1 % кислородом поднимает производительность домны на 10%. В дальнейшем полученный чугун уже в конверторах или мартенах можно перевести в сталь, тоже применяя кислород. При этом процесс не только значительно интенсифицируется, но в отсутствие азота сталь получается лучшего качества. В будущем это тоже сулит большую экономию.

Положим, говорит Бардин, что наша металлургия будет доведена до уровня американской, т. е. до выплавки 90—100 млн. тонн стали в год. Если мы это сделаем, то экономия по капиталовложениям при условии перевода металлургии на кислород составит 10 миллиардов рублей. Экономия в стоимости чугуна будет примерно 16—17%. При этом, конечно, учитывается, что количество перерабатываемой руды возрастет пропорционально количеству выпускаемой продукции, так как при этом процесс только интенсифицируется, но не изменяется.

Но здесь следует учесть и другой факт, который вас, как экономистов, может заинтересовать. Оказывается, что при интенсификации производства не все решается одной стоимостью продукции, но следует учитывать и трудозатраты.

Приведу вам такой упрощенный пример. Предположим, нам нужно выработать 1 тонну какого-то продукта. Чтобы его произвести, двум рабочим платят по 300 рублей каждому. Таким образом, тонна продукта обходится вам в 600 рублей. Но вот мы механизировали и интенсифицировали процесс производства. Теперь, чтобы произвести то же количество продукта, нужно участие уже не двух, а одного рабочего, но более квалифицированного, чем прежние. Он затратит на это столько же времени, сколько каждый из прежних двух рабочих. Но ему придется платить уже 700 рублей, т. е. больше, чем прежним двум вместе взятым, и поэтому продукт будет стоить на 100 рублей дороже, хотя человеко-часов затрачено в два раза меньше. Спрашивается: выгодно это или нет?

В масштабе всей страны это выгодно. Рабочему, который освободится от участия в этом процессе, это даст возможность начать учиться. Образование человека стоит меньше по сравнению с тем, что приносит государству его более квалифицированный труд. Затраты на образование составляют незначительную часть стоимости продукта, получаемого от труда человека. Поэтому судить о выгодности или невыгодности интенсификации производственного процесса нужно не только по рублям, но также по трудочасам, учитывая рост производительности труда и экономию в рабочей силе.

Кроме того, очевидно, что если рабочий с менее квалифицированной работы переходит на более квалифицированную работу, то в стране поднимается уровень квалификации трудящихся и повышается их жизненный уровень. Поэтому сейчас, когда производят предварительные расчеты рентабельности интенсификации кислородом различных производств, даже в том случае, когда это оказывается убыточным в копейках, но, подымая производительность труда, дает выигрыш в затрате рабочей силы, освобождая из производства наименее квалифицированную часть рабочих, ее в общем следует оценить положительно. Как подсчитал Бардин, в металлургии применение кислорода обещает дать 40% экономии

в рабочей силе.

Я привел пример с черной металлургией, потому что он у нас

наиболее хорошо изучен и в этой области уже имеются надежные экспериментальные данные, на которых основано все, только что мною сказанное. Расчеты показывают, что с этой точки зрения применение кислорода и в ряде других областей народного хозяйства оказывается весьма эффективным.

Я мог бы вам рассказать также о применении кислорода в азотно-туковой промышленности, при получении целлюлозы, для извлечения золота из руд, для изготовления дешевых взрывчатых веществ, так называемых оксиликвитов и т. д. Подробно об этих вопросах можно почитать в «Бюллетене» Главкислорода. Но и этого перечня достаточно, чтобы оценить масштабы тех производств в промышленности, которые возможны с интенсификацией кислородом технологических процессов.