Паровой двигатель история создания: История паровых машин

Содержание

История паровых машин

Loading…

Первые наработки.

Начнем с того, что еще в семнадцатом веке пар стали рассматривать как средство для привода, проводили с ним всяческие опыты, и лишь только в 1643 году Эванджелистом Торричелли было открыто силовое действие давления пара. Кристиан Гюйгенс через 47 лет спроектировал первую силовую машину, приводившуюся в действие взрывом пороха в цилиндре. Это был первый прототип двигателя внутреннего сгорания. На аналогичном принципе устроена водозаборная машина аббата Отфея. Вскоре Дени Папен решил заменить силу взрыва на менее мощную силу пара. В 1690 году им была построена первая паровая машина, известная также как паровой котел.

Она состояла из поршня, который с помощью кипящей воды перемещался в цилиндре вверх и за счет последующего охлаждения снова опускался – так создавалось усилие. Весь процесс происходил таким образом: под цилиндром, который выполнял одновременно и функцию кипятильного котла, размещали печь; при нахождении поршня в верхнем положении печь отодвигалась для облегчения охлаждения.

Позже два англичанина, Томас Ньюкомен и Коули – один кузнец, другой стекольщик, – усовершенствовали систему путем разделения кипятильного котла и цилиндра и добавления бака с холодной водой. Эта система функционировала с помощью клапанов или кранов – одного для пара и одного для воды, которые поочередно открывались и закрывались. Затем англичанин Бэйтон перестроил клапанное управление в подлинно тактовое.

Применение паровых машин на практике.

Машина Ньюкомена вскоре стала известна повсюду и, в частности, была усовершенствована, разработанной Джеймсом Уаттом в 1765 году системой двойного действия. Теперь паровая машина оказалась достаточно завершенной для использования в транспортных средствах, хотя из-за своих размеров лучше подходила для стационарных установок. Уатт предложил свои изобретения и в промышленности; он построил также машины для текстильных фабрик.

Первая паровая машина, используемая в качестве средства передвижения, был изобретена французом Николя Жозефом Куньо, инженером и военным стратегпм-любителем. В 1763 или 1765 году он создал автомобиль, который мог перевозить четырех пассажиров при средней скорости 3,5 и максимальной – 9,5 км/час. За первой попыткой последовала вторая – появился автомобиль для транспортировки орудий. Испытывался он, естественно, военными, но из-за невозможности продолжительной эксплуатации (непрерывный цикл работы новой машины не превышал 15 минут) изобретатель не получил поддержки властей и финансистов. Между тем в Англии совершенствовалась паровая машина. После нескольких безуспешных, базировавшихся на машине Уаттa попыток Мура, Вильяма Мердока и Вильяма Саймингтона, появилось рельсовое транспортное средство Ричарда Тревисика, созданное по заказу Уэльской угольной шахты. В мир пришел активный изобретатель: из подземных шахт он поднялся на землю и в 1802 году представил человечеству мощный легковой автомобиль, достигавший скорости 15 км/час на ровной местности и 6 км/час на подъеме.

Приводимые в движение паром транспортные средства все чаще использовались и в США: Натан Рид в 1790 году удивил жителей Филадельфии своей моделью парового автомобиля. Однако еще больше прославился его соотечественник Оливер Эванс, который спустя четырнадцать лет изобрел автомобиль-амфибию. После наполеоновских войн, во время которых «автомобильные эксперименты» не проводились, вновь началась работа над изобретением и усовершенствованием паровой машины. В 1821 году ее можно было считать совершенной и достаточно надежной. С тех пор каждый шаг вперед в сфере приводимых в движение паром транспортных средств определенно способствовал развитию будущих автомобилей.

В 1825 году сэр Голдсуорт Гарни на участке длиной 171 км от Лондона до Бата организовал первую пассажирскую линию. При этом он использовал запатентованную им карету, имевшую паровой двигатель. Это стало началом эпохи скоростных дорожных экипажей, которые, однако, исчезли в Англии, но получили широкое распространение в Италии и во Франции. Подобные транспортные средства достигли наивысшего развития с появлением в 1873 году «Реверанса» Амедэ Балле весом 4500 кг и «Манселя» – более компактного, весившего чуть более 2500 кг и достигавшего скорости 35 км/час. Оба были предвестниками той техники исполнения, которая стала характерной для первых «настоящих» автомобилей. Несмотря на большую скорость кпд паровой машины был очень маленький. Болле был тем, кто запатентовал первую хорошо действующую систему рулевого управления, он так удачно расположил управляющие и контрольные элементы, что мы и сегодня это видим на приборном щитке.

Несмотря на грандиозный прогресс в области создания двигателя внутреннего сгорания, сила пара все еще обеспечивала более равномерный и плавный ход машины и, следовательно, имела много сторонников. Как и Болле, который построил и другие легкие автомобили, например Rapide в 1881 году со скоростью движения 60 км/час, Nouvelle в 1873 году, которая имела переднюю ось с независимой подвеской колес, Леон Шевроле в период между 1887 и 1907 годами запустил несколько автомобилей с легким и компактным парогенератором, запатентованным им в 1889 году. Компания De Dion-Bouton, основанная в Париже в 1883 году, первые десять лет своего существования производила автомобили с паровым двигателями и добилась при этом значительного успеха – ее автомобили выиграли гонки Париж-Руан в 1894 году.

Успехи компании Panhard et Levassor в использовании бензина привели, однако, к тому, что и De Dion перешел на двигатели внутреннего сгорания. Когда братья Болле стали управлять компанией своего отца, они сделали то же самое. Затем и компания Chevrolet перестроила свое производство. Автомобили с паровыми двигателями все быстрее и быстрее исчезали с горизонта, хотя в США они использовались еще до 1930 года. На этом самом моменте и прекратилось производство и изобретение паровых машин

 

История изобретения паровых машин

Статья опубликована 26.06.2014 05:49
Последняя правка произведена 20.08.2015 07:33

Определение

Паровая машина — двигатель внешнего сгорания, который преобразовывает энергию пара в механическую работу.

Изобретение…

История изобретения паровых машин начинает свой отсчет еще с первого столетия нашей эры. Нам становится известно устройство, описанное Героном Александрийским, и приводимое в действие паром. Пар, выходящий из сопл по касательной, закреплённых на шаре, заставлял двигатель вращаться. Настоящая же паровая турбина была изобретена в средневековом Египте гораздо позднее. Ее изобретателем является арабский философ, астроном и инженер 16 века Таги-аль-Диноме. Вертел с лопастями начинал вращаться благодаря потокам пара, направленным на него. В 1629 г. подобное решение было предложено итальянским инженером Джованни Бранка. Главным минусом этих изобретений было то, что потоки пара были рассеивающимися, а это безусловно приводит к большим потерям энергии.

Дальнейшее развитие паровых машин, не могло происходить без подобающих условий. Необходимо было и экономическое благополучие и необходимость данных изобретений. Естественно этих условий не было и не могло быть до 16 века, в виду столь низкого уровня развития. В конце 17 века была создана пара экземпляров сих изобретений, но серьезно воспринята не была. Создателем первой является испанец Аянс де Бомонт. Эдвард Сомерсет — ученый из Англии в 1663 году опубликовал проект и установил приводимое в движение паром устройство для подъёма воды на стену Большой башни в замке Реглан. Но поскольку все новое трудно воспринимается человеком, то финансировать данный проект никто не решился. Создателем парового котла считается француз Дени Папен. В ходе проведения опытов по вытеснению воздуха из цилиндра, посредством взрыва пороха, он выяснил, что полный вакуум можно получить только с помощью кипящей воды. А чтобы цикл был автоматический, необходимо чтобы пар производился отдельно в котле. Папену приписывают изобретение лодки, которое приводилось в движение посредством реактивной силы в комбинации концепций Таги-аль-Дина и Севери; также его изобретением считается предохранительный клапан.

Все описанные устройства не были использованы и признаны практичными. Даже «пожарная установка», которую в 1698 году сконструировал Томас Севери, прослужила не долго. Из-за высокого давления создаваемого паром в емкостях с жидкостями, они часто взрывались. Поэтому его изобретение посчитали небезопасным. В свете всех этих неудач история изобретения паровых машин могла бы прерваться, но нет.

Превью — увеличение по клику.

На картинках изображен паровой тягач Куньо. Как можно заметить, он был очень громоздким и неудобным в управлении.

Английским кузнец, Томас Ньюкомен в 1712 году продемонстрировал свой «атмосферный двигатель». Он представлял собой усовершенствованную модель парового двигателя Севери. Он получил свое применение в качестве откачки воды из шахт. В шахтном насосе коромысло было связано с тягой, которая спускалась в шахту к камере насоса. Возвратно-поступательные движения тяги передавались поршню насоса, подававшему воду вверх. Двигатель Ньюкомена был популярен и пользовался спросом. Именно с появлением данного двигателя принято связывать начало английской промышленной революции. В России первая вакуумная машина была спроектирована И.И.Ползуновым в 1763 году, а через год проект был воплощен в жизнь. Она приводила в действие воздуходувные меха на Барнаульских Колывано-Воскресенских заводах. Идея Оливера Эванса и Ричарда Тревитика, о использовании паров высокого давления, принесла значительные результаты. Р.Тревитик успешно построил промышленные однотактовые двигатели высокого давления, известные как «корнуэльские двигатели». Не смотря на увеличение эффективности, так же возросло количество случаев взрывов котлов, которые не выдерживали огромного давления. Поэтому принято было использовать предохранительный клапан, для выпуска излишнего давления.

Французский изобретатель Николас-Йозеф Куньо продемонстрировал в 1769 году первое действующее самоходное паровое транспортное средство: «fardier à vapeur» (паровая телега). Его изобретение можно посчитать первым автомобилем. Самоходный паровой трактор используемый в качестве мобильного источника механической энергии показал свою эффективность, он приводил в движение различные СХ машины. В 1788 году был построен, Джоном Фитчем пароход, который осуществлял регулярное сообщение по реке Делавер между Филадельфией и Берлингтоном. Он обладал вместимостью всего 30 человек, а передвигался со скоростью до 12 км/ч. 21 февраля 1804 года на металлургическом заводе Пенидаррен в Мертир-Тидвиле в Южном Уэльсе был продемонстрирован первый самоходный железнодорожный паровой поезд, который был построен Ричардом Тревитиком.

первые паровые двигатели — устройство и принцип работы, паровые турбины

Интерес к водяному пару, как доступному источнику энергии, появился вместе с первыми научными познаниями древних. Приручить эту энергию люди пытались на протяжении трёх тысячелетий. Каковы основные этапы этого пути? Чьи размышления и проекты научили человечество извлекать из него максимальную пользу?

Предпосылки появления паровых двигателей

Потребность в механизмах, способных облегчить трудоёмкие процессы, существовала всегда. Примерно до середины XVIII века для этой цели использовались ветряные мельницы и водяные колеса. Возможность использования энергии ветра напрямую зависит от капризов погоды. А для использования водяных колёс фабрики приходилось строить по берегам рек, что не всегда удобно и целесообразно. Да и эффективность тех и других была чрезвычайно мала. Нужен был принципиально новый двигатель, легко управляемый и лишённый этих недостатков.

История изобретения и совершенствования паровых двигателей

Создание парового двигателя — результат долгих размышлений, удач и крушений надежд множества учёных.

Начало пути

Первые, единичные проекты были лишь интересными диковинками. Например, Архимед сконструировал паровую пушку, Герон Александрийский использовал энергию пара для открывания дверей античных храмов. А заметки о практическом применении энергии пара для приведения в действие иных механизмов исследователи находят в трудах Леонардо да Винчи.

Рассмотрим наиболее значительные проекты по этой тематике.

В XVI веке арабский инженер Таги аль Дин разработал проект примитивной паровой турбины. Однако практического применения она не получила из-за сильного рассеяния струи пара, подаваемой на лопасти колеса турбины.

Перенесемся в средневековую Францию. Физик и талантливый изобретатель Дени Папен после многих неудачных проектов останавливается на следующей конструкции: вертикальный цилиндр заполняли водой, над которой устанавливали поршень.

Цилиндр нагревали, вода закипала и испарялась. Расширяющийся пар приподнимал поршень. Его закрепляли в верхней точке подъёма и ожидали остывания цилиндра и конденсации пара. После конденсации пара в цилиндре образовывался вакуум. Освобожденный от крепления поршень под действием атмосферного давления устремлялся в вакуум. Именно это падение поршня предполагалось использовать как рабочий ход.

Итак, полезный ход поршня был вызван образованием вакуума из-за конденсации пара и внешним (атмосферным) давлением.

Потому паровой двигатель Папена как и большинство последующих проектов получили название пароатмосферных машин.

Эта конструкция обладала весьма существенным недостатком — не была предусмотрена повторяемость цикла. Дени приходит к идее получать пар не в цилиндре, а отдельно в паровом котле.

В историю создания паровых двигателей Дени Папен вошел как изобретатель весьма важной детали — парового котла.

А поскольку пар стали получать вне цилиндра, сам двигатель перешел в разряд двигателей внешнего сгорания. Но из-за отсутствия распределительного механизма, обеспечивающего бесперебойную работу, эти проекты почти не нашли практического применения.

Новый этап в разработке паровых двигателей

Около 50 лет для откачки воды в угольных шахтах использовался паровой насос Томаса Ньюкомена. Он во многом повторял предыдущие конструкции, но содержал весьма важные новинки — трубу для вывода сконденсированного пара и предохранительный клапан для выпуска излишнего пара.

Его существенным минусом было то, что цилиндр приходилось то нагревать перед впрыскиванием пара, то охлаждать перед его конденсацией. Но потребность в таких двигателях была столь высока, что, несмотря на их очевидную неэкономичность, последние экземпляры этих машин прослужили вплоть до 1930 года.

В 1765 году английский механик Джеймс Уатт, занявшись усовершенствованием машины Ньюкомена, отделил конденсатор от парового цилиндра.

Появилась возможность цилиндр держать постоянно нагретым. КПД машины сразу вырос. В последующие годы Уатт значительно усовершенствует свою модель, оснастив её устройством для подачи пара то с одной, то с другой стороны.

Стало возможным использовать эту машину не только как насос, но и для приведения в действие различных станков. Уатт получил патент на свое изобретение — паровой двигатель непрерывного действия. Начинается массовый выпуск этих машин.

К началу XIX века в Англии работало более 320 паровых машин Уатта. Их стали закупать и другие европейские страны. Это способствовало значительному росту промышленного производства во многих отраслях как самой Англии, так соседних государств.

Двадцатью годами ранее Уатта, в России над проектом паровой машины работал алтайский механик Иван Иванович Ползунов.

Заводское начальство предложило ему построить агрегат, который приводил бы в действие воздуходувку плавильной печи.

Построенная им машина была двухцилиндровой и обеспечивала непрерывное действие подсоединённого к ней устройства.

Успешно проработав более полутора месяцев, котёл дал течь. Самого Ползунова к этому времени уже не было в живых. Ремонтировать машину не стали. И замечательное творение русского изобретателя-одиночки было забыто.

В силу отсталости России того времени мир узнал об изобретении И. И. Ползунова с большим опозданием….

Итак, для приведения в действие паровой машины необходимо, чтобы пар, вырабатываемый паровым котлом, расширяясь, давил на поршень или на лопасти турбины. А затем их движение передавалось другим механическим частям.

Применение паровых машин на транспорте

Несмотря на то, что КПД паровых двигателей того времени не превышал 5%, к концу XVIII века их стали активно использовать в сельском хозяйстве и на транспорте:

  • во Франции появляется автомобиль с паровым двигателем;
  • в США начинает курсировать пароход между городами Филадельфия и Берлингтон;
  • в Англии продемонстрирован железнодорожный локомотив на паровой тяге;
  • российский крестьянин из Саратовской губернии запатентовал построенный им гусеничный трактор мощностью 20 л. с.;
  • неоднократно предпринимались попытки построить самолёт с паровым двигателем, но, к сожалению, малая мощность этих агрегатов при большом весе самолёта делала эти попытки неудачными.

Уже к концу XIX столетия паровые двигатели, сыграв свою роль в техническом прогрессе общества, уступают место двигателям внутреннего сгорания и электродвигателям.

Паровые устройства в XXI веке

С появлением новых источников энергии в XX и XXI веке снова появляется потребность в использовании энергии пара. Паровые турбины становятся неотъемлемой частью АЭС. Пар, приводящий их в действие, получают за счёт ядерного топлива.

Широко используются эти турбины и на конденсационных тепловых электростанциях.

В ряде стран проводятся эксперименты по получению пара за счёт солнечной энергии.

Не забыты и поршневые паровые двигатели. В горных местностях в качестве локомотива до сих пор используют паровозы.

Эти надёжные труженики и безопаснее, и дешевле. Линии электропередач им не нужны, а топливо — древесина и дешёвые сорта угля всегда под рукой.

Современные технологии позволяют улавливать до 95% выбросов в атмосферу и повысить КПД до 21%, так, что люди решили пока с ними не расставаться и работают над паровыми локомотивами нового поколения.


Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя в группе ВКонтакте.

А ещё — спасибо, если ты нажмёшь на одну из кнопочек «лайков»:


Вы можете оставить комментарий к докладу.

История создания паровой машины и ее применение. Паровой двигатель

Современный мир заставляет многих изобретателей снова возвращаться к идее применения паровой установки в средствах, предназначенных для перемещения. В машинах есть возможность использовать несколько вариантов силовых агрегатов, работающих на пару.


Поршневой мотор

Современные паровые двигатели можно распределить на несколько групп:

Конструктивно установка включает в себя:

  • пусковое устройство;
  • силовой блок двухцилиндровый;
  • парогенератор в специальном контейнере, снабженный змеевиком.

Процесс происходит следующим образом. После включения зажигания начинает поступать питание от аккумуляторной электробатареи трех двигателей. От первого в работу приводится воздуходувка, прокачивающая воздушные массы по радиатору и передающая их по воздушным каналам в смесительное устройство с горелкой.

Одновременно с этим очередной электромотор активирует насос перекачки топлива, подающий конденсатные массы из бачка по змеевидному устройству подогревательного элемента в корпусную часть отделителя воды и подогреватель, находящийся в экономайзере, в паровой генератор.
До начала запуска пару нет возможности пройти к цилиндрам, так как путь ему перекрывают клапан дросселя или золотник, которые приводятся в управление кулисной механикой. Поворачивая ручки в сторону, необходимую для передвижения, и приоткрывая клапан, механик приводит в работу паровой механизм.
Отработанные пары по единому коллектору поступают на распределительный кран, в котором разделяются на пару неодинаковых долей. Меньшая по объему часть попадает в сопло смесительной горелки, перемешивается с воздушной массой, воспламеняется от свечи. Появившееся пламя начинает подогревать контейнер. После этого продукт сгорания переходит в водоотделитель, происходит конденсирование влаги, стекающей в специальный бак для воды. Оставшийся газ уходит наружу.

Паровая установка может напрямую соединяться с приводным устройством трансмиссии машины, и с началом ее работы машина приходит в движение. Но с целью повышения кпд специалисты рекомендуют использовать механику сцепления. Это удобно при буксировочных работах и разных проверочных действиях.

Аппарат отличается способностью работать практически без ограничений, возможны перегрузки, имеется большой диапазон регулировки мощностных показателей. Следует добавить, что во время любой остановки паровой двигатель перестает работать, чего нельзя сказать про мотор.

В конструкции нет необходимости устанавливать коробку переключения скоростей, страртерное устройство, фильтр для очистки воздуха, карбюратор, турбонаддув. Кроме этого, система зажигания в упрощенном варианте, свеча только одна.

В завершении можно добавить, что производство таких машин и их эксплуатация будут обходиться дешевле, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания, так как топливо будет недорогим, материалы, применяемые в производстве – самыми дешевыми.

Изобретение паровых машин стало переломным моментом в истории человечества. Где-то на рубеже XVII-XVIII веков началась замена малоэффективного ручного труда, водяных колес и на совершенно новые и уникальные механизмы — паровые двигатели. Именно благодаря им стали возможны техническая и промышленная революции, да и весь прогресс человечества.

Но кто изобрел паровую машину? Кому человечество этим обязано? И когда это было? На все эти вопросы и постараемся найти ответы.

Еще до нашей эры

История создания паровой машины начинается еще в первых столетиях до нашей эры. Герон Александрийский описал механизм, который начинал работать только тогда, когда на него воздействовал пар. Устройство представляло собой шар, на котором были закреплены сопла. Из сопел по касательной выходил пар, тем самым заставляя двигатель вращаться. Это было первое устройство, которое работало на пару.

Создатель паровой машины (а точнее, турбины) — Таги-аль-Диноме (арабский философ, инженер и астроном). Его изобретение стало широко известно в Египте в XVI веке. Механизм был устроен следующим образом: потоки пара направляли прямо на механизм с лопастями, и когда дым валил — лопасти вращались. Нечто подобное в 1629 году предлагал и итальянский инженер Джованни Бранка. Главным недостатком всех этих изобретений был слишком большой расход пара, что в свою очередь требовало огромных затрат энергии и не было целесообразно. Разработки были приостановлены, так как тогдашних научных и технических знаний человечества было недостаточно. Кроме того, надобность в таких изобретениях напрочь отсутствовала.

Разработки

До XVII века создание паровой машины было невозможно. Но как только планка уровня развития человечества взлетела, тут же появились и первые экземпляры и изобретения. Хотя серьезно их никто на тот момент не воспринял. Так, например, в 1663 году английский ученый опубликовал в прессе проект своего изобретения, которое он установил в замке Реглан. Его устройство служило для того, чтобы поднимать воду на стены башен. Однако, как и все новое и неизведанное, данный проект был принят с сомнением, и спонсоров для его дальнейших разработок не нашлось.

История создания паровой машины начинается с изобретения пароатмосферной машины. В 1681 году ученый из Франции изобрел устройство, которое откачивало воду из шахт. В качестве движущей силы в первое время применялся порох, а затем его заменили на водяной пар. Так появилась пароатмосферная машина. Огромный вклад в ее усовершенствование внесли ученые из Англии Томас Ньюкомен и Томас Северен. Неоценимую помощь также оказал русский изобретатель-самоучка Иван Ползунов.

Неудавшаяся попытка Папена

Пароатмосферная машина, далекая в то время от совершенства, привлекла особое внимание в судостроительной области. Д. Папен свои последние сбережения потратил на приобретение небольшого судна, на котором занялся установкой водоподъемной пароатмосферной машины собственного производства. Механизм действия заключался в том, чтобы, падая с высоты, вода начинала вращать колеса.

Свои испытания изобретатель проводил в 1707 году на реке Фульде. Много народу собралось, чтобы посмотреть на чудо: двигающееся по реке судно без парусов и весел. Однако во время испытаний произошла катастрофа: взорвался двигатель и погибли несколько человек. Власти разозлились на неудачливого изобретателя и запретили ему какие-либо работы и проекты. Судно конфисковали и разрушили, а через несколько лет скончался и сам Папен.

Ошибка

У парохода Папена был следующий принцип работы. На дно цилиндра необходимо было залить небольшое количество воды. Под самим цилиндром располагалась жаровня, которая служила для нагревания жидкости. Когда вода начинала кипеть, образующийся пар, расширяясь, поднимал поршень. Из пространства над поршнем через специально оборудованный клапан выталкивался воздух. После того как вода закипала и начинал валить пар, необходимо было убрать жаровню, закрыть клапан, чтобы удалить воздух, и при помощи прохладной воды охладить стенки цилиндра. Благодаря таким действиям пар, находившийся в цилиндре, конденсировался, под поршнем образовывалось разрежение, и благодаря силе атмосферного давления поршень вновь возвращался на свое первоначальное место. Во время его движения вниз и совершалась полезная работа. Однако КПД паровой машины Папена был отрицательным. Двигатель парохода был крайне неэкономичен. А главное, он был слишком сложным и неудобным в эксплуатации. Поэтому изобретение Папена не имело будущего уже с самого начала.

Последователи

Однако история создания паровой машины на этом не закончилась. Следующим, уже гораздо более удачливым, чем Папен, оказался английский ученый Томас Ньюкомен. Он долго изучал работы своих предшественников, делая упор на слабые места. И взяв самое лучшее из их работ, создал в 1712 году свой аппарат. Новая паровая машина (фото представлено) была сконструирована следующим образом: использовались цилиндр, находившийся в вертикальном положении, а также поршень. Это Ньюкомен взял из работ Папена. Однако пар образовывался уже в другом котле. Вокруг поршня закреплялась цельная кожа, что значительно повышало герметичность внутри парового цилиндра. Данная машина также была пароатмосферной (вода поднималась из шахты при помощи атмосферного давления). Главными минусами изобретения были его громоздкость и неэкономичность: машина «съедала» огромное количество угля. Однако пользы она приносила значительно больше, чем изобретение Папена. Поэтому ее почти пятьдесят лет применяли в подземельях и шахтах. Ее использовали для откачивания грунтовых вод, а также для осушки кораблей. пытался преобразовать свою машину так, чтобы была возможность применять ее для движения транспорта. Однако все его попытки не увенчались успехом.

Следующим ученым, заявившим о себе, стал Д. Хулл из Англии. В 1736 году он представил миру свое изобретение: пароатмосферную машину, у которой в качестве движителя были лопастные колеса. Его разработка оказал более удачной, чем у Папена. Сразу же было выпущено несколько таких суден. В основном они использовались для того, чтобы буксировать баржи, корабли и другие суда. Однако надежность пароатмосферной машины не вызывала доверия, и суда оборудовали парусами как основным движителем.

И хотя Хуллу повезло больше, чем Папену, его изобретения постепенно потеряли актуальность, и от них отказались. Все-таки у пароатмосферных машин того времени было множество специфических недостатков.

История создания паровой машины в России

Следующий прорыв случился в Российской Империи. В 1766 году на металлургическом заводе в Барнауле была создана первая паровая машина, которая подавала в плавильные печи воздух при помощи специальных воздуходувных мехов. Создателем ее стал Иван Иванович Ползунов, которому за заслуги перед родиной даже дали офицерское звание. Изобретатель представил своему начальству чертежи и планы «огненной машины», способной приводить в действие воздуходувные мехи.

Однако судьба сыграла с Ползуновым злую шутку: через семь лет после того, как его проект был принят, а машина собрана, он заболел и умер от чахотки — всего за неделю до того, как начались испытания его двигателя. Однако его инструкций оказалось достаточно, чтобы завести двигатель.

Итак, 7 августа 1766 года паровая машина Ползунова была запущена и поставлена под нагрузку. Однако уже в ноябре того же года она сломалась. Причиной оказались слишком тонкие стенки котла, не предназначенного для нагрузки. Причем изобретатель в своих инструкциях писал, что этот котел можно использовать только во время испытаний. Изготовление нового котла легко бы окупилось, ведь КПД паровой машины Ползунова был положительный. За 1023 часа работы с ее помощью выплавили серебра 14 с лишним пудов!

Но несмотря на это, никто ремонтировать механизм не стал. Паровая машина Ползунова пылилась более 15 лет на складе, пока мир промышленности не стоял на месте и развивался. А потом и вовсе была разобрана на запчасти. Видимо, в тот момент Россия еще не доросла до паровых двигателей.

Требования времени

Между тем жизнь на месте не стояла. И человечество постоянно задумывалось над тем, чтобы создать механизм, позволяющий не зависеть от капризной природы, а самим управлять судьбой. От паруса все хотели отказаться как можно быстрее. Поэтому вопрос о создании парового механизма постоянно висел в воздухе. В 1753 году в Париже был выдвинут конкурс среди мастеров, ученых и изобретателей. Академия наук объявила награду тому, кто сможет создать механизм, способный заменить силу ветра. Но несмотря на то что в конкурсе участвовали такие умы, как Л. Эйлер, Д. Бернулли, Кантон де Лакруа и другие, дельного предложения не вынес никто.

Годы шли. И промышленная революция накрывала все больше и больше стран. Первенство и лидерство среди других держав доставалось неизменно Англии. К концу восемнадцатого века именно Великобритания стала создательницей крупной промышленности, благодаря чему завоевала титул всемирной монополистки в данной отрасли. Вопрос о механическом двигателе с каждым днем становился все более актуальным. И такой двигатель был создан.

Первая паровая машина в мире

1784 год стал для Англии и для всего мира переломным моментом в промышленной революции. И человеком, ответственным за это, стал английский механик Джеймс Уатт. Паровая машина, которую он создал, стала самым громким открытием века.

На протяжении нескольких лет изучал чертежи, строение и принципы работы пароатмосферных машин. И на основании всего этого он сделал вывод, что для эффективности работы двигателя необходимо сравнять температуры воды в цилиндре и пара, который попадает в механизм. Главный минус пароатмосферных машин заключался в постоянной необходимости охлаждения цилиндра водой. Это было расходно и неудобно.

Новая паровая машина была сконструирована иным образом. Так, цилиндр заключался в специальную рубашку из пара. Таким образом Уатт добился его постоянного нагретого состояния. Изобретатель создал специальный сосуд, погруженный в холодную воду (конденсатор). К нему трубой присоединялся цилиндр. Когда пар отрабатывался в цилиндре, то через трубу попадал в конденсатор и там превращался обратно в воду. Работая над усовершенствованием своей машины, Уатт создал разрежение в конденсаторе. Таким образом, весь пар, попадавший из цилиндра, конденсировался в нем. Благодаря этому нововведению очень сильно увеличивался процесс расширения пара, что в свою очередь позволяло извлекать из того же количества пара намного больше энергии. Это был венец успеха.

Создатель паровой машины также изменил и принцип подачи воздуха. Теперь пар попадал сначала под поршень, тем самым поднимая его, а затем собирался над поршнем, опуская. Таким образом, оба хода поршня в механизме стали рабочими, что ранее даже не представлялось возможным. А расход угля на одну лошадиную силу был в четыре раза меньше, чем, соответственно, у пароатмосферных машин, чего и добивался Джеймс Уатт. Паровая машина очень быстро завоевала сначала Великобританию, ну а затем и целый мир.

«Шарлотта Дандас»

После того как весь мир был поражен изобретением Джеймса Уатта, началось широкое применение паровых машин. Так, в 1802 году в Англии появился первый корабль на пару — катер «Шарлотта Дандас». Его создателем считается Уильям Саймингтон. Катер применялся в качестве буксировки барж по каналу. Роль движителя на судне играло гребное колесо, установленное на корме. Катер с первого раза успешно прошел испытания: отбуксировал две огромные баржи на 18 миль за шесть часов. При этом ему сильно мешал встречный ветер. Но он справился.

И все-таки его поставили на прикол, потому что опасались, что из-за сильных волн, которые создавались под гребным колесом, берега канала будут размыты. Кстати, на испытаниях «Шарлотты» присутствовал человек, которого весь мир сегодня считает создателем первого парохода.

в мире

Английский судостроитель с юношеских лет мечтал о судне с паровым двигателем. И вот его мечта стала осуществима. Ведь изобретение паровых машин стало новым толчком в судостроительстве. Вместе с посланником из Америки Р. Ливингстоном, который взял на себя материальную сторону вопроса, Фултон занялся проектом корабля с паровой машиной. Это было сложное изобретение, основанное на идее весельного движителя. По бортам судна тянулись в ряд плицы, имитирующие множество весел. При этом плицы то и дело мешали друг другу и ломались. Сегодня можно с легкостью сказать, что тот же эффект мог быть достигнут всего при трех-четырех плицах. Но с позиции науки и техники того времени это увидеть было нереально. Поэтому судостроителям приходилось намного сложнее.

В 1803 году изобретение Фултона было представлено всему миру. Пароход медленно и ровно шел по Сене, поражая умы и воображение многих ученых и деятелей Парижа. Однако правительство Наполеона отвергло проект, и раздосадованные судостроители вынуждены были искать счастья в Америке.

И вот в августе 1807 года первый в мире пароход под названием «Клермонт», в котором была задействована мощнейшая паровая машина (фото представлено), пошел по Гудзонскому заливу. Многие тогда просто не верили в успех.

В свой первый рейс «Клермонт» отправился без грузов и без пассажиров. Никто не хотел отправляться в путешествие на борту огнедышащего судна. Но уже на обратном пути появился первый пассажир — местный фермер, заплативший шесть долларов за билет. Он стал первым пассажиром в истории пароходства. Фултон был так сильно растроган, что предоставил смельчаку пожизненный бесплатный проезд на всех своих изобретениях.

Как
работает паровой двигатель

Тепловые двигатели

Машины, производящие механическую работу в результате
обмена теплотой с окружающими телами, называются тепловыми двигателями. Во всех
типах таких двигателей непрерывное или периодически повторяющееся получение работы возможно только в том случае, когда совершающая
работу машина не только получает тепло от какого-то тела (нагревателя), но и
отдает часть тепла другому телу (охладителю).

На рисунке, выполненном неизвестным художником согласно
указаниям Исаака Ньютона(1642-1727), показано устройство упрощенного экипажа,
использующего для движения реактивную силу струи пара.

Паровые
двигатели

В середине XVII века были сделаны первые попытки
перехода к машинному производству, потребовавшие создания двигателей, не
зависящих от местных источников энергии (воды, ветра и пр.). Первым двигателем,
в котором использовалось тепловая энергия химического топлива стала
пароатмосферная машина, изготовленная по проектам французского физика Дени
Папена и английского механика Томаса Севери. Эта машина была лишена возможности
непосредственно служить механическим приводом, к ней «прилагалось в комплект»
водяное мельничное колесо (по-современному говоря, водяная турбина), которое
вращала вода, выжимаемая паром из котла паровой машины в резервуар водонапорной
башни. Котел то подогревался паром, то охлаждался водой: машина действовала
периодически.

Принцип
работы парового двигателя

Настоящая паровая машина работает вот как: вода в
закрытом котле доводится до кипения. Пар может выйти только через отверстие,
которое ведет в специальную трубу.

В этой трубе, которая называется цилиндром, находится
подвижный поршень. Пар давит на поршень, и тот двигает шатун, который крутит
маховик.

После того как пар выполнит эту работу, он выходит
через клапан и попадает в систему трубок.

Мощные паровые машины, естественно, имеют чрезвычайно
сложную конструкцию.

Принцип действия парового двигателя

Поршень образует в цилиндре паровой машины одну или две
полости переменного объёма, в которых совершаются процессы сжатия и расширения.

Работа поршня 1 посредством штока 2, ползуна 3, шатуна
4 и кривошипа 5 передаётся главному валу 6, несущему маховик 7, который служит
для снижения неравномерности вращения вала. Эксцентрик, сидящий на главном
валу, с помощью эксцентриковой тяги приводит в движение золотник 8, управляющий
впуском пара в полости цилиндра. Пар из цилиндра выпускается в атмосферу или
поступает в конденсатор. Для поддержания постоянного числа оборотов вала при
изменяющейся нагрузке паровые машины снабжаются центробежным регулятором 9,
автоматически изменяющим сечение прохода пара, поступающего в паровую машину
(дроссельное регулирование, показано на рисунке), или момент отсечки наполнения
(количественное регулирование).

Классификация паровых двигателей

Паровые машины разделяются:

по назначению

стационарные

нестационарные (передвижные и транспортные)

по используемому пару

низкого давления (до 12 кг/см²)

среднего давления (до 60 кг/см²)

высокого давления (свыше 60 кг/см²)

по числу оборотов вала

тихоходные (до 50 об/мин, как на колёсных пароходах)

быстроходные

по давлению выпускаемого пара

на конденсационные (давление в конденсаторе 0,1-0,2
ата)

выхлопные (с давлением 1,1-1,2 ата)

теплофикационные с отбором пара на нагревательные цели
или для паровых турбин давлением от 1,2 ата до 60 ата в зависимости от
назначения отбора (отопление, регенерация, технологические процессы,
срабатывание высоких перепадов в предвключённых паровых турбинах).

По расположению цилиндров

горизонтальные

наклонные

вертикальные

по числу цилиндров

одноцилиндровые

многоцилиндровые

сдвоенные, строенные и т. д., в которых каждый цилиндр
питается свежим паром

паровые машины многократного расширения, в которых пар
последовательно расширяется в 2, 3, 4 цилиндрах возрастающего объёма, переходя
из цилиндра в цилиндр через т. н. ресиверы (коллекторы).

По типу передаточного механизма паровые машины
многократного расширения делятся на тандем-машины и компаунд-машины. Особую группу составляют
прямоточные паровые машины, в которых выпуск пара из полости цилиндра
осуществляется кромкой поршня.

Паровой двигатель

Это двигатель, приводимый в действие силой пара. Пар,
получаемый путем нагрева воды, используют для движения. В некоторых двигателях
сила пара заставляет двигаться поршни, расположенные в цилиндрах. Т.о.
создается возвратно-поступательное движение. Подсоединенный механизм обычно
преобразует его во вращательное движение. В паровозах (локомотивах)
используются поршневые двигатели. В качестве двигателей используют также
паровые турбины, которые дают непосредственно вращательное движение, вращая ряд
колес с лопатками. Паровые турбины приводят в действие генераторы
электростанций и винты кораблей. В любом паровом двигателе происходит
превращение тепла, вырабатываемого при нагреве воды в паровом котле (бойлере) в
энергию движения. Тепло может подаваться от сжигания топлива в печи или от
атомного реактора.

Осмотр музейной экспозиции я пропущу и перейду сразу к машинному залу. Кому интересно, тот может найти полную версию поста у меня в жж. Машинный зал находится в этом здании:

29. Зайдя внутрь, у меня сперло дыхание от восторга — внутри зала была самая красивая паровая машина из всех, что мне доводилось видеть. Это был настоящий храм стимпанка — сакральное место для всех адептов эстетики паровой эры. Я был поражен увиденным и понял, что совершенно не зря заехал в этот городок и посетил этот музей.

30. Помимо огромной паровой машины, являющейся главным музейным объектом, тут также были представлены различные образцы паровых машин поменьше, а на многочисленных инфостендах рассказывалась история паровой техники. На этом снимке вы видите полностью функционирующую паровую машину, мощностью 12 л.с.

31. Рука для масштаба. Машина была создана в 1920 году.

32. Рядом с главным музейным экземпляром экспонируется компрессор 1940 года выпуска.

33. Этот компрессор в прошлом использовался в железнодорожных мастерских вокзала Вердау.

34. Ну а теперь рассмотрим детальней центральный экспонат музейной экспозиции — паровую 600-сильную машину 1899 года выпуска, которой и будет посвящена вторая половина этого поста.

35. Паровая машина является символом индустриальной революции, произошедшей в Европе в конце 18-го — начала 19-го века. Хотя первые образцы паровых машин создавались различными изобретателями еще в начале 18-го века, но все они были непригодны для промышленного использования так как обладали рядом недостатков. Массовое применение паровых машин в индустрии стало возможным лишь после того, как шотландский изобретатель Джеймс Уатт усовершенствовал механизм паровой машины, сделав ее легкой в управлении, безопасной и в пять раз мощней существовавших до этого образцов.

36. Джеймс Уатт запатентовал свое изобретение в 1775 году и уже в 1880-х годах его паровые машины начинают проникать на предприятия, став катализатором индустриальной революции. Произошло это прежде всего потому, что Джеймсу Уатту удалось создать механизм преобразования поступательного движения паровой машины во вращательное. Все существовавшие до этого паровые машины могли производить лишь поступательные движения и использоваться только лишь в качестве насосов. А изобретение Уатта уже могло вращать колесо мельницы или привод фабричных станков.

37. В 1800 году фирма Уатта и его компаньона Болтона произвела 496 паровых машин из которых лишь 164 использовались в качестве насосов. А уже в 1810 году в Англии насчитывалось 5 тысяч паровых машин, и это число в ближайшие 15 лет утроилось. В 1790 году между Филадельфией и Берлингтоном в США стала курсировать первая паровая лодка, перевозившая до тридцати пассажиров, а в 1804 году Ричард Тревинтик построил первый действующий паровой локомотив. Началась эра паровых машин, которая продлилась весь девятнадцатый век, а на железной дороге и первую половину двадцатого.

38. Это была краткая историческая справка, теперь вернемся к главному объекту музейной экспозиции. Паровая машина, которую вы видите на снимках, была произведена фирмой Zwikauer Maschinenfabrik AG в 1899 году и установлена в машинном зале прядильной фабрики «C.F.Schmelzer und Sohn». Паровая машина предназначалась для привода прядильных станков и в этой роли использовалась вплоть до 1941 года.

39. Шикарный шильдик. В то время индустриальная техника делалась с большим вниманием к эстетическому виду и стилю, была важна не только функциональность, но и красота, что отражено в каждой детали этой машины. В начале ХХ века некрасивую технику просто никто бы не купил.

40. Прядильная фабрика «C.F.Schmelzer und Sohn» была основана в 1820 году на месте теперешнего музея. Уже в 1841 году на фабрике была установлена первая паровая машина, мощностью 8 л.с. для привода прядильных машин, которая в 1899 году была заменена новой более мощной и современной.

41. Фабрика просуществовала до 1941 года, затем производство было остановлено в связи с началом войны. Все сорок два года машина использовалась по назначению, в качестве привода прядильных станков, а после окончания войны в 1945 — 1951 годы служила в качестве резервного источника электроэнергии, после чего была окончательно списана с баланса предприятия.

42. Как и многих ее собратьев, машину ждал бы распил, если бы не один фактор. Данная машина являлась первой паровой машиной Германии, которая получала пар по трубам от расположенной в отдалении котельной. Кроме того она обладала системой регулировки осей от фирмы PROELL. Благодаря этим факторам машина получила в 1959 году статус исторического памятника и стала музейной. К сожалению, все фабричные корпуса и корпус котельной были снесены в 1992 году. Этот машинный зал — единственное, что осталось от бывшей прядильной фабрики.

43. Волшебная эстетика паровой эры!

44. Шильдик на корпусе системы регулировки осей от фирмы PROELL. Система регулировала отсечку — количество пара, которое впускается в цилиндр. Больше отсечка — больше экономичность, но меньше мощность.

45. Приборы.

46. По своей конструкции данная машина является паровой машиной многократного расширения (или как их еще называют компаунд-машиной). В машинах этого типа пар последовательно расширяется в нескольких цилиндрах возрастающего объёма, переходя из цилиндра в цилиндр, что позволяет значительно повысить коэфициент полезного действия двигателя. Эта машина имеет три цилиндра: в центре кадра находится цилиндр высокого давления — именно в него подавался свежий пар из котельной, затем после цикла расширения, пар перепускался в цилиндр среднего давления, что расположен справа от цилиндра высокого давления.

47. Совершив работу, пар из цилиндра среднего давления перемещался в цилиндр низкого давления, который вы видите на этом снимке, после чего, совершив последнее расширение, выпускался наружу по отдельной трубе. Таким образом достигалось наиболее полное использование энергии пара.

48. Стационарная мощность этой установки составляла 400-450 л.с., максимальная 600 л.с.

49. Гаечный коюч для ремонта и обслуживания машины впечатляет размерами. Под ним канаты, при помощи которых вращательное движения передавалось с маховика машины на трансмиссию, соединенную с прядильными станками.

50. Безупречная эстетика Belle Époque в каждом винтике.

51. На этом снимке можно детально рассмотреть устройство машины. Расширяющийся в цилиндре пар передавал энергию на поршень, который в свою очередь осуществлял поступательное движение, передавая его на кривошипно-ползунный механизм, в котором оно трансформировалось во вращательное и передавалось на маховик и дальше на трансмиссию.

52. В прошлом с паровой машиной также был соединен генератор электрического тока, который тоже сохранился в прекрасном оригинальном состоянии.

53. В прошлом генератор находился на этом месте.

54. Механизм для передачи крутящего момента с маховика на генератор.

55. Сейчас на месте генератора установлен электродвигатель, при помощи которого несколько дней в году паровую машину приводят в движение на потеху публике. В музее каждый год проводятся «Дни пара» — мероприятие, объединяющее любителей и моделистов паровых машин. В эти дни паровая машина тоже приводится в движение.

56. Оригинальный генератор постоянного тока стоит теперь в сторонке. В прошлом он использовался для выработки электричества для освещения фабрики.

57. Произведен фирмой «Elektrotechnische & Maschinenfabrik Ernst Walther» в Вердау в 1899 году, если верить инфотабличке, но на оригинальном шильдике стоит год 1901.

58. Так как я был единственным посетителем музея в тот день, никто не мешал мне наслаждаться эстетикой этого места один-на-один c машиной. К тому же отсутствие людей способстовало получению хороших фотографий.

59. Теперь пару слов о трансмиссии. Как видно на этом снимке, поверхность маховика обладает 12 канавками для канатов, при помощи которых вращательное движение маховика передавалось дальше на элементы трансмиссии.

60. Трансмиссия, состоящая из колес различного диаметра, соединенных валами, распределяла вращательное движение на несколько этажей фабричного корпуса, на которых распологались прядильные станки, работающие от энергии, переданной при помощи трансмиссии от паровой машины.

61. Маховик с канавками для канатов крупным планом.

62. Тут хорошо видны элементы трансмиссии, при помощи которых крутящий момент передавался на вал, проходящий под землей и передающий вращательное движение в прилегающий к машинному залу корпус фабрики, в котором располагались станки.

63. К сожалению, фабричное здание не сохранилось и за дверью, что вела в соседний корпус, теперь лишь пустота.

64. Отдельно стоит отметить щит управления электрооборудованием, который сам по себе является произведением искусства.

65. Мраморная доска в красивой деревянной рамке с расположенной на ней рядами рычажков и предохранителей, роскошный фонарь, стильные приборы — Belle Époque во всей красе.

66. Два огромных предохранителя, расположенные между фонарем и приборами впечатляют.

67. Предохранители, рычажки, регуляторы — все оборудование эстетически привлекательно. Видно, что при создании этого щита о внешнем виде заботились далеко не в последнюю очередь.

68. Под каждым рычажком и предохранителем расположена «пуговка» с надписью, что этот рычажок включает/выключает.

69. Великолепие техники периода «прекрасной эпохи «.

70. В завершении рассказа вернемся к машине и насладимся восхитительной гармонией и эстетикой ее деталей.

71. Вентили управления отдельными узлами машины.

72. Капельные масленки, предназначенные для смазки движущихся узлов и агрегатов машины.

73. Этот прибор называется пресс-масленка. От движущейся части машины приводятся в движение червяки, перемещающие поршень масленки, а он нагнетает масло к трущимся поверхностям. После того, как поршень дойдет до мертвой точки, его вращением ручки поднимают назад и цикл повторяется.

74. До чего же красиво! Чистый восторг!

75. Цилиндры машины с колонками впускных клапанов.

76. Еще масленки.

77. Эстетика стимпанка в классическом виде.

78. Распределительный вал машины, регулирующий подачу пара в цилиндры.

79.

80.

81. Все это очень очень красиво! Я получил огромный заряд вдохновения и радостных эмоций во время посещения этого машинного зала.

82. Если вас вдруг судьба занесет в регион Цвикау, посетите обязательно этот музей, не пожалеете. Сайт музея и его координаты: 50°43″58″N 12°22″25″E

Начал свою экспансию еще в начале 19-го века. И уже в то время строились не только большие агрегаты для промышленных целей, но также и декоративные. В большинстве своем их покупателями были богатые вельможи, которые хотели позабавить себя и своих детишек. После того как паровые агрегаты плотно вошли в жизнь социума, декоративные двигатели начали применяться в университетах и школах в качестве образовательных образцов.

Паровые двигатели современности

В начале 20-го века актуальность паровых машин начала падать. Одной из немногих компаний, которые продолжили выпуск декоративных мини-двигателей, стала британская фирма Mamod, которая позволяет приобрести образец подобной техники даже сегодня. Но стоимость таких паровых двигателей легко переваливает за две сотни фунтов стерлингов, что не так и мало для безделушки на пару вечеров. Тем более для тех, кто любит собирать всяческие механизмы самостоятельно, гораздо интереснее создать простой паровой двигатель своими руками.

Очень простое. Огонь нагревает котел с водой. Под действием температуры вода превращается в пар, который толкает поршень. Пока в емкости есть вода, соединенный с поршнем маховик будет вращаться. Это стандартная схема строения парового двигателя. Но можно собрать модель и совершенно другой комплектации.

Что же, перейдем от теоретической части к более увлекательным вещам. Если вам интересно делать что-то своими руками, и вас удивляют столь экзотичные машины, то эта статья именно для вас, в ней мы с радостью расскажем о различных способах того, как собрать двигатель своими руками паровой. При этом сам процесс создания механизма дарит радость не меньшую, чем его запуск.

Метод 1: мини-паровой двигатель своими руками

Итак, начнем. Соберем самый простой паровой двигатель своими руками. Чертежи, сложные инструменты и особые знания при этом не нужны.

Для начала берем из-под любого напитка. Отрезаем от нее нижнюю треть. Так как в результате получим острые края, то их необходимо загнуть внутрь плоскогубцами. Делаем это осторожно, чтобы не порезаться. Так как большинство алюминиевых банок имеют вогнутое дно, то необходимо его выровнять. Достаточно плотно прижать его пальцем к какой-нибудь твердой поверхности.

На расстоянии 1,5 см от верхнего края полученного «стакана» необходимо сделать два отверстия друг напротив друга. Желательно для этого использовать дырокол, так как необходимо, чтобы они получились в диаметре не менее 3 мм. На дно банки кладем декоративную свечку. Теперь берем обычную столовую фольгу, мнем ее, после чего оборачиваем со всех сторон нашу мини-горелку.

Мини-сопла

Далее нужно взять кусок медной трубки длиной 15-20 см. Важно, чтобы внутри она была полой, так как это будет наш главный механизм приведения конструкции в движение. Центральную часть трубки оборачивают вокруг карандаша 2 или 3 раза, так, чтобы получилась небольшая спираль.

Теперь необходимо разместить этот элемент так, чтобы изогнутое место размещалось непосредственно над фитилем свечки. Для этого придаем трубке формы буквы «М». При этом выводим участки, которые опускаются вниз, через проделанные отверстия в банке. Таким образом, медная трубка жестко фиксируется над фитилем, а ее края являются своеобразными соплами. Для того чтобы конструкция могла вращаться, необходимо отогнуть противоположные концы «М-элемента» на 90 градусов в разные стороны. Конструкция парового двигателя готова.

Запуск двигателя

Банку размещают в емкости с водой. При этом необходимо, чтобы края трубки находились под ее поверхностью. Если сопла недостаточно длинные, то можно добавить на дно банки небольшой грузик. Но будьте осторожны — не потопите весь двигатель.

Теперь необходимо заполнить трубку водой. Для этого можно опустить один край в воду, а вторым втягивать воздух как через трубочку. Опускаем банку на воду. Поджигаем фитиль свечки. Через некоторое время вода в спирали превратится в пар, который под давлением будет вылетать из противоположных концов сопел. Банка начнет вращаться в емкости достаточно быстро. Вот такой у нас получился двигатель своими руками паровой. Как видите, все просто.

Модель парового двигателя для взрослых

Теперь усложним задачу. Соберем более серьезный двигатель своими руками паровой. Для начала необходимо взять банку из-под краски. При этом следует убедиться, что она абсолютно чистая. На стенке на 2-3 см от дна вырезаем прямоугольник с размерами 15 х 5 см. Длинная сторона размещается параллельно дну банки. Из металлической сетки вырезаем кусок площадью 12 х 24 см. С обоих концов длинной стороны отмеряем 6 см. Отгибаем эти участки под углом 90 градусов. У нас получается маленький «столик-платформа» площадью 12 х 12 см с ногами по 6 см. Устанавливаем полученную конструкцию на дно банки.

По периметру крышки необходимо сделать несколько отверстий и разместить их в форме полукруга вдоль одной половины крышки. Желательно, чтобы отверстия имели диаметр около 1 см. Это необходимо для того, чтобы обеспечить надлежащую вентиляцию внутреннего пространства. Паровой двигатель не сможет хорошо работать, если к источнику огня не будет попадать достаточное количество воздуха.

Основной элемент

Из медной трубки делаем спираль. Необходимо взять около 6 метров мягкой медной трубки диаметром 1/4-дюйма (0,64 см). От одного конца отмеряем 30 см. Начиная с этой точки, необходимо сделать пять витков спирали диаметром 12 см каждая. Остальную часть трубы изгибают в 15 колец диаметром по 8 см. Таким образом, на другом конце должно остаться 20 см свободной трубки.

Оба вывода пропускают через вентиляционные отверстия в крышке банки. Если окажется, что длины прямого участка недостаточно для этого, то можно разогнуть один виток спирали. На установленную заранее платформу кладут уголь. При этом спираль должна размещаться как раз над этой площадкой. Уголь аккуратно раскладывают между ее витками. Теперь банку можно закрыть. В итоге мы получили топку, которая приведет в действие двигатель. Своими руками паровой двигатель почти сделан. Осталось немного.

Емкость для воды

Теперь необходимо взять еще одну банку из-под краски, но уже меньшего размера. В центре ее крышки сверлят отверстие диаметром в 1 см. Сбоку банки проделывают еще два отверстия — одно почти у дна, второе — выше, у самой крышки.

Берут два корка, в центре которых проделывают отверстие с диаметров медной трубки. В один корок вставляют 25 см пластиковой трубы, в другой — 10 см, так, чтобы их край едва выглядывал из пробок. В нижнее отверстие малой банки вставляют корок с длинной трубкой, в верхнее — более короткую трубку. Меньшую банку размещаем на большой банке краски так, чтобы отверстие на дне было на противоположной стороне от вентиляционных проходов большой банки.

Результат

В итоге должна получиться следующая конструкция. В малую банку заливается вода, которая через отверстие в дне вытекает в медную трубку. Под спиралью разжигается огонь, который нагревает медную емкость. Горячий пар поднимается по трубке вверх.

Для того чтобы механизм получился завершенным, необходимо присоединить к верхнему концу медной трубки поршень и маховик. В итоге тепловая энергия горения будет преобразовываться в механические силы вращения колеса. Существует огромное количество различных схем для создания такого двигателя внешнего сгорания, но во всех них всегда задействованы два элемента — огонь и вода.

Кроме такой конструкции, можно собрать паровой но это материал для совершенно отдельной статьи.

История паровых машин и двигателей

Ниже представлен краткий экскурс в историю эволюции инженерной мысли «ролико-лопастного» машиностроения с XVI по наше время.

 

С незапамятных времен и по сей день большинство изобретательских умов были заняты проблемой облегчения человеческого труда. Идея всевозможного и повсеместного замещения человека машинами подстегивает инженеров к активной деятельности и в наше время (в т.ч. Скайнет и Джона с Сарой Конноров). На рассвете технического прогресса умы были сориентированы на механизацию наиболее жизненно важных процессов — переремещения воды и грузов. 

А в качестве источника энергии рассматривались доступные в то время силы ветра, воды и пара. Ниже будут рассмотрены конструкции использовавшие последние два источника, а именно насосы, гидромоторы, паровые машины(паровые двигатели). За трехсотлетнюю историю развития индустриального общества были предложены десятки тысяч различных воплощений инженерной мысли о преобразовании обуздании энергии, в данном обзоре мы рассмотри наиболее близкие к ролико-лопастной тематике. Однако, все перечисленные ниже схемы роторных сегодня сменили предначертанную создателями судьбу и используются в наше в ремя в качестве расходомеров.

Определения

Паровая машина(Паровой двигатель) представляет собой тепловую машину, которая выполняет механическую работу использованием пара в качестве рабочего тела .

Паровые двигатели, как правило, являются двигателями внутреннего сгорания , где тепло подводится к рабочему телу от сжигаемого топлива вне двигателя.

Насос представляет собой устройство для перемещения жидкости, например, жидкостей, газов или суспензий.

Насос вытесняет объем физического или механического воздействия. Насосы делятся на три основные группы: прямые лифтаперемещение и тяжести насосы.

Расходомер — это устройство предназначенное для измерения количество вещества проходящего через единицу площади в единице времени

 

1588

1636

Шестеренчатый насос Паппенхейма

Самые ранние источники ссылаются на Рамелли (Ramelli), (1588) который предложил роторный насос для перекачки воды лопастного типа, и Паппенхейм (Pappenheim), пердложившего шестеренчатый насос, (1636) как те что используются сегодня для подачи смазочного масла в автомобильных двигателях. Хотя ни кто из них не предложил использовать свою конструкцию в качестве паровой машины, эти схемы всплывают вновь и вновь в истории строения паровых машин.


Паровая машина Брамы и Дикенсона (The Bramah & Dickenson Rotary Engine)

  Внутри рабочей камеры расположен вращающийся ротор с одной лопастью, впускное, выпускное отверстия и клапан выполненный в виде перемычки связанной с внешним цилиндром или другим отодвигающим механизмом, которая может бать отодвинута в нужное время для прохождения лопасти. Клапан должен двигаться очень быстро и с определенным запасом чтобы избежать аварии. Кроме того он должен иметь определенный запас прочности чтобы выдержать перепад давления и не допустить утечку между впускным и выпускным отверстием. Данная конструкция предлагалась к использованию в качесте паровой машины либо водяного насоса. Брама был универсальным инженером, который запатентовал ряд изобретений от винта пропеллера до туалета.
 


 

Паровой двигатель Картрайта (THE CARTWRIGHT ENGINE: 1797 PATENT)

В 1797 году господин Эдмунд Картрайт запатентовал свой роторный паравой двигатель стремя лопастями на роторе и двумя откидными клапанами. Рабочее тело попадает в паровой двигатель через отверстие E и давлением на лопасти приводит ротор во вращение. Лопасти сами овобождали себе путь поочередно открывая клапана. Рабочее тело совершив работу покидает паровую машину через отверстие F, назначение отверстия С точно не известно, возможно оно служило для слива конденсата.

Катрайт также занимался разраработкой обычных поршневых двигателей, которые работали от спиртового пара.


Роторный паровой двигатель Флинта (THE FLINT ENGINE: 1805 PATENT)

Эндрю Флинт получил патент на свой роторный паровой двигатель в 1805 году. Ротор имеет одну лопасть которая приводит его в движение под действием давления пара. Для предотвращения холостого сброса пара в паровой машине установлены два поворотных клапана в форме полумесяцев i и k, Они выполнены таким образом, что имеют два положения в одном из которых которых обеспечивают проход лопасти и не пропускают пар — в другом. Эти клапана приводятся в движение от внешних связей, рисунок 3. Пар попадает в рабочую камеру паровой машины через отверстие h и через отверстие g(рис 2) покидает машину.

Как видно из второго рисунка ротор паровой машины разделен на две части, пар подается через нижнюю, совершает работу и покидает машину через верхнюю и полый вал. Обратите внимание на простое уплотнение вала y и z.

На рисунке три представлена оригинальная и замысловатая система рычагов обеспечивающая синхронизацию клапонов с ротором

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Роторный двигатель Троттера (THE TROTTER ENGINE: 1805 PATENT)

Данный двигатель был запатентован Джоном Троттером в Лондоне в 1805 году. Как и многие другие двигатели эта конструкция использовалась и в качестве насоса как и показано на рисунке — насос с тремя удобными монтажными выступами. 

Внутренний и внешний цилиндры не подвижные, а внутренний подвижен. Лопасть была изготовлена из прямоугольного куска латуни или другого металла установленная между двума неподвижными цилиндрами.

 

 

 

 

 

Двигатель Эва (THE EVE ENGINE)

В 1825 году господин Джозеф Эва, гражданин США, запатентовал роторный двигатель в Лондоне. Здесь показан ввиде водяного насоса. Рабочая камера пневмодвигателя состоит из ротора с тремя лопастями и вращающегося клапана геометрическая форма которого обеспечивает прохождение лопости в нужный момент и разделение рабочей камеры на впускную и выпускную полости. Как вы видите при прохождении лопасти через ролик возникает серьезный путь утечки, который имеет тяжелые последствия для эффективности данной конструкции. Ниже представлены оригинальные рисунки предположительно взятые из того же патента

 


Кольцевой роторный пневмодвигатель Ламба (THE LAMB ENGINES: 1842)

Этот двигатель был запатентован в 1842 году, он был предназначен для работы с воздухом или паром как в качестве пневмомотора ток и в качестве насоса. Был ли он когда-либо построен или нет в настоящее время неизвестно. Однако эта схема является сегодня одной из самых популярных у современных изготовителей расходомеров.  Рабочая камера образована двумя неподвижными цилиндрами — внешним и внутренним, разделена на две части: неподвижной перегородкой с одной стороны и подвижным кольцевым ротором (поршнем) с прорезью ля перегородки — с другой. Ротор работает попеременно то внейней то внутренней поверхностью кольца. К центру ротора прикреплен вал с кривошипом который совершает вращательные движения. 

Ниже приведена схема двухкамерной расширительной машины. Эта машина имеет две рабочие камеры и два кольцевых поршня, котрые связаны с общим валом. Вторая и последующие внешние камеры нужны для более эффективного использования пара.

 

 Роторный паровой двигатель Нортона (THE NORTON ROTARY ENGINE)

Эта паровая машина была запатентована в США в 1866 году.  Данная машина является обратимой.


Паровой двигатель Долгорукова (The Dolgorouki Rotary Steam Engine)

 

Эта машина была выставлена на Международной Выставке d’Electricit в русской и немецкой секциях. В кой секции она была на стенде компании Siemens & Halske, где работала в качестве динамо машины которая была предназничена для железной дороги (Пригородные линии Берлина).

Массивный маховик свидетельствует о том что данный двигатель не мог похвастаться постоянным моментом.

На вход данного парового двигателя подавался пар под давлением то 58 до 72 фунтов на квадратный дюйм (от 4 до 5 атм) и развивал мощность от 5 до 6 лошадиных сил (от 3,7 до 4,5 кВт) при 900..1000 оборотов/минуту на. Это гораздо быстрее чем поршневой паровой двигатель, что гораздо лучше подходит для непосредственного привода динамо машины. Генератор мог выдавать электрический ток до 20 Ампер (напряжение неизвестно, но можно предположить по мощности, что гдето в районе 220 Вольт).

Машина состоит из двух пар С-образных роторов, которые синхронизируются шестернями вне рабочей камеры в середине корпуса паровой машины. Было отмечено что у парового двигателя нет мертвой точки. Паровая машина была оснащена центробежным регулятором на входной трубе (верхний левый угол на фото).

Рычаг спереди предназначался для управления скоростью.

1883

ДВИГАТЕЛЬ ТВЕРСКОГО Н.Н.

Доклад Н.Н. Тверского. О результатах сравнительного испытания коловратных и прямолинейных машин.

– Милостивые государи! В 1883 году я докладывал вам о моей машине в 4 номинальные силы, предполагавшейся к постройке на Балтийском заводе для катера Государя Императора. Теперь я уже имею возможность сообщить о результате испытаний моих машин. Но для лучшего уяснения дела необходимо ознакомиться с коловратными машинами; а потому, не входя в подробности устройства оных, постараюсь вкратце восстановить в вашей памяти сказанное мною в 1883 г.


Ниже представлены еще две конструкции ролико-лопастных машин 80-х)

Паровой двигатель Берренберга. Корпус представляет собой две пересекающиеся цилиндрические поверхности. На противоположных сторонах ротора размещены лопасти. Лопасти выполнены в виде вращающихся цилиндров, которые катятся по внутренней поверхности корпуса. Импульс пара поступает в рабочую камеру паровой машины из вращающегося клапана. 

 


Паровой двигатель Риттера. Имеет схожую идею подачи пара в рабочую камеру с предыдущей паровой машиной, однако, имеет три вращающихся клапана, что гораздо сложнее.


Паровой двигатель Беренса (THE BEHRENS ENGINE)

 

Эта паровая машина (турбина) была запатентована Генри Беренсом в США в 1866 году. Этот паровой двигатель имеет массивный маховик, также есть центробежный регулятор пара на входе. Эта паровая турбина имела два С-образных ротора, которые синхронизированы между собой зубчатой передачей расположенной вне рабочей камеры. Достоинством парового двигателя собранного по данной схеме, несомненно, является минимум торцевых уплотняющих зазоров, необходимых при торцах роторов. Все остальные уплотнения цилиндрические, что их делает весьма простыми для технической реализации.

Для уменьшения дисбаланса С-образных роторов Генри Беренс 10 апреля 1866 года запатентовал противовес на задних торцах роторов, а за тем в 1868 году предложил схему с симметричными роторами не требующими применения балансира.

Сегодня ма можем встретить данную конструкцию в качестве высокоточного камерного ротационного расходомера с трапециедальными лопастями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1895
Насос Клейна

 


1898

Паровая турбина Юнбехенда

Этот паровой двигатель был запатентован Яковом Юнбехендом в июне 1898 года в США.

Двигатель имеет центральный семилопастной ротор и два вращающихся клапана по обе стороны от него. Синхронизация между ротором и вращающимися клапанами выполнена с использованием зубчатой передачи. Кроме того имеется еще два поворотных клапана обеспечивающих простой реверс.

1903

 

THE BRIDGE ENGINE:


 
THE MARKS ENGINE: 


 

 


 

 


sampi 1930


where there is no connecting rod between the piston and the torque arm(disk), and the piston moves in a circular path or toroidal path that forms both the combustion chamber and presure chamber.

This lack of connecting Rod leaps the thermal efficiency of the internal combustion engine system from 45% (large & heavey Compund engines for electrical power Generation not modile) power of the Diesel Reciprocating engine to a staggering 60% for Circular engines with much less with .

The Name Taken Jonova is taken from one of the inventors of this type of circular engines named
John NOWAKOWSKI.

click here to download the patent 1176990- Jonova Patent – Canadian

I have like 200 Patents that are just like the Jonova, if you are interested you can email me.

The Jonova Engine isn’t new design at all , there are hundreds of the “Jonova” like engine designs , it is only because of the The Arizona Arizona University’s work that it is becoming popular . click on the follwoing pics to go to web site

You can go to the UA site with the original artical by clicking on any of these two pics.

This engin desige goes back a hundred years (many patents exist) i have done a great deal of servey + internet.

Here isText from one of the Jonova Websites.

“Submitted By: Russell Mitchell
Team Members: Fahad Al-Maskari, Jumaa Al-Maskari, Keith Brewer, Josh Ludeke
Spring 2003
Search Words
jonova engine, Jonova engine, Jonova Motor , Jonoova engine, Joonova engine, joonoova engine, joonnoova engine.
The project led to the development of four possible project phases. Phase I involves developing an animated CAD drawing illustrating the motion of the engine while providing enhanced visualization for thos unfamiliar with the project. Phase II consists of developing a stereo lithography model for dynamic design validation. The completion of Phase III is a working metal model run on compressed air. Finally, Phase IV is a hot, fuel-burning engine. This was an optional stage, to be completed if time premitted. The current design predicts an ideal engine capable of producing nineteen horsepower at 3000 rpm. This design incorporated internal compression, which ultimately results in a more enviromentally friendly engine, since less fuel is required to produce the same power. The original aim of the team was to build q hydrogen burning engine. Time, safely and sealing limitations made accomplishing this highly improbable. The hardware for the final prototype, an aluminum engine, has recently been completed due to the generous donation of machine time and material from the University Research Instumentation Center. This final prototype includes bearings, cooling channels, spark plugs, coil, distributor, carburetor and other equipment necessary to reach a fuel-burning state. Phases I, II and III were completed that resulted in a successful design project.”»

Search words
Jonova engine animation – jonova motor animation -Complete torque – full torque – Continuous torque – torque engine p- Toroidal engine – Toroidal motor- Pistonless Engine – Pistonless Motor – Camless Engine – Cam less Motor-

________________________________

Исаев Игорь

разработка 19?? года воплощение 2011

Отечественным инженером и изобретателем И. Ю. Исаевым в 2009 году была предложена схема реализации циклов ДВС в конструктивной компоновке данного типа роторных машин, которая значительно отличалась от всего предложенного ранее. Главным отличием этого изобретения является вынесение в отдельные конструктивно обособленные камеры технологического цикла «горение рабочей смеси- образование газов горения высокого давления». Т.е впервые в конструкции ДВС привычный для всех типов двигателей внутреннего сгорания такт «горение-расширение», разделен на два технологических процесса «горение» и «расширение», которые реализуются в разных рабочих камерах двигателя. Именно поэтому изобретатель называется свой двигатель 5-ти тактным, так как в нем в различных конструктивных объемных камерах последовательно реализуются следующие технологические такты:

 

 

История изобретения паровых машин — сообщение доклад по физике 8 класс

Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразует энергию пара в механическую работу.

Первая паровая машина построена в XVII в. Папеном и представляла конус с поршнем, который поднимался действием пара, а опускался давлением атмосферы после сгущения отработавшего пара. На этом же принципе были построены в 1705 году вакуумные паровые машины Севери и Ньюкомена для выкачивания воды из копей. Значительные усовершенствования в вакуумной паровой машине были сделаны Джеймсом Уаттом в 1769 году. Дальнейшее значительное усовершенствование парового двигателя (применение на рабочем ходу пара высокого давления вместо вакуума) было сделано американцем Оливером Эвансом в 1786 году и англичанином Ричардом Тревитиком в 1800 году.

В России первая действующая паровая машина, не требовавшая вспомогательного гидравлического привода, была построена в 1766 году по проекту русского изобретателя Ивана Ивановича Ползунова, предложенного им в 1763 году. Машина Ползунова имела два цилиндра с поршнями, работала непрерывно и все действия в ней проходили автоматически. Но увидеть свое изобретение в работе И. И. Ползунову не пришлось,— он умер 27 мая 1766 года, а его изобретение было пущено в эксплуатацию летом.[1] Машина действовала на Барнаульском заводе в течение пары месяцев (она перестала использоваться вследствие поломки), а через некоторое время была демонтирована.

Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь практический КПД (включая котёл) от 1 до 8 %, однако двигатель с конденсатором и расширением проточной части может улучшить КПД до 25 % и даже более. Тепловая электростанция с пароперегревателем и регенеративным водоподогревом может достичь КПД в 30—42 %. Парогазовые установки с комбинированным циклом, в которых энергия топлива вначале используется для привода газовой турбины, а затем для паровой турбины, могут достигать КПД в 50—60 %. На ТЭЦ эффективность повышается за счёт использования частично отработавшего пара для отопления и производственных нужд. При этом используется до 90 % энергии топлива и только 10 % рассеивается бесполезно в атмосфере.

Такие различия в эффективности происходят из-за особенностей термодинамического цикла паровых машин. Например, наибольшая отопительная нагрузка приходится на зимний период, поэтому КПД ТЭЦ зимой повышается.

Одна из причин снижения КПД в том, что средняя температура пара в конденсаторе несколько выше, чем температура окружающей среды (образуется т. н. температурный напор). Средний температурный напор может быть уменьшен за счёт применения многоходовых конденсаторов. Повышает КПД также применение экономайзеров, регенеративных воздухоподогревателей и других средств оптимизации парового цикла.

У паровых машин очень важным свойством является то, что изотермическое расширение и сжатие происходят при постоянном давлении, конкретно — при давлении поступающего из котла пара. Поэтому теплообменник может иметь любой размер, а перепад температур между рабочим телом и охладителем или нагревателем составляют чуть ли не 1 градус. В результате тепловые потери могут быть сведены к минимуму. Для сравнения, перепады температур между нагревателем или охладителем и рабочим телом в стирлингах может достигать 100 °C.

История изобретения паровых машин

Интересные ответы

  • История изобретения паровых машин — сообщение доклад по физике 8 класс

    Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня

  • Что такое породистый нос

    Занимая центральную часть лица, нос является его архитектурным центром. Существует около 15 основных типов носов, каждый из которых включает в себя пять главных параметров носа – корень, форму спинки, направление основания, кончик и длина.

  • Жизнь и творчество Михаила Пришвина

    Михаил Михайлович Пришвин (1873-1954 гг.) относится к известным русским писателям, творчество которого затрагивает изучение важнейших проблем человеческой жизни.

  • Хронологическая таблица Жуковского (жизнь и творчество)

    1783 — родился будущий поэт Василий Жуковский. Его отцом был богатый тульский помещик Афанасий Бунин, а матерью — турецкая девушка, взятая в плен во время войны. Василий был незаконнорожденным, поэтому его записали на фамилию друга Бунина

  • Доклад на тему Хохлома — Деревянное золото сообщение

    Хохлома – роспись деревянной посуды и мебели, ставшая народным промыслом. Возникла она в начале 18 века в Нижегородской области. Название же свое промысел получил благодаря селу Хохлома

Паровые автомобили: история создания, модели, характеристики

Статья о паровых автомобилях: история создания, интересные модели и их описание, характеристики, фото. В конце статьи — видео про парковой трайк.Статья о паровых автомобилях: история создания, интересные модели и их описание, характеристики, фото. В конце статьи — видео про парковой трайк.

Содержание статьи:

Эра бензиновых автомобилей, таких привычных и надежных, еще длится. Но автоконцерны с мировыми именами уже начинают производить экономичные и экологичные электромобили, которые рано или поздно вытеснят с рынка машины с ДВС.

Однако человечество за свою историю знало и иные источники энергии — например, паровые двигатели, которые применялись в некоторых типах машин.

Пар как двигатель прогресса

На фото: паровая машина Кюньо

Вехи создания паровых машин:

  1. Первый паровой двигатель в истории был придуман и реализован инженером Героном Александрийским, жившим две тысячи лет назад в Греции. Он и сам не понял, зачем изобрел игрушку-шар, вращавшуюся вокруг своей оси, приводимую в движение поднимающимся снизу паром. Технология, не найдя применения, канула в небытие на полторы тысячи лет.
  2. Иезуит Фердинанд Вербст построил и подарил китайскому императору (1672) игрушку — крошечный самодвижущийся автомобиль, работающий на пару.
  3. Исаак Ньютон нарисовал чертежи паровой телеги, где за счет котла с соплом и ручного стравливания пара конструкция могла бы перемещаться.
  4. Томас Ньюкмен создал паровой двигатель наподобие современных, только с очень большим котлом, который приспособил в качестве машины по откачиванию грунтовых вод.
  5. Джеймс Уатт довел до ума конструкцию Ньюксмена, приладив к ней конденсатор и зациклил процесс преобразования пара в воду и наоборот. Полученный агрегат он умудрился поставить на раму и опробовать движение, инициируемое паром. Получив патент на изобретение, он сильно умерил пыл других разработчиков сходной идеи.
  6. Николай Жозеф Кюньо, артиллерийский французский инженер, придумал самодвижущуюся повозку на пару для перевозки пушек. Внутри конструкции весом под тонну находился медный цилиндр, который заполнялся паром, после чего происходил впрыск воды, а образующийся вакуум втягивал поршень.

    Перемещаться паровая телега могла лишь километр, после чего требовалась «дозаправка» кипящей водой. Зато перевозить на этот километр она могла до двух тонн груза.

    Идея командованию понравилась, конструктору дали «добро» и 20 000 франков на доработку идеи. В итоге телега научилась двигаться со скоростью 7 км/ч довольно долго за счет установленной топки под котлом. Этой скорости хватило, чтобы паровая телега совершила первое ДТП, протаранив стену дома из-за поймавшего «клина» колеса. Французская «бабушка» парового автомобиля нынче хранится в музее.

  7. Сильвестр Роупер создал первый прообраз мотоцикла – паровой велосипед. Соседи пытались воззвать к стражам порядка, такой шум производил созданный изобретателем велосипед – но увы, законов, запрещающих кататься на двух колесах, еще не было!
  8. Ричард Тревитик, а позже доработавший идею Вальтер Хэнкок, стали создателями парового омнибуса — коммерческого транспорта, способного проезжать до 32 километров.
  9. Казимир Янкевич из России тоже пытался создать машину на пару и даже придумал «быстрокат», который мог функционировать как на угле, так и на воде. Увы, проект не был реализован.

Первые паромобили

В самом начале 1906 года водитель Фред Мариотт, управляя паромобилем, построенном на производстве, принадлежащем «Братьям Стенлей» и пророчески названом «Ракета», впервые в истории сумел разогнаться до 205 км/ч.

Это звучало триумфально! Ведь машина, движимая паром, обгоняла все транспортные средства, включая самолеты. Зафиксировав очередной скоростной рекорд в 240 км/ч гонщик разбился насмерть.

Уже начало ХХ века ознаменовано было тем, что на дорогах уверенно ездили паровые автомобили, преимущественно грузовые. Они от первых автомобилей на бензине отличались рядом факторов:

  • долговечностью;
  • надежностью;
  • всеядностью (работать могли на любом горючем топливе от угля до соломы).

Паровые машины отличались малым скоростным режимом (не более 50 км/ч) — им надо было постоянно иметь в запасе большой объем воды, а отработанный пар постоянно уходил в атмосферу. Паровые автомобили широко использовались в Европе до начала 1940-х годов, а в Бразилии их выпуск велся серийно даже спустя десятилетие.

У паровичков были существенные минусы:

  • твердое топливо на выходе превращалось в большую кучу золы;
  • выхлопы и дым содержал в высоких концентрациях серу и копоть;
  • растопка твердотопливного котла была длительной, занимая не менее пары часов. Кому-то в голову пришла мысль отапливать дома, оставляя паровые машины подключенными на ночь к системе отопления. Если он работал ночь напролет, то паромобиль не надо было раскочегаривать по новой — ему хватало 15 минут для возможности вновь продолжить движение.

«Спиртомобиль»

Инженерам казалось, что двигатель внутреннего сгорания непригоден для транспорта. Он глохнет, если его притормозить, и его нельзя запустить после размыкания трансмиссии.

Двигатель внутреннего сгорания также не способен был развить тягу в различном скоростном диапазоне, он не запускался без «костыля» в виде трансмиссии.

Машина, запускаемая паром, казалось, сама мимикрирует под любое изменение дорожной ситуации. Растущее сопротивление приводило к тому, что двигатель замедлял вращение, увеличивая параллельно крутящий момент. Когда сопротивление уменьшалось, вращение – увеличивалось. Поэтому создатели паромобилей всячески боролись за создание компактного парогенератора, способного двигать машину без участия дополнительных приспособлений в виде сцепления и коробки передач.

В двигатели паромобилей учились заливать любую жидкость. Жидкотопливные паромобили способны были начать движение спустя 23 минуты от разогрева двигателя, и им, чтобы преодолеть сотню километров пути, необходимы были 30 литров бензина и 70 — воды.

Люди выяснили, что сгорающее топливо в цилиндре ДВС выбрасывает в атмосферу много токсичного вещества. Небольшой автомобиль с бензиновым двигателем способен в течение часа работы выработать столько вредных субстанций, что если бы небольшое пространство вокруг него было бы замкнуто, это привело бы к смерти находящихся рядом людей.

Парогенераторная горелка менее токсична на выходе — топливо сгорает при неизменяемых показателях, способствуя полноценному завершению реакций.

Важный фактор экономичности машины заключается в количестве потребляемого топлива. Так, американская «звезда» на паровой тяге «Добль-Беслер», собранная в середине 1920-х годов, имела массу в 2 с хвостиком тонны. При этом расход топлива составлял 18 литров на сотню километров. Для своего времени это был очень хороший показатель — более того, он оставался эталонным почти сорок лет.

Парогенераторная горелка перерабатывала жидкость в любом виде. Паромобиль продолжал движение на керосине и спирте, работал на бензине, мазуте, даже на растительном масле. И это было вовсе не попыткой удешевить процесс заправки — просто машины типа «Добль» были всеядны, но доступны лишь миллионерам.

От самогонного аппарата – к четырехколесному агрегату

На фото: братья Добль

Парогенератор являлся самым главным элементом машины на пару. Разработку удалось воплотить детройтским инженерам, братьями Добль. Они последовательно соединили десять плоских змеевиков, помещенных в корпус из стали, охлаждаемый водой.

Прохладная жидкость накачивалась в расположенные вокруг выдерживающего высокие температуры корпуса охлаждающие трубы, где происходил ее подогрев. Это сводило к минимуму теплопотерю. После чего жидкость наполняла змеевики, чтобы, закипев, стать паром с температурой 4,5 тысячи градусов по Цельсию и давлением в 120 атмосфер.

Братья Добль стремились к увеличению температуры, а также давления, что в совокупности повышало КПД. Инженерам удалось сделать парогенератор довольно легким и незатратным.

Сдвоенные цилиндры перерабатывали пар. Сначала он нагнетался в верхушку меньшего диаметра, где, расширившись, вырабатывал энергию. Затем он «переходил» в больший цилиндр, в его нижнюю часть, осуществляя дополнительную работу.

Два этапа расширения оказывались крайне полезными, когда машина ездила по улицам. Во время начала движения и при разгоне поступали значительные объемы пара, но, когда необходимости в максимальной энергоотдаче не было, они расширялись единожды.

Отработавшие пары передавали охлажденной жидкости, стремящейся в парогенератор, тепло. В жидкое состояние пар возвращался лишь в конденсаторе. Влага в парогенератор поступала порционно, ровно столько, чтобы паровая машина могла сделать один-два движения поршня. Поэтому по факту парогенератор вмещал в себя небольшое количество воды, что делало его безопасным для взрыва.

Если трубка рвалась, пар попадал в топку, отключая горелку. И даже такой случай произошел всего единожды, когда машина вдруг перестала заводиться после двух сотен километров пробега. Ремонт и замена вышедшего из строя змеевика заняли ровно один час.

«Добль» миллионеров

На фото: паромобиль

Незадолго до развязывания Германией войны в Европе на нынешнем ЗИЛе, носившем тогда название Московского автозавода имени Сталина, решили выпускать эксклюзивную модель автомобиля.

Кузов красавца украшало красное дерево. Он стоял на хромоникелевых стальных шасси, произведенных фирмой «Паккард». За образец советские конструкторы взяли паромобиль «Добль», собранный в 1924 году американской компанией «Беслер».

Движение задавалось парогенератором и парными радиаторами. К заднему мосту крепилась достаточно миниатюрная паромашина, составлявшая единую систему с дифференциалом. Привычных современным водителям сцепления, трансмиссии и кардана не требовалось.

Управлять скоростью можно было при помощи педали, подающей пар. Время от времени требовалось лишь сменять фазу прекращения впуска в цилиндр пара. После включения зажигания автомобилю требовалось 45 секунд, чтобы начать движение. Еще пара минут, и машину можно было ускорить до 150 км/ч.

Паромобиль двигался ровно и тихо. Он пришелся ко двору советской элиты, его испытания продолжились уже после заключения мира с Германией. Один из принимающих участие в разработке советской версии «Добля», А.Н.Малинин, отвечал за испытания образца.

Для определенных тестов используются в автопромышленности стенды для испытаний с беговыми барабанами. Автомобиль загоняется на стенд так, чтобы ведущие колеса оказывались строго на барабанах. В итоге они крутятся, заставляя вертеться колеса и имитируя езду по дороге. При этом машина стоит с работающим двигателем.

Когда инженер-испытатель Малинин и огромный авторитет в теоретической автомобилестроительной области профессор Чудаков сели в машину, последний нажал кнопки и затих. Минут через пять Малинин не выдержал: «Не пора ли заводиться?». На что профессор ответил: «Мы уже давно едем, на спидометре 20 километров». Скорость была вполне приличная, но, чтобы ухо уловило хоть какой-то звук работы парогенератора, надо было вплотную прижиматься в выхлопной трубе.

Семидесяти литров воды с избытком хватало на полтысячи километров пробега, а проблемы, требующие выпуска пара, случались крайне редко. Поэтому в автомобиле, в котором все детали были четко и точно подогнаны друг к другу, ничего не шумело.

Участь паровых машин

Если паромобили были столь удобны и хороши, почему же именно автомобили с ДВС сумели занять нишу в автомобильной среде?

Дело в том, что двигатель на пару имел весьма сложную автоматику и множество всяческих дополняющих друг друга агрегатов. При этом его изготовление выходило дороже, а КПД он выдавал меньший.

Еще одним минусом стал его большой размер, в частности – бак с запасом воды. Про экологичность тогда еще никто не задумывался, в итоге паровая машина оказалась постепенно вытеснена с рынка более дешевыми автомобилями с ДВС.

День сегодняшний

На фото: модель Inspiration

Вытесненные с рынка, паромобили нет-нет да и будоражат умы инженеров. В 2009 году на треке болид на пару Inspiration, хищный и обтекаемый, сумел установить новый рекорд машин на паровой тяге – 225 км/ч.

Мощность болида составляла 360 л.с., а движение запускалось двумя турбинами с давлением в 40 бар, которые нагнетали 12 современных бойлеров.

Остается открытым вопрос – на чем бы мы колесили сегодня, озаботься человечество проблемой сохранения окружающей среды на полсотни лет раньше?

Видео про парковой трайк:

История парового двигателя

История парового двигателя
[Главная страница истории Steam] [Карта сайта истории Steam] [Домашняя страница вводного учебника по химической инженерии] [Дополнительные материалы к учебнику]


Краткая история парового двигателя

Резюме Карла Лиры

Одной из самых значительных промышленных проблем 1700-х годов было удаление
воды из шахт. Пар использовался для откачки воды из шахт. Теперь это
может показаться, что имеет очень мало общего с современной паровой электроэнергией
растения.Однако один из основополагающих принципов, используемых при разработке
паровая энергия — это принцип, по которому конденсация водяного пара может создавать
вакуум. В этой краткой истории рассказывается, как конденсация использовалась для создания вакуума.
для работы первых паровых насосов, и как Джеймс Ватт изобрел отдельный
конденсатор. Хотя циклические процессы, представленные в этой истории, не используются
в современных паровых турбинах с непрерывным потоком в современных системах используются отдельные конденсаторы.
работает при давлении ниже атмосферного, применяя описанные здесь принципы.Кроме того, рассказы об изобретателях и их изобретениях дают представление о
процесс технологических открытий.

Демонстрация вакуума

Один из важнейших принципов, применяемых при работе с паровой тягой.
это создание вакуума путем конденсации. Эта ссылка представляет собой простую иллюстрацию
используя бутылку безалкогольного напитка и кипяток. Демонстрация демонстрирует, как конденсация
внутри резервуара создается вакуум. В насосе Savery, описанном ниже, используется метод
очень похоже на продемонстрированный метод.Вакуум
Демо.

Спасательный насос

Раньше одним из распространенных способов удаления воды было использование серии
ковшей на шкивной системе, управляемой лошадьми. Это было медленно и дорого
так как животные нуждались в корме, ветеринарии и жилье. Использование
пар для перекачивания воды был запатентован Томасом Савери в 1698 году, и, по его словам,
предоставил «двигатель для подъема воды с помощью огня». Насос Савери работал
нагревая воду до ее испарения, заполняя резервуар паром, а затем создавая
вакуум, изолировав резервуар от источника пара и конденсируя пар.Вакуум использовался для забора воды из шахт. Однако вакуум мог
набирайте воду только с небольшой глубины. Еще одним недостатком помпы была
использование давления пара для удаления воды, которая была втянута в резервуар.
В принципе, давление можно использовать для выталкивания воды из бака вверх.
80 футов, но взрывы котлов были не редкостью, так как конструкция герметичного
котлы были не очень продвинутыми. По этой ссылке вы найдете подробную информацию о работе Savery.
Описание насоса..

Атмосферный двигатель Newcomen

Томас Ньюкомен (1663-1729), кузнец, 10 лет экспериментировал, чтобы разработать
первый по-настоящему успешный паровой двигатель, приводящий в действие насос для удаления воды из
мины. Его способность продавать двигатель была ограничена обширным патентом Савери.
Он был вынужден основать фирму с Savery, несмотря на улучшение показателей.
его двигателя, значительные механические отличия, устранение
потребность в давлении пара и использование вакуума совсем другим способом.А
Схема двигателя Ньюкомена показана на рисунке 1. Двигатель называется
«атмосферный» двигатель, потому что максимальное давление пара составляет около
атмосферное давление.

Рис. 1. Иллюстрация атмосферного двигателя Ньюкомена для перекачивания воды.

Принцип работы. Паровая машина состоит из
паровой поршень / цилиндр, который перемещает большую деревянную балку для привода водяного насоса.
Двигатель не использует давление пара для подъема парового поршня ! Скорее,
система построена таким образом, что балка тяжелее со стороны основного насоса,
и сила тяжести тянет вниз основную насосную часть балки.Вес добавляется к
со стороны основного насоса, если необходимо. Насосы на Рисунке 1 вытесняют воду по восходящей
ход поршня насоса соответствует насосам, используемым в оборудовании в то время, и обсуждение следует за этой конструкцией. Чтобы нарисовать
вода в основной насос в правой части диаграммы, рассмотрим цикл
это начинается с того, что луч опускается вправо. Цилиндр под паром
поршень сначала заполняется паром атмосферного давления, а затем распыляется вода
в цилиндр для конденсации пара.Разница давлений между атмосферой и
в результате вакуум выталкивает пар
поршень вниз, потянув поршень основного насоса вверх, поднимая воду над поршнем основного насоса и заполняя нижнюю камеру основного насоса водой. В нижней части хода парового поршня открывается клапан для восстановления
паровой цилиндр до атмосферного давления, и луч направо опускается вниз
под действием силы тяжести, позволяя главному поршню упасть. Когда основной поршень падает, вода из-под поршня проходит в камеру над поршнем, как будет объяснено ниже.Пар атмосферного давления поступает в паровой цилиндр.
во время этого шага, позволяя повторить процесс.

Двигатель Newcomen был лучшей технологией за 60 лет! Некоторые двигатели Newcomen
использовались намного дольше, хотя и значительно уступали ваттным
двигатели, которые последовали. Подробнее о работе и фото самого старого
существующий механизм Ньюкомена, см. Ньюкомен
Описание двигателя.

Ваттный атмосферный паровой двигатель

Рисунок 2.Иллюстрация атмосферного двигателя Ватта для перекачивания воды.
Главный насос не показан. (По гравюре Стюарта, 1824 г.,
С. 114.).

Двигатели

Newcomen были крайне неэффективны. Пользователи узнали, как
требовалось много энергии. Паровой цилиндр многократно нагревали и охлаждали,
что тратило энергию на повторный нагрев стали, а также вызывало большие тепловые потери.
стрессы. Джеймс Ватт (1736-1819) совершил прорыв, используя
отдельный конденсатор.Ватт открыл отдельный конденсатор в 1765 году.
(См. Эксперимент Ватта.) Прошло 11 лет, прежде чем
видел устройство на практике! Самое большое препятствие для реализации
двигателя Ватта была технология изготовления большого поршня / цилиндра
с достаточно узкими допусками, чтобы запечатать умеренный вакуум.
Технология улучшилась примерно в то же время, когда Ватт обнаружил финансовую
поддержка, в которой он нуждался, благодаря партнерству с Мэтью Бултоном.

Принцип работы. Двигатель Ватта, как и
двигатель Ньюкомена, работающий по принципу разницы давлений, создаваемой вакуумом
с одной стороны поршня, чтобы протолкнуть
паровой поршень вниз. Однако паровой цилиндр Ватта вообще оставался горячим.
раз. Клапаны позволяли пару течь в отдельный конденсатор.
а затем откачивали конденсат вместе с любыми газами с помощью воздушного насоса. (См. Рисунок 2.)

Для подробностей работы и фото пары двигателей Ватт
используется для перекачивания воды, см. Ватт
Описание двигателя.

Поршень двустороннего действия и роторный двигатель

Рис. 3. Иллюстрация двигателя двойного действия Boulton-Watt. (Адаптировано
с гравюры Стюарта, 1824 г., стр. 128).

Watt and Boulton успешно применили свой двигатель для откачки воды из
колодцы. Бултон был дальновидным промышленником и воспользовался
возможности применить двигатель в других отраслях.Перемещение
паровой двигатель в помещении, устройство стало полезным для работы мельниц и
текстильные фабрики и др.

Двигатель, изображенный слева, является примером двигателя позднего
1700-е гг. Обратите внимание на цепь, которая раньше соединяла поршень с балкой.
двигатели заменены на механизм параллельного движения. Ватт сказал
его сын, что он гордился этим изобретением даже больше, чем он был
сам двигатель. Механизм позволял поршню действовать в
идеально выровненное движение вверх / вниз, пока луч идет по дуге.Механизм
Также появилась возможность переносить работу восходящим ходом! Steam — это
наконец-то делает работу толкая вверх! Используемые для этого котлы
В устройстве также находятся котлы атмосферного давления. Цилиндровое пространство над
поршень соединен с вакуумом конденсатора, чтобы позволить
пар, чтобы подтолкнуть поршень.

Двигатель слева также содержит еще одно улучшение, которое было необходимо.
для управления механизмами с постоянной скоростью — подключен регулятор скорости
к дроссельной заслонке.

Подробнее о двигателе двойного действия, механизме параллельного движения,
регулятор скорости, а также система солнечных и планетарных шестерен (без изображения
на рисунке 3), включая фотографии, см. Двойное действие
Описание двигателя.

Биография Джеймса Ватта и история двигателя

История Джеймса Ватта и разработки двигателя чрезвычайно интересна.
Воспользуйтесь этой ссылкой, чтобы найти биографию Ватта.История
поможет вам понять, как двигатель стал больше, чем водяной насос и как
Вышеупомянутые события относятся к человеку и времени.

важных дат в развитии Steam
Двигатель

Краткая библиография книг и ресурсов для
Изучение паровых двигателей и Джеймса Ватта

Карта сайта

Чтобы перейти в каталог сайта, щелкните здесь.


Спасибо за проявленный интерес!

Обновлено 21.05.13, Авторские права
2001-2013, Карл Т.Лира, [email protected]
Все права защищены.

Подготовлено как дополнение к вводному
Химическая инженерия Термодинамика.

Распространение энергии пара

25.3.3: Распространение энергии пара

Паровые двигатели нашли множество применений в различных отраслях промышленности, в первую очередь в горнодобывающей и транспортной, но их популяризация сформировала почти все аспекты индустриального общества, включая то, где люди могли жить, работать и путешествовать; как товары производились, продавались и продавались; и какие технологические инновации последовали.

Цель обучения

Приведите примеры отраслей, использующих пар

Ключевые моменты

  • Паровая машина была одной из важнейших технологий промышленной революции, вдохновившей на другие инновации и положившей начало дальнейшему технологическому прогрессу. В 1775 году Джеймс Ватт заключил партнерство по производству двигателей и инженеров с производителем Мэтью Бултоном. Это служило своего рода творческим техническим центром для большей части британской экономики.Они поддерживали таланты и другие компании, создавая культуру, в которой компании часто делились информацией, которую они могли бы использовать для создания новых технологий или продуктов.
  • От шахт до заводов паровые двигатели нашли множество применений в различных отраслях промышленности. Внедрение паровых двигателей улучшило производительность и технологии и позволило создать более компактные и лучшие двигатели. Примерно в начале 19-го века корнуоллский инженер Ричард Тревитик и американец Оливер Эванс начали конструировать неконденсирующиеся паровые двигатели с более высоким давлением и выбросом в атмосферу.После развития Тревитика стало возможным применение транспорта, и паровые двигатели нашли применение в лодках, железных дорогах, фермах и дорожных транспортных средствах.
  • Паровая машина была изобретена и усовершенствована для использования в шахтах. Введение парового насоса Savery в 1698 году и паровой машины Ньюкомена в 1712 году значительно облегчило удаление воды и позволило сделать валы более глубокими, что позволило добывать больше угля. Принятие усовершенствований Джона Смитона к двигателю Ньюкомена, за которым последовали более эффективные паровые двигатели Джеймса Ватта 1770-х годов, снизило затраты на топливо для двигателей, что сделало шахты более прибыльными.
  • Паровозы были изобретены после появления паровых двигателей высокого давления, когда в 1800 году истек срок действия патента Бултона и Ватта. Общественные железные дороги с паровым тягом появились в 1825 году с Стоктонской и Дарлингтонской железной дороги. товаров и сырья теперь можно было доставлять как в города, так и на фабрики за небольшую часть стоимости перевозки на фургоне.
  • После появления парохода в Соединенных Штатах произошел невероятный рост перевозок товаров и людей, что сыграло ключевую роль в экспансии на запад.Пароход резко сократил время, затрачиваемое на транспортировку товаров, и позволил расширить специализацию. Пароход также имел решающее значение для облегчения внутренней работорговли. С появлением парохода возникла необходимость в улучшенной речной системе и инфраструктуре вдоль рек.
  • Паровые двигатели — особенно наглядный пример того, как изменения, принесенные индустриализацией, привели к еще большим изменениям в других областях. В то время как многие считают возможность увеличения мощности, генерируемой доминирующей выгодой, другие отдают предпочтение потенциалу агломерации.Паровые двигатели позволили легко работать, жить, производить, продавать, специализироваться и жизнеспособно расширяться, не беспокоясь о менее значительном присутствии водных путей.

Ключевые термины

Boulton and Watt
Ранняя британская инженерно-производственная фирма, занимавшаяся проектированием и производством морских и стационарных паровых двигателей. Основанная в английском Вест-Мидлендсе около Бирмингема в 1775 году в результате партнерства между английским производителем Мэтью Бултоном и шотландским инженером Джеймсом Ваттом, фирма сыграла важную роль в промышленной революции и превратилась в крупного производителя паровых двигателей в 19 веке. .
балочный двигатель
Тип паровой машины, в которой поворотная верхняя балка используется для приложения силы от вертикального поршня к вертикальному шатуну. Эта конфигурация с двигателем, непосредственно приводящим в действие насос, была впервые использована Томасом Ньюкоменом около 1705 года для удаления воды из шахт в Корнуолле.
паровой двигатель
Тепловая машина, которая выполняет механическую работу, используя пар в качестве рабочего тела.

Паровая машина была одной из важнейших технологий промышленной революции, хотя пар не заменил по важности гидроэнергетику в Великобритании до тех пор, пока после промышленной революции не было.От первого практичного двигателя атмосферного давления англичанина Томаса Савери (1698 г.) и атмосферного двигателя Томаса Ньюкомена (1712 г.) до крупных разработок шотландского изобретателя и инженера-механика Джеймса Ватта паровой двигатель стал использоваться во многих промышленных условиях. В 1775 году Ватт заключил партнерство по производству двигателей и инженеров с производителем Мэтью Бултоном, которое стало одним из самых важных предприятий промышленной революции и служило творческим техническим центром для большей части британской экономики.Партнеры решали технические проблемы и распространяли решения другим компаниям. Подобные фирмы делали то же самое в других отраслях и были особенно важны в станкостроении. Такое взаимодействие между компаниями сокращает время и расходы на исследования, которые каждый бизнес должен тратить на работу с собственными ресурсами. Технологические достижения промышленной революции произошли быстрее, потому что фирмы часто делились информацией, которую они могли использовать для создания новых технологий или продуктов.

Роторный двигатель

Ватта в музее Генри Форда В музее Генри Форда в Дирборне, штат Мичиган, находится роторный двигатель Ватта, изготовленный в 1788 году Чарльзом Саммерфилдом. Это полноценно работающий двигатель Бултона-Ватта. Примерно в 1930 году американский промышленник Генри Форд перевез двигатель в Дирборн.

От шахт до заводов паровые двигатели нашли множество применений в самых разных отраслях промышленности. Внедрение паровых двигателей улучшило производительность и технологии и позволило создать более компактные и лучшие двигатели.Примерно до 1800 года наиболее распространенным типом паровой машины был балочный двигатель, построенный как неотъемлемая часть каменного или кирпичного машинного зала, но вскоре появились различные модели автономных вращающихся двигателей (легко снимаемых, но не на колесах). разработан, например, движок стола. Примерно в начале 19-го века корнуоллский инженер Ричард Тревитик и американец Оливер Эванс начали конструировать неконденсирующиеся паровые двигатели с более высоким давлением и выбросом в атмосферу. После развития Тревитика стало возможным применение транспорта, и паровые двигатели нашли применение в лодках, железных дорогах, фермах и дорожных транспортных средствах.

Паровая машина была изобретена и усовершенствована для использования в шахтах. До появления паровой машины неглубокие колокольные ямы следовали за пластом угля вдоль поверхности и были заброшены по мере добычи угля. В других случаях, если геология была благоприятной, уголь добывался в штольне, вбитой в склон холма. На некоторых участках велась разработка шахтных стволов, но ограничивающим фактором была проблема удаления воды. Это можно было сделать, перетащив ведра с водой вверх по стволу или в туннель, проложенный в холме t.В любом случае воду нужно было сбрасывать в ручей или канаву на уровне, где она могла стекать под действием силы тяжести. Введение парового насоса Savery в 1698 году и паровой машины Ньюкомена в 1712 году значительно облегчило удаление воды и позволило сделать валы более глубокими, что позволило добывать больше угля. Эти разработки начались до промышленной революции, но внедрение усовершенствований Джона Смитона в двигатель Ньюкомена, за которыми последовали более эффективные паровые двигатели Джеймса Ватта 1770-х годов, снизило затраты на топливо для двигателей, что сделало шахты более прибыльными.

В начале промышленной революции внутренний транспорт осуществлялся по судоходным рекам и дорогам, а прибрежные суда использовались для перевозки тяжелых грузов по морю. Вагонные пути использовались для транспортировки угля в реки для дальнейшей отгрузки, но каналы еще не были широко построены. Животные обеспечивали всю движущую силу на суше, а паруса обеспечивали движущую силу на море. Первые конные железные дороги были введены в конце 18 века, а паровозы — в первые десятилетия 19 века.Паровозы были изобретены после появления паровых двигателей высокого давления, когда в 1800 году истек срок действия патента Бултона и Ватта. Двигатели высокого давления выбрасывали отработанный пар в атмосферу, избавляясь от конденсатора и охлаждающей воды. Некоторые из этих ранних локомотивов использовались в шахтах. Общественные железные дороги с паровым транспортом появились в 1825 году с Стоктонской и Дарлингтонской железной дороги. Использование паровых машин на железных дорогах оказалось необычным, поскольку теперь можно было доставлять большие объемы товаров и сырья в города и на фабрики.Поезда могут доставить их в отдаленные места за небольшую часть стоимости перевозки на фургоне.

В частности, в Соединенных Штатах внедрение и развитие парохода привело к огромным изменениям. До появления пароходов реки обычно использовались только для перевозки товаров с востока на запад и с севера на юг, поскольку бороться с течением было очень сложно и часто невозможно. Безмоторные лодки и плоты собирались вверх по течению для перевозки грузов вниз по течению и часто разбирались в конце пути, а остатки использовались для строительства домов и коммерческих зданий.После появления парохода в США произошел невероятный рост перевозок товаров и людей, что сыграло ключевую роль в экспансии на запад. Пароход резко сократил время, затрачиваемое на транспортировку товаров, и позволил расширить специализацию. Это также было критически важно для облегчения внутренней работорговли.

С появлением парохода возникла потребность в улучшенной речной системе. Естественная речная система создавала такие препятствия, как пороги, песчаные косы, мелководье и водопады. Чтобы преодолеть эти естественные препятствия, была построена сеть каналов, шлюзов и плотин.Это увеличило спрос на рабочую силу вдоль рек, что привело к колоссальному росту рабочих мест. Популяризация парохода также напрямую привела к росту угольной и страховой промышленности и спросу на ремонтные сооружения на реках. Кроме того, спрос на товары в целом увеличился, поскольку пароход сделал перевозки в новые места одновременно широко распространенными и эффективными.

1920 Пароход на реке Юкон недалеко от Уайтхорса, Коллекция Фрэнка Дж. Карпентера, Библиотека Конгресса США.

До появления парохода переход из Нового Орлеана в Луисвилл занимал от трех до четырех месяцев, в среднем двадцать миль в день. На пароходе это время резко сократилось: продолжительность плавания составляла от двадцати пяти до тридцати пяти дней. Это было особенно выгодно фермерам, поскольку их урожай теперь можно было перевозить в другое место для продажи.

Паровые двигатели — особенно наглядный пример того, как изменения, принесенные индустриализацией, привели к еще большим изменениям в других областях.Энергия воды, предшествовавшая мировому источнику энергии, продолжала оставаться важным источником даже во время пика популярности паровых машин. Однако паровая машина дала много новых преимуществ. В то время как многие считают возможность увеличения генерируемой электроэнергии основным преимуществом (средняя мощность паровых мельниц в лошадиных силах в четыре раза превышает мощность водяных мельниц), другие отдают предпочтение возможности агломерации. Паровые двигатели позволили легко работать, жить, производить, продавать, специализироваться и жизнеспособно расширяться, не беспокоясь о менее значительном присутствии водных путей.Города и поселки теперь строились вокруг заводов, где паровые двигатели служили основой средств к существованию для многих горожан. Содействуя агломерации людей, были созданы успешные местные рынки. Города быстро росли, а качество жизни в конечном итоге повышалось по мере создания инфраструктуры. Можно было производить более тонкие товары, поскольку приобретение материалов становилось менее трудным и дорогим. Прямая местная конкуренция привела к более высокой степени специализации, а рабочая сила и капитал были в большом количестве.Города, работающие на паровой тяге, способствовали росту как в местном, так и в национальном масштабе.

Атрибуции

  • Распространение энергии пара

Паровой двигатель | Encyclopedia.com

История

Принцип работы паровой машины

Ресурсы

Паровая машина — это машина, которая преобразует тепловую энергию пара в механическую с помощью поршня, движущегося в цилиндре. Как двигатель внешнего сгорания — поскольку он сжигает свое топливо вне двигателя, паровой двигатель передает свой пар в цилиндр, где пар затем толкает поршень вперед и назад.Именно с этим движением поршня двигатель может выполнять механическую работу. Паровая машина была основным источником энергии в ходе промышленной революции (которая началась в Англии в восемнадцатом веке) и доминировала в промышленности и транспорте в течение 150 лет. Это все еще полезно сегодня в определенных ситуациях и во многих развивающихся странах.

Самыми ранними известными паровыми двигателями были новинки, созданные греческим инженером и математиком Героем (Героном) Александрийским (ок. 10–70), жившим в первом веке нашей эры.Его самое известное изобретение было названо элиопилом. Это изобретение представляло собой небольшую полую сферу, к которой были прикреплены две изогнутые трубки. Сфера была прикреплена к котлу, производившему пар. Когда пар выходил из полых трубок сферы, сама сфера начинала кружиться и вращаться. Герой и несколько других греков разработали множество других паровых устройств, таких как паровой орган и автоматические двери, но всегда в контексте игривости и, по-видимому, без какого-либо интереса к использованию пара на практике.Тем не менее, их работа установила принцип силы пара, и их игровые устройства были реальной демонстрацией преобразования энергии пара в какое-то движение.

Хотя греки установили принцип паровой энергии, он игнорировался более 1500 лет до конца 1600-х годов в Европе. В течение этого длительного периода основными источниками энергии были, в первую очередь, сила мускулов человека или тягловые животные, а затем энергия ветра и воды. Ветряные мельницы и водяные колеса подходили для медленных повторяющихся работ, таких как измельчение кукурузы, при которой отключение электроэнергии не имело особых последствий.Однако для некоторых работ, таких как откачка воды из шахты, источник энергии, который мог отключиться в любой момент, не всегда был удовлетворительным. Фактически, сама глубина английских шахт подтолкнула инженеров к поиску насосов, которые были бы быстрее старых водяных насосов. К середине шестнадцатого века работа над воздушными насосами установила представление о поршне, работающем в цилиндре, и примерно в 1680 году французский физик Дени Папен (1647–1712) налил немного воды на дно трубы, нагрел ее, преобразовал он превратился в пар, и увидел, что расширенный пар с силой толкает и перемещает поршень прямо перед ним.Когда трубка остыла, поршень вернулся в исходное положение. Хотя Папену было хорошо известно, что он создал двигатель, который в конечном итоге мог работать, его отпугнули вполне реальные механические трудности того времени, и он решил работать в меньшем масштабе, создав первую в мире скороварку.

Вслед за Папином английский военный инженер Томас Савери (около 1650–1715 гг.) Построил то, что многие считают первым практическим паровым двигателем. В отличие от системы Папена, у этой машины не было поршня, поскольку Савери хотел только черпать воду из угольных шахт глубоко под землей.Зная, что он может использовать пар для создания вакуума в сосуде, он соединил такой сосуд с трубкой, ведущей в воду внизу. Затем вакуум всасывал воду в трубку и выдувал ее под давлением пара. Систему Savery назвали «Друг шахтера», поскольку она поднимала воду из шахт с помощью всасывания, производимой за счет конденсации пара. Несколько лет спустя английский инженер и партнер Savery Томас Ньюкомен (1663–1729) усовершенствовал паровой насос, повторно установив поршень. К 1712 году он построил двигатель, который использовал пар атмосферного давления (обычная кипящая вода), и его было довольно легко построить.Его поршневой двигатель был очень надежен и стал широко использоваться в Англии примерно в 1725 году. Его машина была названа балочным двигателем, потому что наверху у него был огромный качающийся рычаг или поперечный рычаг, движение которого передавало мощность от единственного цилиндра двигателя к двигателю. Помпа.

Понимание того, как работает двигатель Ньюкомена, дает представление обо всех более поздних паровых двигателях. Во-первых, вся машина находилась в машинном отделении высотой около трех этажей, из верхней стены которого торчала длинная дубовая балка, которая могла качаться вверх и вниз.Дом был построен сбоку от шахты. Внизу вала находился водяной насос, который соединялся с двигателем длинной штангой насоса. Под балкой внутри дома находился длинный латунный цилиндр, который находился на кирпичном котле. Котел питался углем и подавал пар. Внутри цилиндра находился поршень, который мог скользить вверх и вниз и был соединен с балкой наверху. Двигатель всегда запускался с поднятым поршнем. Затем пар заполнил цилиндр из открытого клапана.При заполнении цилиндр опрыскивался водой, в результате чего пар внутри конденсировался в воду и создавал частичный вакуум. В этом изобретении давление наружного воздуха вынудило бы поршень опускаться, который раскачивал балку, поднимал штоки насоса и всасывал около 12 галлонов (45 л) воды. Затем поршень вернулся в исходное положение (вверх) в цилиндре, и процесс был повторен. Помимо того, что двигатель Ньюкомена назывался лучевым двигателем, его также называли атмосферным двигателем, поскольку он использовал давление воздуха для перемещения поршня (вниз).

Самое важное усовершенствование в конструкции парового двигателя было внесено шотландским инженером Джеймсом Ваттом (1736–1819). В 1763 году Ватта попросили отремонтировать двигатель Ньюкомена, и он был поражен тем, что он считал его неэффективным. Он намеревался улучшить его характеристики и к 1769 году пришел к выводу, что если пар конденсируется отдельно от цилиндра, последний всегда можно поддерживать горячим. В том же году он представил паровой двигатель с отдельным конденсатором. Поскольку это позволяло разделить процессы нагрева и охлаждения, его машина могла работать постоянно без длительных пауз в каждом цикле для повторного нагрева цилиндра.Ватт продолжал улучшать свой двигатель и сделал три очень важных дополнения. Во-первых, он сделал его двойным, позволив пару входить попеременно с обеих сторон поршня. Это позволяло двигателю работать быстро и передавать мощность как при нижнем, так и при восходящем ходе поршня. Во-вторых, он разработал солнечно-планетарную передачу, которая могла переводить возвратно-поступательное движение луча во вращательное движение. В-третьих, он добавил центробежный регулятор, который поддерживал постоянную скорость двигателя, несмотря на меняющиеся нагрузки.Это в высшей степени инновационное устройство знаменует собой ранние истоки автоматизации, поскольку Ватт создал систему, которая, по сути, была саморегулирующейся. Ватт также изобрел манометр, который добавил к своему двигателю. К 1790 году усовершенствованные паровые машины Ватта стали мощным и надежным источником энергии, который можно было разместить практически где угодно. Это означало, что фабрики больше не нужно было располагать рядом с источниками воды, а можно было строить ближе как к их сырью, так и к транспортным системам. Больше всего на свете паровая машина Ватта ускорила промышленную революцию как в Англии, так и во всем мире.

Паровая машина Ватта, однако, не была идеальной и имела одно существенное ограничение; он использовал пар под низким давлением. Пар высокого давления означал большую мощность для двигателей меньшего размера, но также означал крайнюю опасность, поскольку взрывы плохо сделанных котлов были обычным явлением. Первым, кто продемонстрировал реальный успех, был английский изобретатель Ричард Тревитик (1771–1833). К концу восемнадцатого века методы металлургии совершенствовались, и Тревитик считал, что сможет построить систему, которая будет обрабатывать пар под высоким давлением.К 1803 году Тревитик построил мощный двигатель высокого давления, которым он приводил в движение поезд. Его технические новшества были поистине замечательными, но двигатели высокого давления заработали в Англии такую ​​плохую репутацию, что пройдет двадцать лет, прежде чем английский изобретатель Джордж Стефенсон (1781–1848) докажет свою ценность с собственными локомотивами.

Однако в Соединенных Штатах было мало предубеждений против мощности пара или почти ничего не знали о ней. К концу восемнадцатого века Эванс начал работу над паровой машиной высокого давления, которую он мог использовать в качестве стационарного двигателя для промышленных целей, а также для наземного и водного транспорта.К 1801 году он построил стационарный двигатель, который использовал для дробления известняка. Его главная инновация в области высокого давления разместила цилиндр и коленчатый вал на одном конце балки, а не на противоположных концах. Это позволило ему использовать гораздо более легкий луч.

За эти годы компания Evans построила около 50 паровых двигателей, которые использовались не только на заводах, но и для привода землеройных машин-амфибий. Пар под высоким давлением создавал эту странно выглядящую шалость, представлявшую собой земснаряд, который мог двигаться как по суше, так и по воде.Это был первый дорожный транспорт с двигателем, который работал в Соединенных Штатах.

Несмотря на упорный труд и настоящий гений Эванса, его новаторские усилия в области Steam при его жизни не увенчались успехом. Производители часто встречали его безразличие или простое нежелание менять свои старые методы и переходить на пар. Его использование пара для движения по суше сдерживалось плохими дорогами, личным интересом к лошадям и ужасно неадекватными материалами. После Эванса пар высокого давления стал широко использоваться в Америке, в отличие от Англии, где замена двигателей низкого давления Ватта потребовала много времени.Но, тем не менее, улучшения были внесены, и железо в конечном итоге заменило дерево в конструкции двигателей, а горизонтальные двигатели стали даже более эффективными, чем старые вертикальные.

На протяжении всего процесса разработки и усовершенствования паровой машины никто не знал, что за ней стоит наука. Вся эта работа была выполнена на эмпирической основе без ссылки на какую-либо теорию. Лишь в 1824 году эта ситуация изменилась с публикацией книги « Reflexions sur La Puissance Motrice du Feu » французского физика Николя Леонарда Сади Карно (1796–1832).В своей книге О движущей силе огня Карно основал науку о термодинамике (или тепловом движении) и был первым, кто рассмотрел количественно способ связи тепла и работы. Определяя работу как «подъем веса на высоту», он попытался определить, насколько эффективен или сколько работы может произвести двигатель Ватта. Карно смог доказать, что существует максимальный теоретический предел эффективности любого двигателя, и что это зависит от разницы температур в двигателе.Он показал, что для обеспечения высокого КПД пар должен проходить через широкий диапазон температур, поскольку он расширяется внутри двигателя. Наивысшая эффективность достигается за счет использования низкой температуры конденсатора и высокого давления в котле. Пар был успешно адаптирован для работы на лодках в 1802 году и на железных дорогах в 1829 году. Позже некоторые из первых автомобилей приводились в движение паром, а в 1880-х годах английский инженер Чарльз А. Парсонс (1854–1931) произвел первую паровую турбину. Эта мощная и высокоэффективная турбина могла вырабатывать не только механическую, но и электрическую энергию.К 1900 году паровая машина превратилась в очень сложный и мощный двигатель, который приводил в движение огромные корабли в океанах и приводил в действие турбогенераторы, снабжавшие электричеством.

Когда-то доминирующим источником энергии, паровые двигатели со временем потеряли свою популярность, поскольку стали доступны другие источники энергии. Хотя в период с 1897 по 1927 год в Соединенных Штатах было произведено более 60 000 паровых машин, паровая машина в конечном итоге дала

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Конденсатор — инструмент для сжатия воздуха или газов.

Цилиндр — камера двигателя, в которой движется поршень.

Регулятор — механическое регулирующее устройство, которое работает автоматически и позволяет саморегулировать скорость двигателя.

Поршень — скользящая деталь, которая перемещается или движется против давления жидкости внутри цилиндрического сосуда или камеры.

путь к двигателю внутреннего сгорания для приведения в движение автомобиля. Сегодня интерес к пару в некоторой степени возродился, поскольку усовершенствования делают его более эффективным, а низкий уровень загрязнения — более привлекательным.

См. Также Дизельный двигатель; Реактивный двигатель.

КНИГИ

Хиндл, Брук и Стивен Любар. Двигатели перемен. Вашингтон: Smithsonian Institution Press, 1986.

Lohani, Ashwani. Курящие красавицы: паровозы мира. Нью-Дели, Индия: Дерево мудрости, 2004.

Ратленд, Джонатан. Эпоха Steam. New York: Random House, 1987.

OTHER

History Resources, University of Rochester. «Рост парового двигателя». (по состоянию на 29 октября 2006 г.).

Леонард К. Бруно

Паровой двигатель: определение, изобретение и история — видео и стенограмма урока

Изобретение и ранняя история

Изобретение и усовершенствование паровых двигателей сыграло центральную роль в развитии промышленной революции в конце 1700-х — начале 1800-х годов в Англии, Европе и Северной Америке.Промышленная революция была периодом стремительных инноваций в промышленности, транспорте и технологиях, которые в значительной степени подпитывались углем и паром. Многие успехи, достигнутые во время промышленной революции, были достигнуты благодаря паровой машине. Но как впервые появились паровые машины?

Самые ранние версии паровых машин использовались для откачки воды из угольных шахт в Англии. Насос, приводимый в действие паровым двигателем, находился наверху шахты и сжигал доступный уголь для выработки энергии, необходимой для удаления воды из глубины шахты. Томас Ньюкомен изобрел первый успешный двигатель в 1712 году в Англии, что значительно увеличило добычу полезных ископаемых. Однако двигатель Ньюкомена был неэффективен и мог использоваться только вблизи угольных шахт, где угля было много и он был достаточно дешевым для работы двигателя. Вскоре стало понятно, что для более широкого использования паровых двигателей их необходимо улучшать.

Следующее крупное достижение в паровых двигателях произошло в 1765 году, когда Джеймс Ватт представил усовершенствованный паровой двигатель, который был более мощным и более эффективным, чем предыдущие двигатели, используемые для перекачивания.Самым важным нововведением Ватта было то, что в его двигателе для привода колеса использовался поршень, а не насос. Такая конструкция открыла дверь для промышленной революции, поскольку теперь паровые двигатели можно было использовать в самых разных областях. К началу 1800-х годов паровые двигатели были усовершенствованы другими изобретателями, и они были достаточно маленькими и достаточно эффективными, чтобы приводить в движение поезда, лодки и целые фабрики.

Паровые двигатели и транспорт

Говоря о промышленной революции, вероятно, нет лучшего символа промышленного и технического прогресса, чем паровой поезд.Первые паровые поезда были довольно медленными и неэффективными и использовались только для перевозки угля и железа между шахтами и заводами. Первый из этих паровозов появился в Уэльсе только в 1804 году. Однако к 1825 году в Англии была открыта первая железнодорожная линия общего пользования, и вскоре по ней стали перевозиться как промышленные грузы, так и пассажиры. Вскоре после этого железнодорожные сети распространились и соединили большинство крупных промышленных и населенных центров Англии и Северо-Западной Европы.Поезда оказали огромное влияние на улучшение промышленного производства и ускорение промышленной революции, поскольку поезда могли перевозить большие и тяжелые грузы на большие расстояния с минимальными затратами.

По мере того, как паровые машины становились более эффективными, их можно было размещать на кораблях. Самой большой проблемой при использовании энергии пара на море было ограниченное количество угля, которое можно было взять на борт в качестве топлива. Были предприняты попытки создания многих ранних версий паровых кораблей, некоторые даже использовали первые двигатели Ньюкомена в конце 1700-х годов.Однако только в первом десятилетии девятнадцатого века паровые корабли стали осуществимым предприятием. Однако к середине 1800-х годов пароходы были в изобилии в реках и гаванях США, Англии и Европы. Одним из величайших преимуществ пароходов было то, что они могли плыть туда, куда не могли плыть корабли, а именно далеко вверх по рекам и против ветра на море. Пароходы стали ключевым компонентом как торговли, так и войны в девятнадцатом веке.

Паровые двигатели и завод

Паровые двигатели сыграли важную роль в управлении заводами в период промышленной революции.Паровая машина использовалась для питания множества машин, что позволяло массовое производство потребительских материалов. До промышленной революции люди производили изделия вручную в своих домах или в мастерских. С появлением паровой машины производство товаров народного потребления можно было механизировать и значительно повысить эффективность. Однако из-за того, что паровые машины были настолько большими и дорогими в использовании и обслуживании, работу пришлось перенести из дома в центральное здание или на завод.

В первую очередь промышленная революция была сосредоточена на текстильном производстве в Англии. Паровые двигатели приводили в движение гигантские ткацкие станки и прядильщики, которые производили во много раз больше ткани, чем отдельные ткачи могли бы когда-либо сделать. К середине 1800-х годов Англия стала ведущим в мире производителем хлопчатобумажных тканей, а такие города, как Манчестер, превратились в ведущие промышленные центры.

Краткое содержание урока

В течение 1700-х и начала 1800-х годов многие версии паровой машины были представлены в Англии, Европе и США.Первая жизнеспособная паровая машина была представлена ​​в 1712 году и использовалась для откачки воды из шахт. Паровые двигатели в основном использовали уголь в качестве источника топлива и могли генерировать гораздо больше энергии, чем люди или животные. По мере того как паровые двигатели становились все более и более эффективными, они использовались для питания поездов и кораблей. К началу 1800-х годов паровые машины запустили промышленную революцию, работая и как источник заводской энергии, и как движущая сила транспорта.

№ 69: Паровые двигатели в Англии

Сегодня давайте посмотрим на паровые машины в
Англия восемнадцатого века.Университет
Инженерный колледж Хьюстона представляет это
сериал о машинах, которые делают наши
цивилизация бежит, а люди, чья изобретательность
создал их.

Паровые двигатели были английскими
подарок миру в восемнадцатом веке. Томас
Савери начал все это со своего парового насоса в 1698 году.
последовала первая настоящая пара Томаса Ньюкомена
двигатель 1711.Когда Джеймс Ватт продал свой первый
двигателя в 1769 году, паровые двигатели существовали около
семьдесят лет. Их было построено почти 600.

Что сделал Ватт, так это внесение улучшений, которые оставили
паровые машины в четыре раза эффективнее. Его первый
двигатели выдают всего около шести лошадиных сил — не
намного больше, чем первые двигатели Newcomen — но
они были меньше и ели гораздо меньше угля.А также
менее чем за 20 лет он увеличил объем производства до
целых 190 лошадиных сил.

В те времена 190 лошадиных сил ни в коем случае не подходили
под капотом авто. Эти ранние двигатели были
громадный. Цилиндры старых двигателей Newcomen
были от двух до десяти футов в диаметре. Ньюкомен
Двигатель имел двухэтажную конструкцию.Двигатели Ватта
были более компактными, но их цилиндры все еще оставались
от полутора до пяти футов в диаметре.

Историки Канефски и Роби говорят нам, что как хорошо
как бы то ни было, двигатели Ватта не преобладали
производство. К концу века более 2000
паровые машины были построены в Англии, и меньше
более 500 из них были двигателями Ватта.

Собственно, паровые машины так и не стали главным
источник энергии в восемнадцатом веке. Большинство
энергия по-прежнему исходила от водяных колес и
ветряные мельницы. Паровые заводы никогда не производили
более нескольких сотен лошадиных сил в год.
Но происходили две вещи: выбрана мощность пара.
поднимать те специализированные задачи, которые были абсолютно
необходим для промышленной революции — как
выкачивание воды из шахт, чтобы мы могли
уголь и металлы нам были нужны.И сила пара была
основа для тяжелой энергетики, которая так
изменил жизнь девятнадцатого века.

К 1800 г. суммарная мощность всех паровых
когда-либо построенные двигатели были примерно такими же, как у одного из наших
большие дизельные двигатели сегодня. Они не изменили
Английская деревня в ночное время. Но они были
преследующая лошадь величайшей революции в мире
когда-либо видел — агентов изменений, которые так далеко
превзошли все, о чем думали их создатели
из.

Я Джон Линхард из Хьюстонского университета,
где нас интересуют изобретательные умы
Работа.

(Музыкальная тема)


Канефски Дж., Роби Дж. Паровые двигатели в
Британия XVIII века: количественная оценка,
Технологии и культура , Vol.21, No. 2, апрель, г.
1980, стр. 161-186.

Этот эпизод был сильно переработан как эпизод 1440.


Из Паровые двигатели знакомо
Разъяснен
, 1836

Паровой насос Savery’s 1698


Из 1832 г. Эдинбург
энциклопедия
, 1836 г.

Атмосферный паровой двигатель Ньюкомена

В этом месяце в истории физики

Тем не менее, дизайн Savery вдохновил более поздних инженеров на разработку улучшенных версий.Одним из таких людей был кузнец по имени Томас Ньюкомен, которого Савери нанял для изготовления собственного двигателя. Он позволил кузнецу выковать копию машины для собственного исследования на заднем дворе. Ньюкомен изобрел атмосферный паровой двигатель, который использовал (как следует из названия) атмосферное давление для закачки пара в цилиндр. Воздействие холодной воды затем привело к конденсации пара и созданию вакуума внутри цилиндра, в результате чего давление привело в движение поршень. Он и Джон Калли построили рабочий прототип в 1712 году и использовали его для откачки шахты, затопленной водой.

Savery имел настолько широкий патент на паровой двигатель, а именно на использование поверхностной конденсации, что он был указан как соавтор патента на атмосферный паровой двигатель, хотя двигатель Ньюкомена показал значительно улучшенные характеристики, значительные механические отличия, в нем не было необходимости. для давления пара, а вакуум использовался иначе. Так что у Ньюкомена не было иного выбора, кроме как начать с ним бизнес, продавая свой собственный превосходный дизайн под патентом Савери. Срок действия патента истек в 1733 году, через четыре года после смерти Ньюкомена (Савери умер в 1717 году).Сегодня компания Savery в Соединенном Королевстве продолжает производство ряда электрогидравлических систем.

Конструкция была достаточно хороша, чтобы доминировать в горнодобывающей промышленности на протяжении десятилетий, а также использовалась для осушения заболоченных территорий, но она все еще страдала от чрезмерного использования пара, поскольку насосы приходилось охлаждать после каждого хода, а затем повторно нагревать. Полный потенциал паровой машины не будет реализован в ближайшие 50 лет. Джеймсу Ватту, производителю инструментов из Университета Глазго в Шотландии, было поручено решить проблемы с паровым двигателем Ньюкомена.

Ватт понял во время воскресной прогулки в 1765 году, что он может конденсировать пар без охлаждения цилиндра, используя отдельный конденсатор. Уже на следующий день он протестировал эту концепцию в своей лаборатории, построив импровизированный поршень и конденсатор из латунного шприца. Это сработало, хотя прошло еще 11 лет, прежде чем Уатт получил рабочий прототип. Его устройство вскоре стало самой популярной конструкцией паровых двигателей в 18 веке — как раз вовремя, чтобы способствовать промышленной революции.Ваттная единица мощности названа в его честь.

Дополнительная литература

Hulse, D.K. 1999. Ранняя разработка паровой машины . Лимингтон-Спа, Великобритания: TEE Publishing.

Марсден, Б. 2002. Идеальный двигатель Ватт . Нью-Йорк: издательство Колумбийского университета.

Savery, T. 1827. Друг шахтера: или двигатель для подъема воды . Лондон: С. Крауч.

Паровоз, промышленная революция и уголь — Уголь

  • Древние коренные жители превращают уголь, обнаруженный в пластах в предгорьях и горных районах, в чучела.

    На большинстве чучел изображены бизоны, обычно коровы, с высунутыми языками, что указывает либо на бег, либо на рождение ребенка. Все образцы были повреждены вспашкой, но по-прежнему являются замечательными и точными анатомическими репродукциями бизонов.
    Источник: Королевский музей Альберты

  • Присутствие угля в Альберте впервые было обнаружено европейским исследователем.

    В записи Питера Фидлера от 12 февраля 1793 года «Дневник путешествия по земле от Букингемского дома до Скалистых гор в 1792 и 3 годах» Фидлер описывает свое открытие угля.
    Источник: Архив компании Гудзонова залива, Архив Манитобы, E.3-2 fo.30

  • Первая промышленная угольная шахта начинает работу недалеко от современного Летбриджа, Альберта.

    Шахта Николаса Шерана, 1881 г.
    Источник: Glenbow Archives, NA-1948-2

  • Первый крупномасштабный промышленный рудник начинает добычу в Альберте.

    Вход в штольню № 1 Галта в 1885 году возле современного Летбриджа; Сэр Александр Галт основывает шахту для разработки богатых месторождений угля в регионе. В том же году Галт основывает North Western Coal and Navigation Company для поставки угля на Канадскую тихоокеанскую железную дорогу.
    Источник: Архивы Гленбоу, NA-3188-43

    .

  • Начало добычи угля в районе перевала Кроуснест в провинции Альберта.

    Вид на международную угольную и коксохимическую компанию в Коулмане на перевале Кроуснест, ок. 1912 год, через одиннадцать лет после начала производства; регион дает большие объемы промышленного энергетического угля.
    Источник: Изображение любезно предоставлено Peel’s Prairie Provinces, цифровой инициативой Библиотек Университета Альберты, PC003325

  • Шахты Coal Branch открыты к юго-западу от Эдсона, Альберта.

    Станция Маунтин-Парк, Маунтин-Парк, Альберта, ок. 1920-1923; мелкомасштабная добыча началась в Угольном отделении около 1909 года, но после 1910 года прибытие железной дороги открыло регион для крупномасштабной добычи полезных ископаемых. Маунтин-Парк, похоже, был первым крупным поселением, которое выросло, и к началу 1920-х годов его население составляло около 330 человек.

    Источник: Провинциальные архивы Альберты, CL26

    .

  • Начало добычи на первой крупной коммерческой шахте в Драмхеллер.

    Лошади тянут под землей деревянные вагонетки с углем на шахте Ньюкасла в 1914 году, через три года после открытия Ньюкасла в Драмхеллер.
    Источник: Провинциальные архивы Альберты, A6152

    .

  • Самая смертоносная катастрофа на угольной шахте в Альберте произошла в Хиллкресте, Альберта.

    Первоначальный взрыв газа вызывает более крупный взрыв угольной пыли, в результате чего погибло 189 горняков.Первоначальная оценка погибших, опубликованная 19 июня 1914 года в газете Edmonton Capital , была позже пересмотрена.
    Источник: Изображение любезно предоставлено Peel’s Prairie Provinces, цифровой инициативой Библиотек Университета Альберты, Ar00113

  • Стоимость жизни повышается на 65% с начала Первой мировой войны в 1914 году, что способствовало волнениям среди рабочих угольной промышленности и усилению активности профсоюзов.

    забастовщиков из «Единого большого союза» (OBU) в Драмхеллер, Альберта, в 1919 году; профсоюз создается после того, как рабочие вышли из профсоюза Объединенной ассоциации горняков. Майнеры обращаются к OBU из-за углубляющегося экономического кризиса.
    Источник: Архивы Гленбоу, NA-2513-1

    .

  • Провинция разделена на тридцать два угледобывающих района, поскольку промышленность широко расширяется.

    Рудник Ньюкасл в горнодобывающем районе Драмхеллер после десяти лет расширения, 1921 г .; Драмхеллер — один из тридцати двух округов, созданных для облегчения отслеживания быстрорастущих разработок, проверок и требований инфраструктуры.
    Источник: Провинциальные архивы Альберты, A6081

    .

  • Вторая мировая война начинает возрождать экономику и угольную промышленность Альберты, которые пришли в упадок во время Великой депрессии.

    Вид на быстро развивающуюся компанию International Coal and Coke Company Ltd. в Коулмане, ок. 1945; Повышенный спрос на энергетический уголь в годы войны привел к увеличению производства в отрасли.
    Источник: Архивы Гленбоу, NC-54-2930

    .

  • Открытие крупного месторождения нефти в Ледуке, Альберта, предвещает снижение добычи угля в провинции.

    22 февраля 1947 года в выпуске The Western Examiner объявляется об открытии Imperial Leduc No.1 нефтяная скважина как рождение нового нефтяного месторождения Альберты. В течение десятилетия после открытия 1947 года многие шахты закрываются, а большинство угольных городов значительно приходит в упадок.
    Источник: Архивы Гленбоу, NA-789-80

    .

  • В провинции Альберта возле озера Вабамун начинается крупномасштабная разработка месторождений топлива для большой тепловой электростанции.

    Тяжелый грузовик, перевозящий уголь на открытой горной выработке Вабамун возле электростанции ТрансАлта, демонстрирует передовую механизацию, которая стимулировала модернизацию угольной промышленности Альберты в 1960-х годах.
    Источник: Провинциальные архивы Альберты, gr1989.0516.1088 # 1

    .

  • Закрывается последняя шахта в долине реки Эдмонтон.

    Шахта Уайтмуд Крик в долине реки Эдмонтон в 1968 году; Эта операция — последняя из угольных шахт Эдмонтона, закрытая в 1970 году. В настоящее время шахта по-прежнему использует лошадей для перевозки угля к месту открытия.
    Источник: Архивы города Эдмонтон, EA-20-4998

    .

  • Шахты Drumheller Valley и Canmore закрываются после десятилетий эксплуатации.

    Рудник Атлас в Драмхеллер прекращает производство в 1979 году и официально закрывается в 1984 году. Это большое сооружение является последним деревянным стаканом, сохранившимся в Канаде. Шахта является провинциальным историческим ресурсом, национальным историческим памятником Канады и одной из главных достопримечательностей региона.
    Источник: любезно предоставлено Сью Сабровски и Королевским музеем палеонтологии Тиррелла

  • Добыча около Форестбурга прекращается по прошествии более семидесяти лет.

    Списанная лопата для вскрышных работ Marion 360 на руднике «Дипломат» недалеко от Форестбурга, Альберта; интерпретируемый сайт — это провинциальный исторический ресурс и единственный в Канаде музей открытой добычи угля. Для крупномасштабных открытых горных работ, проводимых около Форестбурга, требуется массивное оборудование, такое как Marion 360.
    Источник: Diplomat Mine Interpretive Site

  • Угольная электростанция Вабамун выведена из эксплуатации и снесена после почти пятидесяти лет эксплуатации.

  • Оставьте комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *