Паровые двигатели доклад: Паровой двигатель создали три века назад — он изменил мир сильнее, чем смартфоны и интернет

Паровые двигатели и их применение :: Класс!ная физика

Считается, что идея использования силы пара для превращения ее в энергию движения принадлежит Герону Александрийскому, жившему в 1 веке нашей эры и создавшему эолипил — «шар Эола».

Это был металлический шар, вращающийся под давлением пара. К сожалению движущая сила нагретого воздуха и водяного пара использовалась здесь только лишь для демонстрации забавной игрушки. Герон часто использовал энергию пара в своих изобретениях: для реализации раздвижных автоматических дверей в храмах, двигающих руками статуй богов и так далее. Он оставил много чертежей, по которым можно собрать реально действующие механизмы. Его изобретения, опередившие свое время, смогли по достоинству оценить лишь в средневековье.

Интересно, что  в середине XVIII столетия эолипил «переизобрел» венгерский ученый Янош Сегнер, от которого оно и получило свое имя «сегнерово колесо».

Понятно, что такое колесо вращается под действием реактивной силы потока пара, выбрасываемого из загнутых трубок-сопел.

Средневековая Европа стала собирать и осваивать технические изобретения и новинки со всех стран: Индии, Китая, Византии. XVIII век считается веком покорения пара. Результаты опытов с атмосферным давлением Торричелли и Отто Герике натолкнули ученых на мысль, что силу атмосферного давления можно использовать для производства механической работы.

Паровая машина Дени Папена.

Дени Папен был ассистентом у Гюйгенса, а с 1688 г. профессором математики в Марбургском университете. У него возникла идея использовать для атмосферного двигателя форму полого цилиндра с движущимся в нем поршнем . Перед Папеном стояла задача заставить поршень совершать работу силой атмосферного давления. В 1690 г. был создан принципиально новый проект парового двигателя.

Вода в цилиндре при нагревании превращалась в пар и двигала поршень вверх. Через специальный клапан пар выталкивал воздух, а при конденсации пара создавалось разреженное пространство; наружное давление двигало поршень вниз. Опускаясь, поршень тянул за собой веревку с грузом.
Папен ставил цилиндр машины вертикально потому, что цилиндр-клапан не может в ином положении выполнять свою функцию. Двигатель Папена полезную работу выполнял плохо, так как не мог осуществить непрерывное действие. Чтобы заставить поршень поднимать груз, необходимо было манипулировать стержнем-клапаном и стопором, перемещать источник пламени и охлаждать цилиндр водой. Долгое время Папен продолжал трудиться над усовершенствованием своего изобретения..

Уже в 1707 г. он предложил новый, усложненный вариант парового двигателя.

Паровая машина Томаса Севери.

Совершенствование пароатмосферных машин продолжил Томас Севери. В 1698 году Томас Севери изобрел паровой насос для откачки воды из шахт. Его «друг рудокопов» работал без поршня. Всасывание воды происходило путем конденсации пара и создания разреженного пространства над уровнем воды в сосуде. Севери отделил котел от сосуда, где производилась конденсация. Эта паровая машина обладала низкой экономичностью, но все-таки нашла широкое применение.
Впервые паровая машина Севери начала работать в России. Она была заказана в Англии для Петра Первого. Машина поднимала воду на высоту 3 м от поверхности земли.Производительность ее была 3 бочки в минуту. Эта машина Севери качала воду из Фонтанки для фонтанов в Летнем саду в Санкт-Петербурге.

Паровая машина Т. Ньюкомена.

В 1705 году механик Томас Ньюкомен получил патент на изобретенную им тепловую машину.. Паровой насос Ньюкомена начали использовать в Англии для откачки воды из шахт.. Главной деталью его был поршень, уравновешенный грузом и двигавшийся в большом вертикальном цилиндре (2). Давление пара, подаваемого в цилиндр из котла (1), поднимало поршень. Впрыскивание холодной воды из резервуара (5) осаждало пар и создавало в цилиндре вакуум. Атмосферное давление опускало поршень вниз. Охлаждающая вода и сконденсированный пар выпускались из цилиндра по трубе (6), а излишний пар из котла — через предохранительный клапан (7).

После этого двигатель вновь был готов к следующему впрыскиванию пара. Основной недостаток машины Ньюкомена состоял в том, что рабочий цилиндр в ней являлся в то же время и конденсатором. Из-за этого приходилось поочередно то охлаждать, то нагревать цилиндр, и расход топлива оказывался очень велик.

Последующие изобретатели внесли много усовершенствований в насос Ньюкомена. Но принципиальная схема машины Ньюкомена оставалась неизменна на протяжении 50 лет.

Паровой двигатель Джеймса Уатта.

В 1765 году английский механик Джеймс Уатт создает паровой двигатель. В 1763-1764 годах ему пришлось чинить принадлежавший университету образец машины Ньюкомена. Уатт изготовил небольшую ее модель и принялся изучать ее действие. Уатту сразу стало ясно, что для более экономичной работы двигателя целесообразнее держать цилиндр постоянно нагретым. В 1768 году на основе этой модели на шахте горнозаводчика Ребука была построена большая машина Уатта, на изобретение которой он получил в 1769 году свой первый патент. Самым принципиальным и важным в его изобретении было разделение парового цилиндра и конденсатора, благодаря чему не затрачивалась энергия на постоянный разогрев цилиндра. Машина стала более экономичной. Ее КПД увеличился.

С 1776 года началось фабричное производство паровых машин. В машину 1776 года по сравнению с конструкцией 1765 года было внесено несколько принципиальных улучшений. Поршень помещался внутри цилиндра, окруженный паровым кожухом. Кожух сверху был закрыт, а цилиндр — открыт. Пар поступал в цилиндр из котла по боковой трубе. Цилиндр соединялся с конденсатором трубой, снабженной паровыпускным клапаном. Выше этого клапана был размещен еще один уравновешивающий клапан.

Однако машина совершала только одно рабочее движение, работала рывками и потому могла использоваться только как насос. Чтобы паровая машина могла приводить в действие другие машины, необходимо было, чтобы она создавала равномерное круговое движение. Такой двигатель двойного действия был разработан Уаттом в 1782 году. Огромных усилий потребовало от Уатта создание механизма передающего движение от поршня к валу, но Уатт добился и этого, создав особое передающее устройство, которое так и называется параллелограммом Уатта. Теперь новый двигатель Уатта годился для привода других рабочих машин. За 1785-1795 годы было выпущено 144 таких паровых двигателей, а к 1800 году в Англии работала уже 321 паровая машина Уатта.

Для измерения мощности паровых машинУатт ввел понятие «лошадиная сила», которая в качестве общепринятой единицы мощности используется и по настоящее время.

Одну из машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. При выборе необходимой мощности паровой машины пивовар определил рабочую силу лошади как восьмичасовую безостановочную работу до полного изнеможения лошади. Расчет показал, что каждую секунду лошадь поднимала 75 кг воды на высоту 1 метр, что и было принято за единицу мощности в 1 лошадиную силу.

Паровые двигатели применяли во всех отраслях производства. Они широко использовались в промышленности, на транспорте и стали в свое время «двигателями технического прогресса».

Однако коэффициент полезного действия самых лучших паровых двигателей не превышал 5%! Из каждых 1000 кг топлива на полезную работу тратилось всего лишь 50 кг!

К концу 19 века схема паросиловой установки была значительно усовершенствована, и ее основные принципы сохранились до нашего времени.

___

Интересно, что в 1735 году в здании английского парламента был установлен первый в систории вентилятор, который приводился в движение паровым двигателем.
___

В 1800 году некий американец, владелец шахты по добыче каменного угля придумал первый паровой лифт. В 1835 году этот паровой лифт вошёл в обиход фабричного грузоподъемного дела в Англии, а потом получил распространение в США.
А в 1850-х годах «Компания паровых подъёмников Отиса» установила свой первый пассажирский лифт в пятиэтажном магазине на Бродвее. Лифт брал до пяти человек и вез их со скоростью 20 см в секунду.

Другие страницы по теме « Паровые двигатели »

Паровые двигатели
Паровой двигатель И. Ползунова
Паровые автомобили
Паровые самолеты
Пароходы
Паровозы
Боевая паровая техника

Паровая турбина
Паровые велосипеды
Паровые роботы
Мастер паропанка
Паровые игрушки
Паровоз Черепановых

Паровой двигатель реферат по физике

РЕФЕРАТ ПО ФИЗИКЕ ТЕМА: ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Работу выполнил: Кривоносов Олег ученик 10 класса Самара 1999 год. ПОДВИГ ИВАНА ПОЛЗУНОВА Есть изобретения, которые стоят на рубеже двух эпох развития техники. И через десятилетия, а за частую даже через столетия, ещё острее ощущается вся значимость этих изобретений. Перед нами встаёт величественный образ алтайского механика Ивана Ползунова. Представьте себе мир, в котором машины приводятся в действие мускульной силой или силой водяных колёс и ветряных мельниц, покорных любым капризам природы. Таким был мир техники до создания парового двигателя. И представьте себе заводы с дымящимися трубами, паровые машины и турбины, паровозы и пароходы — весь сложный и могучий мир паротехники. Универсальный тепловой поршневой двигатель создал русский изобретатель Ползунов. Сын солдата, Иван Иванович Ползунов родился, как предполагают в Екатеринбурге в 1729 году. Учился он в заводской школе, а потом работал в звании «механического ученика» с жалованием рубль в месяц. В 1747 году Ползунова направили на Колывано — Воскресенские заводы на Алтай, чтобы он «впредь при горных, плавильных и пробирных делах мог быть. ..». Ползунов долго работал на Колывано — Воскресенских заводах, где развернулась его многосторонняя деятельность. Понимая нужды производства, Ползунов задумал «пресечь водяное руководство». Чтобы осуществить свой новаторский замысел, он решил создать «огненную машину», которая была бы, как писал Ползунов, «способной по воле нашей, что будет потребно исправлять». Машина эта, в отличии от всякого рода паровых насосов, находивших себе применение только при откачки воды, должна была обеспечить непрерывное действие и могла быть использована для любых работ. Месяцы кропотливейших расчётов, бессонный ночи, проведенные над чертежами, многочисленные схемы и опыты — и, наконец, грандиозная задача решена! В 1763 году подал начальнику Колывано — Воскресенских заводов проект паровой машины. Сделанная по этому проекту модель машина хранится сейчас в Барнаульском горном музее. В Петербурге статский советник Шлаттера, которому было поручено рассмотреть проект Ползунова, не мог не признать, что «…сей его вымысл за новое изобретение почесть должно». Получив ряд замечаний Шлаттера, как мы теперь знаем, в основном ухудшавших паровою машину, Ползунов приступил к её постройке. Новый двигатель, в противовес громоздким деревянным водяным колёсам, должен целиком состоять из металла. Зная всю сложность предстоящей работы, Ползунов мечтал построить машину сначала «малым корпусом», то есть малого масштаба. Однако начальство приказало, чтобы он сразу же возводил крупную заводскую установку. И вот без всякой помощи, лишь с двумя юношами — учениками да несколькими чернорабочими, Ползунов проходит между чередующимися рядами вращающихся и неподвижных лопаток та- кой турбины. Подвижные лопатки укреплены на дисках, насажанных на вал турбины. Обтекание лопаток стремительной струей пара заставляет вращаться диск и соответственно вал турбины. Неподвижные лопатки, укрепленные на кожухе турбины, направляют струю пара от одного ряда подвижных дисковых лопаток к другому. Таким образом, пар, проходя через турбину, отдает свою энергию на вращение вала турбины. В современных паровых турбинах, совершая много тысяч оборотов в минуту, вал вращается с исключительной плавностью. Этого не может обеспечить никакая обычная паровая машина, в которой возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращение маховика. Изобретение паровой турбины явилось событием исключительной важности. Оно дало новое, чрезвычайно плодотворное направление развитию техники использования пара. И действительно, если требовалось увеличить мощность паровой машины, увеличивали ее размеры. В некоторых случаях паровые машины достигали непомерной величины. А паровая турбина той же мощности была во много раз меньше. Быстроходность паровой турбины позволяла сочетать ее с электрическими генераторами, которые при высоких скоростях вращения можно было строить относительно не больших размеров. Идея создания паровой турбины увлекла многих русских изобретателей. На Алтае, явившемся колыбелью ползуновского парового двигателя, на Сузунском заводе в начале прошлого века работал замечательный «огневых дел» мастер Поликарп Михайлович Залесов. На протяжении ряда лет он, занимаясь паровыми машинами и исследуя работу пара, пришел к мысли построить паровой двигатель иного типа. С 1806 по 1813 год Залесов соорудил не одну модель паровой турбины на заводе, где он работал. Материалы, хранящиеся в алтайских архивах, убедительно подтверждают успех талантливого русского мастера, имя которого, как и десятки имен других талантливейших русских изобретателей, было длительное время предано забвению. Строителем турбин был и другой изобретатель, Павел Дмитриевич Кузьминский (1849 — 1900). Работая в области судостроения и воздухоплавания, П. Д. Кузьминский пришел к выводу о нецелесообразности использования паровой машины поршневого типа в качестве судового двигателя. Он писал: «Существующий тип паровых машин, при которых нет возможности получать такие огромные скорости вращения движителя…должен отойти… На место него явится тип быстро вращающихся турбинных двигателей». В начале девяностых годов Кузьминский построил и опробовал судовую паровую турбину своей конструкции. Она имела исключительно малый удельный вес — всего лишь 15 килограммов на лошадиную силу мощности. Кузьминский прекрасно понимал всю трудность технического творчества в условиях, когда отечественные открытия предавались забвению. С волнением писал он о новых временах, которые должны наступить, о временах «…когда открытия и изобретения русского творческого ума и настойчивого труда» будут находить достойное применение. Основные задачи турбостроении в раннем периоде развития этой техники успешно решали шведский инженер Лаваль и английский изобретатель Парсонс; с их именами связывается создание паровой турбины.

История паровых машин

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

 

Реферат История Парового двигателя

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт: Политехнический институт

Кафедра: Транспортные и технологические машины

Студент ________ Скопцов М.В.

подпись, дата

Преподаватель _________ Авдеев Р.

М.

подпись, дата

Красноярск 2011 Оглавление

1.Теоретическая часть……………………………………………………………3

1.1 Временная цепочка ………………………………..………………………4

1.2 Паровой двигатель…………………. ………..……………………………..5

1.2.1 Паровой котел………………………………..………………………….7

1.2.2 Паровые турбины.……………..………………………………………..8

1.3 Паровые машины…………………………………………………………10

1.4 Применение паровых двигателей.………………………………………18

1.4.1Преимушество паровых машин и их недостатки ….………………….19

Заключение ……………………………………………………………………….20

Список использованных источников ……………………………………………22

1. Теоретическая часть

Паровой двигатель — тепловой поршневой двигатель, в котором потенциальная энергия водяного пара, поступающего из парового котла, преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня или вращательного движения вала.

Пар является одним из распространенных теплоносителей в тепловых системах с нагреваемым жидким или газообразным рабочим телом наряду с водой и термомаслами. Водяной пар имеет ряд преимуществ, среди которых простота и и гибкость использования, низкая токсичность, возможность подведения к технологическому процессу значительного количества энергии. Он может использоваться в разнообразных системах, подразумевающих непосредственный контакт теплоносителя с различными элементами оборудования, эффективно способствуя снижению затрат на энергоресурсы, сокращению выбросов, быстрой окупаемости.

Закон сохранения энергии — фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что энергия изолированной (замкнутой) физической системы сохраняется с течением времени. Другими словами, энергия не может возникнуть из ничего и не может исчезнуть в никуда, она может только переходить из одной формы в другую. С фундаментальной точки зрения, согласно теореме Нётер, закон сохранения энергии является следствием однородности времени и в этом смысле является универсальным, то есть присущим системам самой разной физической природы.

1.1 Времянная цепочка

4000 Лет до н. Э. — человек изобрел колесо.

3000 лет до н. э. — в Древнем Риме появились первые дороги.

1405 г. — появились первые рессорные конные экипажи.

1698 г. — англичанин Томас Севери построил первый паровой котел.

1769 г. — французский изобретатель Кюньо построил первый в мире паровой автомобиль.

1784 г. — Джеймс Уатт создал первую паровую машину.

1794 г. — паровую машину Кюньо сдали в «хранилище машин, инструментов, моделей, рисунков и описаний по всем видам искусств и ремесел» в качестве очередной механической диковинки.

1871 г. — французский изобретатель Луи Перро разработал паровую машину для велосипеда.

1874 г. — в России построен паровой колесный тягач. В качестве прототипа был использован английский автомобиль «Эвелин Портер».

1875 г. — в Париже прошла демонстрация первой паровой машины Амадея Бдлли.

1884 г. — американец Луис Копленд построил мотоцикл, на котором паровой мотор был установлен над передним колесом. Такая конструкция могла разогнаться до 18 км/ч.

1901 г. — в России построен легковой паромобиль московского велосипедного завода «Дукс».

1902 г. — Леон Серполле на одном из своих паровых автомобилей установил мировой рекорд скорости — 120 км/ч.

Годом позже он установил еще один рекорд — 144 км/ч.

1905 г. — американец Ф. Мариотт на паровом автомобиле превысил скорость 200 км

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

• Мадагаскар — сообщение доклад

  У многих Мадагаскар ассоциируется с таинственным островом в теплом краю, где поселились герои одноименного мультика. На самом деле остров Мадагаскар существует и является республикой, которая находится на этом же острове.

• Дикобраз — сообщение доклад

  Дикобраз относиться к отряду грызунов и является млекопитающим животным. Обычно дикобразов в большом количестве можно встретить в субтропической и тропической климатической зоне в странах Африки и Азии

• Бабочки — сообщение доклад (2, 7 класс. Биология. Окружающий мир)

  При слове бабочка у человека возникает ассоциация о прекрасном летающем существе с красивыми крыльями, о лете теплом и солнечном, о природе и цветах. Учёные тоже обращают внимание на бабочек

• Сообщение Ландыш майский (красная книга 3 класс окружающий мир)

  Ландыш майский — один из немногих растений, с названием которого связано множество легенд и тайн. В сказке Братьев Гримм цветок возник из ожерелья Белоснежки, которая рассыпала его убегая от мачехи

• Каковы функции ядра клетки

  Кратко о функциях ядра клетки. Биология.

Просто о сложном. Двигатель

Все вышло из воды

Двигатель – это устройство, которое преобразует какой-либо вид энергии в механическую работу.

Двигатели разделяют на первичные и вторичные.

К первичным относятся те виды двигателей, которые преобразуют природные энергетические ресурсы в механическую работу. Это ветряное и водяное колесо, гиревой механизм, тепловые двигатели.

Вторичные – двигатели, которые преобразуют выработанную или накопленную энергию другими источниками. К ним относят электрические, пневматические и гидравлические.

Первичные двигатели, такие как парус и водяное колесо, были известны с незапамятных времен и использовались повсеместно.

До середины XVII века человек обходился первичными двигателями и довольствовался силой воды, ветра и тяжести.

Первым шагом на пути к двигателю стала пароатмосферная машина, созданная по проектам французского физика Дени Папена и английского механика Томаса Севери, которая сама по себе не могла служить механическим приводом, и к ней необходимо было водяное колесо.

В 1763 году механик Иван Ползунов по собственному проекту изготовил стационарную паровую машину, которая хоть и была далека от совершенства, но работала без сбоев.

К 1784 году английский механик Джеймс Уатт создал более совершенную паровую машину, которая была названа универсальным паровым двигателем.

В машине был предусмотрен жесткий поршень, по обе стороны которого поочередно подавался пар. Подача пара происходила автоматически, а поршень через кривошипно-шатунную систему вращал маховик, который обеспечивал плавность хода. Такая модификация машины Севери не была привязана к водонапорной башне и могла стать самостоятельным приводом различных механизмов. Уатт создал элементы, которые в дальнейшей истории двигателестроения в той или иной вариации входили во все паровые машины, получившие широкое распространение. Их использовали как приводы станков, экипажей для перевозки людей и грузов, судов и локомотивов на железных дорогах.

Следующим шагом в двигателестроении стала паровая турбина, изобретенная в конце XIX века, которая применялась на морских судах и на электростанциях в начале XX века.

Индустрия двигателестроения не стояла на месте, и в конце XIX века на первый план вышли двигатели внутреннего сгорания.

Первым в семействе ДВС стал механизм, созданный французским инженером Этьеном Ленуаром в 1860 году. Его конструкция представляла собой одноцилиндровый двухтактный газовый двигатель. Ленуар использовал принцип работы поршня двигателя Уатта, но рабочим телом служил не пар, а продукты сгорания смеси воздуха и светильного газа, вырабатываемого газогенератором.

Двигатель Ленуара стал первым в истории серийно выпускавшимся ДВС.

В 1897 году инженер Рудольф Дизель предложил ДВС с воспламенением рабочей смеси в цилиндре от сжатия воздуха, который был впоследствии назван его именем.

Двигатели внутреннего сгорания стали основой развития автомобильного транспорта в XX веке.

В первой половине XX века были созданы новые типы первичных двигателей: газовые турбины, реактивные двигатели, а в 1950-х и ядерные силовые установки.

В 1834 году русский ученый Борис Якоби создал первый пригодный для практического использования вторичный двигатель – электродвигатель постоянного тока.

Двигатели можно классифицировать по источнику энергии, по типам движения, по устройству, по назначению и т.д.

Отрасль двигателестроения является одной из наиболее развивающихся. В год по всему миру подается до 50 заявок на патентование в категории «Двигатели». В основном это модификации существующих механизмов с новым соотношением элементов либо с принципиальными новинками. Новые конструкции же появляются редко.

А вместо сердца – пламенный мотор

В авиации используются в основном тепловые двигатели, которые создают тягу, необходимую для поднятия летательного аппарата в воздух.

По способу создания тяги авиационные двигатели можно разделить на три группы: винтовые, реактивные и комбинированные.

Винтовые двигатели создают тягу вращением воздушного винта, а реактивные преобразуют энергию топлива в кинетическую энергию вытекающей из двигателя газовой струи, вызывающей силу реакции, непосредственно используемой в качестве движущей силы. Воздушно-реактивные двигатели используют для сгорания кислород атмосферного воздуха.

Комбинированные создают тягу, складывающуюся из силы реакции потока продуктов сгорания, вытекающих из двигателя, и тяги, создаваемой обычным или специальным воздушным винтом. Комбинированные двигатели разделяются на турбовинтовые, турбореактивные и винтовентиляторные. Также их называют газотурбинными авиадвигателями.

Такие двигатели с легкостью поднимают в небо трансатлантические лайнеры, но их мощности недостаточно для того, чтобы поднять ракету в космос.

Для ракет используют реактивные двигатели, в них для сгорания топлива используется окислитель, транспортируемый самим летательным аппаратом.

Кроме того, сила тяги реактивного двигателя не зависит от наличия окружающей среды, а также от скорости самой ракеты.

Взлетные технологии

Развитие отрасли двигателестроения в России, стремящейся к независимости от импортных механизмов, началось в 1980-х гг. Такие предприятия, как УМПО, НПП «Мотор», рыбинское НПО «Сатурн», включились в мировую гонку за создание передового двигателя, который составит конкуренцию продукции таких гигантов промышленности, как Pratt & Whitney, которой комплектуют самолеты линейки Boeing и Airbus.

В результате многолетней кропотливой работы всех предприятий и НИИ отрасли, а также интеграции частного и государственного капитала был создан авиационный двигатель ПД-14. Он предназначен для новейшего российского среднемагистрального самолета МС-21, который в конце 2017 года совершил тестовый перелет с аэродрома корпорации «Иркут» на аэродром Жуковский для проведения дальнейших испытаний.

ПД-14 представляет собой турбореактивный двухконтурный двухвальный двигатель. Взлетная тяга ПД-14 может достигать 18 тонн.

Эксперты сравнивают ПД-14 с двигателями для среднемагистральных самолетов компаний Pratt & Whitney и Rolls-Royce.

На базе ПД-14 ведутся разработки вертолетного двигателя ВК-2500М. Подготовка демонстрационной модели двигателя нового поколения запланирована на 2021 год. Как и в ПД-14, в конструкции ВК-2500М будут использованы новейшие материалы, что позволит облегчить массу на 15% по сравнению с существующими аналогами без потери мощности.

Первая модификация указанного двигателя ВК-2500 активно вводится в эксплуатацию, а также выводится на международный рынок путем валидации сертификатов в странах-импортерах. 

Мы наращиваем объемы производства двигателей ВК-2500 в интересах государственного заказчика, а также планируем существенно нарастить экспорт. При этом сборка ведется полностью из российских комплектующих

Анатолий Сердюков, индустриальный директор авиационного кластера Госкорпорации Ростех

В отличие от своего предшественника, новый вертолетный двигатель оснащен цифровой системой автоматического управления с современным электронным блоком автоматического регулирования и новейшими датчиками. Использование современных технологий и новейших материалов позволило обеспечить поддержание режимов в более широком диапазоне температур наружного воздуха, повысить ресурсы и показатели топливной экономичности. Такие двигатели позволят вертолетам семейства Ми-17 и аналогичным расширить потенциал своих возможностей в высокогорных районах и районах с жарким климатом.

Российское двигателестроение развивается в направлении как гражданской, так и военной авиации. В апреле 2018 года завершились работы по стендовым испытаниям опытного двигателя АЛ-41Ф-1.Данная разработка предприятия «ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение» является двигателем первого этапа для истребителя пятого поколения Су-57. АЛ-41Ф-1 является авиационным турбореактивным двухконтурным двигателем с форсажной камерой и управляемым вектором тяги.

Несмотря на гонку технологий, существуют системы, проверенные временем и доказавшие свою эффективность даже спустя многие годы. Ракетные двигатели РД 107/108 на протяжении более полувека являются основой пилотируемой космонавтики в России.

Именно благодаря РД 107/108 Юрий Гагарин совершил свой легендарный полет. Двигатели РД-107 устанавливаются на блоках первой ступени, а РД-108 – второй.

РД-107/108 показали себя как одни из самых надежных и удачных двигателей, поднимающих космические корабли. Они стоят на серийном производстве и доставляют на орбиту российских космонавтов, американских астронавтов и космических туристов.

Российский ракетный двигатель уже назван рекордсменом. За 60 лет использования он не утратил своего первенства в отрасли. На основе первых двигательных систем разработано 18 модификаций.

Когда в 2011 году США прекратили использование шаттлов, единственным способом отправки космонавтов на МКС остались корабли «Союз», оснащенные двигателями РД-107/108. 

Выводы

• Отрасль двигателестроения является одной из наиболее востребованных и перспективных как для развития промышленности страны, так и для выхода на международный рынок.

• Внедрение частного капитала и интеграция научно-технической базы предприятий, занимающихся разработкой и производством двигательных систем и комплектующих, позволили создать полный производственный цикл отечественных двигателей, способных составить конкуренцию мировым аналогам.

Рекомендации

• Интеграция научно-технических достижений и новейших технологий в области двигателестроения для оперативного реагирования отрасли на запросы гражданской и военной авиации, а также космонавтики и своевременного ввода в эксплуатацию новых двигательных систем, отвечающих вызовам времени и не уступающих мировым аналогам.

• Создание и поддержание научно-технической базы, способной обеспечить российскую авиационную отрасль двигательными системами отечественного производства, сокращение объемов импорта, а также вывод конкурентоспособной продукции на мировой рынок.

Модель парового двигателя :: Это интересно!

Этим постом я открываю небольшую серию сообщений, получившуюся в ходе нашей с Витей подготовки доклада для городского конкурса исследовательских работ и проектов «Шаг в науку», проводящемся в МАН (Малой Академии Наук школьников).

Поэтому в этом году мы были просто обязаны придумать еще что-нибудь не хуже:) Сейчас Витя решил делать доклад по физике. В этот раз он называется совсем просто  — «Сила воды». Про использование воды как источника для получения энергии.  На днях Витя прошел пробный просмотр в школе, выступил, показал опыт. Учителя его хвалили. Надеюсь, и в МАН все будет хорошо.

Кроме написания теории (которая, увы, по прежнему висит только на мне, Витя тут не помощник), мы решили сделать и показать две модели двигателей, демонстрирующих способы получения энергии из воды: паровой турбины и водяной ракеты.
Делать модели — это для Вити 🙂 Конечно, не обошлось без помощи Антона, но с каждым разом Витя все больше понимает в этом деле сам. А уж компьютерную презентацию потом делать и схемы рисовать — это Витя может уже лучше нас:)
Сегодня я напишу о первой модели для доклада — модели паровой турбины (вторая модель здесь). Звучит важно. На самом деле  — забавная штучка.

Вот видео работы нашей паровой турбины (39 секунд).

Катя все спрашивала: «А когда она полетит?» Видимо, ей колесо напоминало винт от вертолета. Да и мне эта штука напоминает космический корабль из кинофильма «Кин-дза-дза». Пепелац 🙂

Принцип работы паровой турбины практически такой же как у чайника — из-за горения топлива в топке вода в резервуаре закипает, образуется пар, который под давлением вырывается через узенькую трубочку и крутит колесо укрепленной над трубочкой турбины. Энергию вращения турбины можно использовать для получения электричества. Именно так и делают на различного рода электростанциях — тепловых, геотермальных, ядерных. С помощью паровых турбин получается 86% электроэнергии в мире!

Схема работы модели паровой турбины. Рисовал Витя

Дальше мастер-класс по созданию парового двигателя:)

Для паровой турбины нам понадобится:

• 2 жестяных банки (у нас они были от сгущенки). Одна из них обязательно должна быть еще не открытая, потому что мы будем открывать ее особым способом!
• Тонкая трубка или стальной стержень, в котором надо будет просверлить отверстие.
• Гайка, шуруп, длинный гвоздь, 2 пластмассовых дюбеля 
• Сухой спирт, вода.

Сначала рисуем эскиз. Примерно так:

Эскиз модели

Когда все детали продуманы, приступаем к изготовлению.
Самый интересный этап: берем целую банку, и в ее крышке пробиваем два диаметрально противоположных отверстия. Через них надо будет вылить содержимое банки. Так как у нас там была сгущенка, Витя очень быстро справился с заданием опустошить банку 🙂  Банку моем. Наш резервуар для воды готов.

Подготавливаем консервную банку 🙂

Вторую банку можно открывать как обычно, мы все равно будем разрезать ее пополам. Из нижней половины будем делать топку.  Ножницами по металлу прорезаем отверстие для того, чтобы класть туда топливо. По окружности шилом делаем ряд отверстий, чтобы улучшить доступ кислорода (мы сначала не сделали, и огонь плохо разгорался).

Так выглядит топка паровой турбины

Из оставшихся от второй банки кусков жести надо вырезать колесо-крыльчатку для турбины и ушки-держалки для него. Этим занялся Витя.

Вырезание крыльчатки и держателей для нее

После этого все детали нужно припаять к резервуару. Тут уж Антон Вите помог.
Сначала по окружности к дну резервуара надо припаять топку.

С помощью тонкого сверлышка Антон сверлит отверстие в металлическом стержне. А потом припаивает все детали модели.

Затем, к верху резервуара нужно припаять сверху на одно отверстие гайку. Это будет отверстие для наливания воды. Мы его будем закручивать шурупом, чтобы пар выходил только через второе отверстие.
А на второе отверстие нужно припаять узкую трубочку и ушки для установки турбины

Модель паровой турбины. Вид сверху без крыльчатки

Подготовленная к установке крыльчатка турбины

С помощью длинного гвоздя устанавливаем турбину на место. Чтобы во время вращения она не съезжала, мы ее зафиксировали кусочками пластикового дюбеля.

Модель паровой турбины с установленной крыльчаткой

Все готово, можно наливать воду (не очень много, примерно 1/3 банки, чтобы закипала скорее), закручивать шуруп, класть в топку сухой спирт и поджигать. Как только вода закипит (где-то минут 3-5), пойдет пар и колесико закрутится.

Модель паровой турбины в действии

Мы не делали ничего, чтобы гасить огонь — таблетки сухого спирта как раз хватает на то, чтобы налюбоваться вращением. Только будьте осторожны — помните, что в банке кипящая вода, а снизу открытый огонь! Используйте прихватки и подставку для горячего из невоспламеняющихся материалов.

Общий вид паровой турбины

А тут можно посмотреть еще всякие научно-технические самоделки, которые делал Витя сам или с помощью Антона: Макет космического аппарата,  Пищалка, Модель электрического мотора, Фонарик-пчелка, Прибор для проверки твердости руки, Радистский (телеграфный) ключ, Робот-мышь, Робот-паук, Водяная ракета, Светофор,  Перископ.

А этот пост я добавляю в галерею «Мир мальчишек» в блог Женя Ясной

История паровых двигателей

До изобретения бензинового двигателя механическая транспортировка работала на пару. Фактически, концепция парового двигателя возникла на пару тысяч лет раньше, чем современные двигатели, поскольку математик и инженер Герон Александрийский, живший в Римском Египте в течение первого века, был первым, кто описал рудиментарную версию, которую он назвал Эолипил.

Попутно несколько ведущих ученых подумали об использовании силы, генерируемой при нагревании воды, для приведения в действие какой-либо машины.Одним из них был не кто иной, как Леонардо да Винчи, который когда-то в 15 веке разработал проект паровой пушки под названием Architonnerre. Базовая паровая турбина была также подробно описана в работах египетского астронома, философа и инженера Таки ад-Дина в 1551 году.

Однако настоящая основа для разработки практичного работающего двигателя появилась только в середине 1600-х годов. Именно в этом столетии несколько изобретателей смогли разработать и испытать водяные насосы, а также поршневые системы, которые проложили путь для коммерческого парового двигателя.С этого момента коммерческий паровой двигатель стал возможен благодаря усилиям трех важных фигур.

Томас Савери (1650–1715)

Томас Савери был английским военным инженером и изобретателем. В 1698 году он запатентовал первый сырой паровой двигатель на основе варочного котла Дениса Папина или скороварки 1679 года.

Савери работал над решением проблемы откачки воды из угольных шахт, когда ему в голову пришла идея двигателя, работающего от пара.Его машина представляла собой закрытый сосуд, наполненный водой, в который вводился пар под давлением. Это заставило воду подняться вверх и выйти из шахты. Затем для конденсации пара использовался спринклер с холодной водой. Это создало вакуум, который всасывал больше воды из ствола шахты через донный клапан.

Томас Савери позже работал с Томасом Ньюкоменом над атмосферным паровым двигателем. Среди других изобретений Савери был судовой одометр — устройство, измеряющее пройденное расстояние.

Томас Ньюкомен (1663–1729)

Томас Ньюкомен был английским кузнецом, который изобрел атмосферный паровой двигатель. Изобретение было улучшением предыдущей конструкции Томаса Савери.

Паровой двигатель Ньюкомена использовал силу атмосферного давления для выполнения своей работы. Этот процесс начинается с того, что двигатель нагнетает пар в цилиндр. Затем пар конденсировался холодной водой, что создавало вакуум внутри цилиндра. Возникающее атмосферное давление приводило в действие поршень, создавая ходы вниз.В двигателе Ньюкомена интенсивность давления не ограничивалась давлением пара, в отличие от того, что Томас Савери запатентовал в 1698 году.

В 1712 году Томас Ньюкомен вместе с Джоном Калли построили свой первый двигатель на верхней части заполненной водой шахты и использовали его для откачки воды из шахты. Двигатель Ньюкомена был предшественником двигателя Ватта и был одним из самых интересных технологических элементов, разработанных в 1700-х годах.

Джеймс Ватт (1736–1819)

Джеймс Ватт родился в Гриноке и был шотландским изобретателем и инженером-механиком, который прославился усовершенствованиями, внесенными в паровой двигатель.Работая в Университете Глазго в 1765 году, Ватт получил задание отремонтировать двигатель Ньюкомена, который считался неэффективным, но лучшим паровым двигателем своего времени. Это заставило изобретателя работать над несколькими улучшениями конструкции Ньюкомена.

Наиболее заметным улучшением стал патент Ватта 1769 года на отдельный конденсатор, соединенный с цилиндром с помощью клапана. В отличие от двигателя Ньюкомена, конструкция Ватта имела конденсатор, который мог охлаждаться, пока цилиндр был горячим. В конце концов, двигатель Ватта стал доминирующей конструкцией для всех современных паровых двигателей и помог осуществить промышленную революцию.

Единица мощности под названием Ватт была названа в честь Джеймса Ватта. символ ватта — W, и он равен 1/746 лошадиных сил, или один вольт, умноженный на один ампер.

паровой двигатель | Encyclopedia.com

История

Принцип работы паровой машины

Ресурсы

Паровая машина — это машина, которая преобразует тепловую энергию пара в механическую энергию 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 своего 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 за счет всасывания, производимого конденсацией 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 одного цилиндра двигателя к двигателю Помпа.

Понимание того, как работает двигатель Ньюкомена, дает представление обо всех последующих 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 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 поршнем в верхнем положении. 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 соответствии с этим изобретением 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 поочередно 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 улучшенные 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, который использовал для привода поезда. 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) подтвердит свою ценность с собственными локомотивами.

В Соединенных Штатах, однако, 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 питания землеройных экскаваторов. 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 двигатели низкого давления Ватта требовали много времени для замены.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 наука стоит за ней. 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 количественно рассмотрел способ взаимосвязи тепла и работы. Определяя работу как «подъем веса на высоту», он попытался определить, насколько эффективен или сколько работы может производить 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 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 по мере того, как стали доступны другие источники энергии. Хотя с 1897 по 1927 год в Соединенных Штатах было произведено более 60 000 паровых машин, паровая машина в конечном итоге дала

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ

Конденсатор — прибор 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. Нью-Йорк: Рэндом Хаус, 1987.

ДРУГОЕ

Исторические ресурсы, Университет Рочестера. «Рост парового двигателя». (по состоянию на 29 октября 2006 г.).

Леонард К. Бруно

Раннее распространение паровой машины в Великобритании, 1700–1800: переоценка

Приложение 1: Статистика Морана I

Статистика Морана I, по сути, является коэффициентом корреляции, который оценивает степень пространственной автокорреляции пространственной переменной. {2 }}}}} $$

где \ (z_ {i} = x_ {i} — \ bar {x} \) (отклонение x _и от среднего).Более высокие значения I указывают на более сильную степень (положительной) пространственной автокорреляции. Клифф и Орд (1981, стр. 42–46) иллюстрируют, как вычислить интервалы значимости для I Морана при двух разных гипотезах: первая состоит в том, что наблюдения x нормально распределены (предположение нормальности), тогда как вторая (рандомизированная) предполагает, что реализации x были извлечены из одного из возможных n ! перестановки значений n переменной x по местоположениям n .

Приложение 2: Оценки скорости диффузии

Таблица 5 Оценки диффузионных кривых

Приложение 3: Источники и построение данных

Количество паровых машин («атмосферных» и паровых двигателей Boulton & Watt), установленных в период 1775–1800:

Данные взяты из обновленной версии списка Канефски и Роби (1980).

Цена угля, гр.1800:

Данные взяты из фон Тунзельмана (1978, с. 148). Информация о ценах на уголь была указана в 41 округе:

.

Корнуолл, Девон, Уилтшир, Гемпшир, Беркшир, Суррей, Миддлсекс (Лондон), Кент, Кембридж, Нортгемптон, Оксфорд, Лестер, Уорик, Вустер, Глостер, Монмут, Гламорган, Шропшир, Стаффорд, Англси, Кернарвон, Денби, Чес, Дерби, Ноттингем, Ланкашир, Восточный райдинг, Западный райдинг, Северный райдинг, Дарем, Нортумберленд, Камберленд, Эр, Ренфрю, Ланарк, Стерлинг, Аргайл, Клакманнан, Мидлотиан, Файф, Ангус.

Угольный манекен, ок. 1800:

Переменная различает страны с «дешевым» и «дорогим» углем. Округа с ценами на уголь выше 16 с. за тонну считаются имеющими «высокую» цену на уголь. Округа были назначены на основе прейскуранта фон Тунзельмана (1978, стр. 148), а также карт и обсуждений Флинна (1984), фон Тунзельмана (1986) и Тернбулла (1987).

Страны с низкими ценами на уголь:

Чешир, Камберленд, Дерби, Дарем, Ланкашир, Лестер, Монмут, Нортумберленд, Ноттингем, Шропшир, Стаффорд, Уорик, Вустер, Западный райдинг, Восточный райдинг, Кармартен, Денби, Флинт, Гламорган, Пембрук, Ангус, Эр, Бервик.Клакманнан, Данбартон, Восточный Лотиан, Файф, Кинросс, Ланарк, Мидлотиан, Ренфрю, Стерлинг, Западный Лотиан.

Страны с высокими ценами на уголь:

Бедфорд, Беркшир, Букингем, Кембридж, Корнуолл, Девон, Дорсет, Эссекс, Глостер, Хэмпшир, Херефорд, Хертфорд, Хантингдон, Кент, Линкольн, Мидлсекс (Лондон), Норфолк, Нортгемптон, Оксфорд, Ратленд, Сомерсет, Саффолк, Суррей, Сассекс, Уэстморленд, Уилтшир, Норт-Райдинг, Англси, Брекнок, Кернарвон, Кардиган, Мерионет, Монтгомери, Рэднор, Абердин, Аргайл, Банф, Кейтнесс, Дамфрис, Инвернесс, Кинкардин, Киркудбрайт, Морей, Нэрн, Пиблс и Пиблс , Роксбург, Селкирк, Сазерленд, Уигтаун.

Патенты на паровую технику, 1700–1800:

Патенты на пар

взяты из сокращений спецификаций, относящихся к паровому двигателю , Лондон, 1871 г. Для того, чтобы найти заявленное место жительства патентообладателей, эти патенты были сопоставлены с патентами, содержащимися в B. Изобретение в хронологическом порядке , Лондон, 1854 г.

Добыча угля в 1800:

Данные (в тысячах тонн) взяты из Flinn (1984), стр.26–27.

Население в 1801 году:

Данные по округам Англии взяты из Wrigley (2006). Валлийские и Шотландские округа взяты из Сравнительный отчет о населении нескольких округов Великобритании за 1801 и 1811 годы (Лондон, Палата общин, 1812).

Гидравлические колеса, c.1800:

Данные взяты из Kanefsky (1979), стр.215–216. Данные построены на основе современных карт (т.е. они, вероятно, занижают реальные цифры). Подробнее см. Kanefsky (1979).

Доменные печи, г. 1800:

Данные взяты из Скривенора (1854 г.). Первоисточником является исследование правительства после предложения налога на уголь. Данные относятся к 1796 году. Обсуждение этого источника см. В Evans (1993).

Хлопковые фабрики, ок.1800:

Данные взяты из Chapman (1970, стр. 257–266). Цифры Чепмена основаны на страховых записях и в основном относятся к 1795 году. Для Ланкашира мы оценили цифру в 204 завода, что основано на предположении, что в округе было 50% крупных заводов (типов B и C) и 50 % мельниц типа А (т.е. малых). Это соответствует соображениям, содержащимся в статье Чепмена.

Шерстяные фабрики, ок. 1800:

Данные взяты из Chapman (1970, стр.257–266). Цифры Чепмена основаны на страховых записях и в основном относятся к 1795 году. Для Ланкашира мы оценили цифру в 204 завода, что основано на предположении, что в округе было 50% крупных заводов (типов B и C) и 50 % мельниц типа А (т.е. малых). Это соответствует соображениям, содержащимся в статье Чепмена.

Промышленный манекен, c. 1800:

Эта фиктивная переменная указывает округа, где во второй половине восемнадцатого века занятость в обрабатывающей промышленности росла наиболее быстро (Wrigley 2006, p.19). Мы также рассматривали «Лондонскую группу» (Лондон и Мидлсекс, Суррей и Кент), которую компания Wrigley рассматривала как отдельную группу, как принадлежащую к этой промышленной группе (Таблица 6).

Таблица 6 Описательная статистика

Я ПРОДАЮ ЗДЕСЬ, Сэр, ЧТО ХОЧЕТ ИМЕТЬ ВСЕ МИР — POWER

«Я ПРОДАЮ ЗДЕСЬ, Сэр, ЧТО ХОТИТ ВСЕМ МИР — POWER »

Это версия этого выступления, подготовленного для собрания секции ASME North Texas, UT Арлингтон, Техас, 19:00 18 февраля 1999 г.

Джона Х.Линхард
Машиностроительный факультет
Университет Хьюстона
Хьюстон, Техас 77204-4792
[email protected]

Мэтью Бултон произнес свое замечательное двусмысленное выражение биографу Джонсона, Босвелл, когда Босуэлл посетил завод Бултон-Уотта в 1776 году:

Я продаю здесь, сэр, то, что желает весь мир — СИЛУ.

Это многое говорит об английском мышлении накануне промышленной революции. Для власть (в обоих смыслах) трансформировалась в Англии.

И что мы узнали из того периода, так это то, что мы, инженеры, являемся основными агентами изменение — в любом обществе. Конец 18 века был временем, когда инженеры принимали эту роль. Это было время, когда инженеры пришли и взяли на себя ответственность за переворачивая мир с ног на голову.

Бултон и Ватт начали производство двигателей спустя много времени после того, как Томас Савери сделал свой первый паровой насос в 1698 году. Паровая рабочая лошадка 18 века не принадлежала ни Савери, ни Двигатель Ватта.Это был двигатель, построенный Томасом Ньюкоменом в 1711 году. Двигатель Ньюкомена имел устройство отбора мощности, чтобы вы могли применять его на разных работах. Когда Ватт подал свой первый патент на двигатель в 1769 году, было построено почти 600 двигателей Ньюкомена. Они осушали шахты и заменяли другую рабочую силу в течение долгого времени.

Но патент на внешний конденсатор Ватта сразу же удвоил эффективность паровой машины. К 1784 году двигатели Уатта были в четыре раза эффективнее старых двигателей Ньюкомена. Первые двигатели Watt выдавали всего около 6 лошадиных сил.Но менее чем за 20 лет он построил двигатели мощностью до 190 лошадиных сил.

Старые двигатели Ньюкомена были огромными, с цилиндрами от двух до десяти футов в диаметре. Они образовали двухэтажные строения. У двигателей Ватта все еще были цилиндры от 1,5 до 5 футов. в диаметре, и, как бы они ни были хороши, они ни в коем случае не были основой английского производство к 1800 году. К тому времени было изготовлено всего 2000 английских паровых машин, и менее 500 из них были новыми двигателями Watt. В 18 веке наибольшая мощь по-прежнему исходили от водяных колес и ветряных мельниц.

Но происходили две вещи: Steam подбирал те специализированные задачи, которые были абсолютно необходимы для промышленной революции — как откачка воды из шахт. И Steam позиционировал себя, чтобы привести в действие действительно . тяжелая промышленность, которая так изменила бы жизнь , 19, века.

К 1800 году общая установленная мощность всех когда-либо построенных паровых машин составляла около такой же, как один из наших больших стационарных дизельных двигателей сегодня.Большинство англичан сельская местность по-прежнему была таинственным миром, о котором писал Оливер Голдсмит.

К 1827 году, через 58 лет после патента Ватта, преподобный Дионисий Ларднер подвел итоги. в своем справочнике Знакомое объяснение и иллюстрации парового двигателя . Он включает все, от истории паровых двигателей до правил для инвесторов железных дорог. Позволь мне прочитать какой-нибудь Ларднер тебе:

В [недавнем] сообщении было объявлено, что паровая машина… в Корнуолле, поднял 125 миллионов фунтов, 1 фут высотой, с бушелем углей. … Великий пирамида Египта [весит 13 миллиардов] фунтов. Его строительство стоило труда 100000 мужчин за 20 лет. [Сегодня это могло] быть поднято … сгоранием 479 тонн угля.

Огромное потребление угля в промышленности и производстве, а также в производстве пара судоходство, вызвало опасения … истощения наших мин. Эти опасения, тем не менее, это может быть смягчено заверениями [в] высочайших горно-геологических властям, что только угольных месторождений Нортумберленда и Дарема достаточно снабжать [нас] на 1700 лет, а… великий угольный бассейн Южного Уэльса … удовлетворить тот же спрос на 2000 лет дольше.

Сегодня эти запасы мало подходят для удовлетворения энергетических потребностей Англии. Но Ларднер не сделано еще. Он продолжает:

… в подобных рассуждениях … прогресс улучшений и открытий не следует упускать из виду. … Философия уже указывает пальцем на источники неиссякаемая мощь. … Мы находимся на пороге еще больших открытий в области механики. чем все, что еще появилось.

Ларднер конечно недооценил наши аппетиты. Но, полагаю, он был прав в осознавая ужасающий факт, что человеческая изобретательность сделает больше, чем мы смеем мечтать чтобы продолжать удовлетворять наши легкомысленные желания, а также наши реальные потребности.

Энергетический кризис, от которого Ларднер так легко отмахнулся в 1827 году, был острым. еще в 1698 году. Шахтеры вывозили уголь до уровня грунтовых вод. Без эффективных источников энергии для привода аварийных насосов они застряли.

Томас Савери указал путь своим неуклюжим паровым насосом в 1698 году. как две огромные фляги с вином, стоящие рядом. Вы поочередно наполняли каждую пар под давлением, выталкивающий воду из нагнетательного трубопровода. Тогда вы конденсировали пар, всасывает воду из отстойника внизу. И вы повторили процесс.

Аристократ Савери называл свою машину «Друг шахтера», но это было вероломный друг. Эти огромные сосуды были сделаны из спаянной меди, скрепленной стальные ленты.Это не была технология для удержания пара с плотностью 100 фунтов на квадратный дюйм. Колбы иногда взрывались.

Затем кузнец из Девона Томас Ньюкомен разработал новую паровую мощность. системы в 1711 году. Он построил большой цилиндр с поршнем в нем, наполнил цилиндр паром при атмосферном давлении, затем впрыснули в холодную воду. Пар конденсированный, создавал вакуум и всасывал поршень вниз во время рабочего хода.

В отличие от Савери, ему не требовалась еще не существующая технология удержания давления.Ньюкомен наконец-то дал нам эффективные практические средства для достижения этих огромных недоступных запасы угля — те запасы, которые внушали уверенность Ларднеру столетие спустя.

К концу 1700-х годов версия двигателя Ньюкомена с огромной шагающей балкой Cornish Pump была по всем горнодобывающим регионам юго-запада Англии. Около 1800 г. Эразм Дарвин (врач, поэт и друг Джеймса Ватта) писал об одном:

Под давлением тяжелого воздуха Поршень падает
Неуклонно, скользя сквозь свои железные стены;
Квик перемещает Уравновешенный луч, рожденный гигантом,
Владеет своими большими конечностями и кивком сотрясает землю.

Насос Корнуолла, простой и надежный, последовал за горнодобывающей промышленностью на Западе Америки. An старая фотография 1890-х годов показывает одну в Надгробии, Аризона, с огромной железной балкой, высотой в три этажа, вбивая стержень в землю, приводя ступень за ступенью насосов в сотнях футов ниже. Всего столетие назад из него сливались тонны воды в минуту. Но эта машина была технологией от 1769 до . Он застыл во времени.

Итак, новые паровые машины затмили энергию ветра и воды.Европейские теоретики написал теорию гидротурбины, но эта теория не принесла плодов, пока 1820-е и 30-е годы, когда Франция наконец-то подарила нам современные гидротурбины, производящие энергию.

Но это была Франция, когда она снова начала вставать под ноги. С 1780-х до
годов Наполеон погиб при Ватерлоо, Франция вложила почти 30 лет своей энергии в борьбу. Революция, а затем война дорого ей обошлись. Ее дороги, мосты и торговый флот были в запустении.Она мало что сделала, чтобы быть в курсе английской промышленной революции. Ее экономика была в застое. Теперь, когда дым рассеялся, также стали ясны масштабы повреждений .

Итак, познакомьтесь с молодым французским военно-морским инженером Шарлем Дюпеном, который увидел возможность сделать свою страну и его карьера неплохая. Он решил поехать в Англию, чтобы изучить ее секреты. Там было в этом мало нового. Франция шпионила за Англией еще до промышленной революции. В 1786 году один французский наблюдатель заметил, что английские рабочие были

высокомерный, сварливый, рискованный… легко подкупить. Когда новая машина производит выгода … французское правительство всегда может справиться с этим за шесть месяцев за небольшие деньги.

Конечно, подобные мысли в первую очередь обрекли Францию ​​на второстепенную роль. Теперь у нее не было выбора. Если Франция должна была начать все сначала, ей пришлось бы начать в Англии.

Шарль Дюпен был высшим слоем общества с типичным французским обучением математике и физике. Он бы практически ничего не узнал из практического применения.Он вряд ли был родственником «сварливого риска». берущие «, которые построили английское индустриальное величие. Но он не был глупцом.

В 1816 году Дюпен предпринял свой первый рейд по сбору информации в Англию. Ты поймаешь высокомерие молодого человека в его отчетах. Он насмехается над англичанами, когда может. Но ты также увидеть мощный дар наблюдательности. Он рассказывает о паровых земснарядах и портовых работах. Он пишет о новых процессах. Самое главное, он видит разрушение классового разделения. Он видит, как Англия обучает свой рабочий класс.

В конце концов, Дюпен вернулся во Францию, чтобы заявить о политическом преимуществе, которое он получил благодаря своей посещения. Но теперь, будучи членом палаты депутатов, он не забыл то, чему научился. Дюпен стал поборником практического образования. Он организовал бесплатное обучение рабочих. Он неустанно боролись за промышленную реформу. Он стал важным агентом французской промышленной восстановление в 19 веке.

Другой молодой французский аристократ тоже пытался перенести Францию ​​в XIX век.Это был Франсуа Араго. Араго родился накануне Французской революции и учился в Cole Polytechnique — великий академический аналитический центр Наполеона. Когда ему было всего 23 года, Коул сделал его профессором математики. Он занимался основными работами в области оптики и электричества. Он помог доказать, что свет движется на волнах. Он измерил скорость звука во льду. Он работал над поляризацией света. Его электромонтажные работы предвосхитили Фарадея.

Но Араго смотрел за пределы этой науки в сторону его использования.Его работа по электричеству найдена использование в телеграфных системах. Принимал участие в исследовании взрывов паровых котлов.

Когда ему было за 40, он занялся политикой. Его воодушевление и харизма выиграли либеральные дела, такие как отмена рабства во французских колониях и улучшение условий жизни моряков. Затем, в 1834 году, Араго встал, чтобы обратиться к Французской академии наук. Он собирался взять на себя другая радикальная причина. К этой лекции Французская Академия не была готова. Это было о Джеймсе Ватте.

Он начал с того, что вспомнил двух французских мыслителей, у которых была идея парового двигателя. Но, — сказал он, — потребовалось, чтобы англичане воплотили эту идею в жизнь. Они построили настоящие двигатели, и единственной наукой, которая им помогла, была их собственная наука проницательные наблюдения. И, он добавил, эти двигатели улучшили жизнь бедняков.

С этим он зашел слишком далеко. Французские интеллектуалы предпочитали видеть английский машины как варварские. Араго вызвал гневный крик.Вскоре после этого он написал вторую статью защищаться. Он озаглавил его «О машинах, рассматриваемых в связи с процветанием». рабочих классов «. Он говорит о том, что большинство из нас считает само собой разумеющимся: машины не крадут рабочие места, они их создают. Машины делают товары доступными для бедных. И так далее.

Араго отметил гуманитарный импульс, который двигал такими людьми, как Ватт, в первую очередь. место. Ватт действительно создал машины в интересах простых людей, кем он был.

А теперь обратите внимание, как я отошел от механической силы на стороны двусмысленности Босвелла. в сторону политической власти . Эти двое, безусловно, связаны.

И если средства для крупномасштабного производства электроэнергии были единственной вещью, которая выросла из 18 век средство контроля власти было другим. Пожалуй, самым драматичным элементом двигателя Ватта для
был его регулятор flyball.

Регулятор

Watt был превосходным примером управления с обратной связью.Контроллеры обратной связи, механизмы, которые обнаруживают несоответствие и исправляют его, абсолютно простреливаются нашим мир сегодня. Мы почти не проживаем и часа в день без обратной связи. устройства — поплавковые клапаны в наших туалетах, термостаты в наших комнатах, контроль давления клапаны и карбюраторная электроника в наших автомобилях.

Эта замечательная и повсеместная часть нашей жизни отсутствовала в 1700 году. обратная связь впервые появилась 2000 годами ранее в эллинистической Северной Африке — в тот потрясающий век изобретений и экспериментов.

Евклид и Архимед работали в Александрии. Так же поступали инженеры вроде Филона, Кцебиоса, и Херон. Эти инженеры были художниками, которые работали на богатых покровителей. Их работа была интеллектуальная игра. Они использовали его, чтобы ослепить и развлечь.

Например, мы идем на банкет, скажем, в 100 году до нашей эры. Чаша с вином стоит в центре стол с краном над ним. Мы в гости окунаем вино из чаши. Когда уровень падает, вино волшебным образом начинает вытекать из крана, наполняя чашу.

Внутри, скрытый от глаз, находится шаровой кран с поплавком, такой же, как в вашем унитазе
. Это чистый контроль с обратной связью. Он определяет, сравнивает и корректирует жидкость уровень — сам по себе, без вмешательства человека.

Подобные вещи были обычным явлением в эллинистическом мире. Один из первых отзывов устройств был водяной часовой регулятор расхода. Инженер III в. До н.э. Кцебиос. превратили древние водяные часы в точный хронометраж, изобретя поплавковый стопор для регулирования постоянного потока воды в индикаторный резервуар.

А теперь рассмотрим обратную связь — о саморегулировании машин: Когда мы отпускаем ручку, мы отказываемся от контроля. Для тоталитарного разума это очень неудобное занятие.

Императорский Рим захватил Египет незадолго до Рождества Христова. Римляне были великими пользователи техники. Но они не внесли много новых идей. И они конечно Больше ничего не сделал с концепцией обратной связи. Арабские ученые и ремесленники сохранили водяные часы живы, но они также проигнорировали концепцию обратной связи, которая ее регулировала.За 1300 лет водяные часы были единственным остатком концепции обратной связи в тоталитарном мире. И во всем На тот момент ни римляне, ни арабы, ни кто-либо еще не изобрели ни одного нового устройства обратной связи.

С водяными часами с обратной связью прямо перед ними — ученые читают и копирование эллинистической литературы — со всем доступом к этой чудесной идее — На протяжении большей части двух тысячелетий новых устройств обратной связи не появлялось.Мы могли бы сделать всевозможные устройства с доступной техникой — регулирование потока, терморегулирование, ветряная мельница ориентация и так далее и так далее. Эти вещи были в пределах нашей досягаемости. Почему мы ничего не сделали с ними?

Что ж, у авторитарных умов действительно есть проблемы с обратной связью. Это противоречит кому-то кто хочет писать правила и видеть, как они соблюдаются. Обратная связь возникла в золотой век интеллектуальной свободы. К 1300 году водяные часы были всем, что осталось от этого изобретательного излияние.

Затем его заменило новое изобретение с совершенно новым персонажем. Механические часы имели никаких функций обратной связи. Его точность полностью зависела от получения абсолютно всего. в самом начале.

Упорядоченные механические часы отвлекали средневековое воображение. Заводной механизм с колесами и шестерни, стали новой метафорой творения Бога. Бог приказал планетам просто как по маслу, сказали они. Он завел их и привел в движение.

Итак, последние остатки саморегулирования испарились. Мы приняли концепцию часового механизма, и к 1700 году мы расширили эту концепцию до предела.

Исаак Ньютон, описавший физику движения планет, все еще считал это второстепенным. возмущения, вызванные, скажем, метеоритами, дестабилизируют орбиты планет. Он не понял к тому, что орбиты устойчивы. Он верил, что Бог — небесный часовщик — время от времени приходилось вмешиваться, чтобы перенастроить Свою машину.

Французские короли — Луизы — не отражали эту точку зрения только в их фетишах. для сложных часов и заводных игрушек. Их торговая экономическая система отражала часовая концепция экономического контроля.

Меркантильная идея заключалась в том, что страны оговаривали торговый баланс заранее. В Предполагается, что нация имеет колонии, обеспечивающие сырьем и золотом. Рабочий класс производит товары внутри страны. Затем эти товары используются аристократией, и их продают обратно в колонии.Потребности рабочего класса должны быть сведены к минимуму и его население увеличилось.

Эта формула была рассчитана, чтобы довести чрезмерно регулируемое население до революции. В Англия, революция приняла форму растущего осознания того, что технология может освободить рабочий класс. Английские торговцы видели, что люди, производящие товары, могут владеть ими. товары. Это нарушило заводское торговое уравнение. И, конечно же, это этот собирая революцию, эта обратная связь внезапно снова нахлынула.

Революция началась среди протестантских английских торговцев-диссидентов. Сначала они построили сеть каналов. Затем они начали производить и перемещать товары вдали от Лондона. и вдали от контроля центрального правительства. Их революция была тихой и основательной. Простолюдины ухватились за изобретения. После того, как кузнец Ньюкомен изобрел пар движка, игра началась всерьез.

Мы с вами удивляемся, когда находим промышленных гигантов, таких как Джозайя Веджвуд, Мэтью Бултон и Джеймс Ватт встречаются с такими учеными, как Эразм Дарвин, Джозеф Пристли и Уильям Гершель.Они сформировали революционную ячеечную группу под названием Лунное общество. Они говорили о науке, технологии и социальные вопросы. Джозеф Броновски сказал о Лунном обществе:

То, что проходило через это, было простой верой:
Хорошая жизнь — это больше, чем материальная порядочность,
но хорошая жизнь должна основываться на материальной порядочности.

Итак, концепция управления с обратной связью впервые вернулась в инженерное дело в Англии. Поплавковые клапаны начали появляться примерно в 1740 году.Впервые они появились как уровень воды контроллеры в новых паровых котлах, а вскоре за ними последовали унитазы со смывом. контроллеры уровня в своих расходных баках.

Обратная связь сыграла контрапункт назревающей промышленной революции. Он приехал новые претензии на свободу. И наше путешествие, наконец, приводит нас в Шотландию, где Дэвид Хьюм, Джеймс Ватт и Адам Смит активно использовали обратную связь; и их жизни были переплетены.

Флайбольный регулятор Ватта, изобретенный в 1789 году, был первым современным контроллером.Это была чистой обратной связью в очень сложной форме. Требования к мощности на любом двигателе различаются. поскольку пользователям требуется больше или меньше мощности. Уменьшите нагрузку, не меняя пар и двигатель разгоняется до тех пор, пока не станет слишком быстро для эффективного использования пара.

Ватт решил это путем раскручивания регулятора с ремнем от маховика. Когда маховик ускорился, и губернатор тоже. Инерция флайболов размахивала руками наружу, и это привело в действие механизм, который закрыл клапан подачи пара.Это было сочетание формы и функции, которое было чистой поэзией в движении. Это была обратная связь в в чистом виде.

Но самый известный процесс обратной связи в Шотландии был даже более поразительным, чем флайбол губернатор. Дэвид Хьюм применил идею обратной связи в замечательном и совершенно новом, способом в 1752 году. Юм изложил теорию саморегулирования международного денежного рынка. Он сказал, что если уровень цен в стране ниже, чем у ее соседей, ее экспорт возрастет.Что приносит больше денег, но также вызывает рост цен. Тогда экспорт товаров капли и так далее. Это было чисто обратное описание экономики.

Это был друг Юма Адам Смит, который действительно развил это мышление несколько лет спустя. с его отзывами laissez faire экономическая модель. Конечно, laissez faire означает что-то вроде: «Пусть природа идет своим чередом» или «Пусть все идет своим чередом». сами себя.»

Смит опубликовал свой решительный вызов меркантилизму, его «Богатство народов » , в 1776 году.Это было очень радикальное мышление. Это была не только чистая обратная связь. Это тоже была чистая революция.

Но идеи Смита теперь вошли в мир, готовый снова мыслить в этих терминах. Итак, наследие этих древних эллинистических инженеров, наконец, принесли свои плоды спустя 1800 лет. В Концепция обратной связи лежала в основе революции 18 века. Александрийский концепция самокоррекции — вот в чем суть демократии.

Язык идеи пронизан американской Конституцией, которая была разработана прямо в то же время, что и двигатель Ватта.»Система сдержек и противовесов», которую мы так ценим это регулирующие клапаны конституционной системы. Они еще один пример чистого управления с обратной связью.

Мы забрали власть у князей и других лидеров. Мы дали возможность обратной связи Контроллер — к нашей Конституции. Мы создали механизм, с помощью которого мы могли регулировать мы сами.

Сегодня нас окружают контроллеры обратной связи. Мы задаемся вопросом, как мы могли подумать по-другому! Но мы это сделали.Мы с вами удивлены, что Ньютон регулярно видел Бога прерывая исполнение Его собственных законов, чтобы Его творение продолжало работать. Но Рационалисты 18-го века видели в Боге не только часового производителя . Они видели Его как Great Clock- Winder тоже. Чтобы понять это, мы должны понять степень, в которой наши технологии отражают наше мировоззрение. Это определяет то, что мы есть.

Механические часы ярко выразили наш культурный центр притяжения. на долгое время.Сегодня идея регулирующего клапана гораздо глубже. в наш язык и в наше существо, чем большинство из нас думает.

Наша технология — частью которой являются наше искусство и наше оборудование — наша технология течет из какой-то точки глубоко внутри нас. Он могущественнее королей и императоров. Раскин сказал, что

Великие народы записывают свои биографии в трех рукописях, книге их дел, книгу их слов и книгу их искусства — и из трех, единственный заслуживающий доверия — последний.

Итак, мы пытаемся читать книгу об искусстве и технологиях 18 века. Люди, которые в конечном итоге цивилизацию создают не ее лидеры и ее воины. Цивилизации сделаны людьми, которые на самом деле имеют в руках машины, которые в конечном итоге определить цивилизацию.

Мэтью Бултон сделал гораздо больше, чем остроумное замечание, когда сказал Босвеллу, что он продал «вот, сэр, то, что желает весь мир — СИЛУ». Он действительно был вернуть политическую власть людям, когда он продал им эти великие Ваттные двигатели.

Я рассказал эту историю сегодня вечером, чтобы напомнить вам о масштабности работы. которую вы, студенты, изучаете. Ни на минуту не думай, что ты работайте только на фоне вашей культуры. Отнюдь не! Вы действительно определите мир для всех остальных. И лучше сделай это правильно!

---

НЕКОТОРЫЕ ИСТОЧНИКИ

Линхард, Дж. Х., «Я продаю здесь, сэр, то, что желает иметь весь мир — ВЛАСТЬ».» Информационный бюллетень энергетической лаборатории , № 31, Хьюстон, Техас: Университет Хьюстона Energy Lab., 1994, стр. 3-9.

Канефски Дж., Роби Дж. Паровые двигатели в Британии XVIII века: количественный анализ. Оценка. Технологии и культура , Vol. 21, No. 2, 1980, pp. 161-186.

Ларднер, преподобный Дионисий, Знакомый объяснение и иллюстрация парового двигателя . Филадельфия: Кэри и Харт, 1836.

Хан, Р., Араго, Доминик Франсуа Жан. Словарь научной биографии, Vol. 1 (C.C. Gilespie, ed.) Chas. Сыновья Скрибнера, 1970-1980 гг.

Араго, М., Жизнь Джеймса Ватта . 2-е изд., Эдинбург: Адам и Чарльз Блэк, 1839. (М. должен обозначать месье. Инициалы Араго были Д. Ф. Дж. Этот том также включает реплику Араго «Об рассматриваемых машинах …», «Элогиум» лорда Джеффри. Джеймса Ватта из «Британской энциклопедии » и «Исторического Учет состава воды.»

В 1905 году американский провидец Эндрю Карнеги также написал биографию Джеймс Ватт. (Карнеги, А., Джеймс Ватт, , Нью-Йорк: Doubleday, Page & Co., 1905.) Он сделал несколько ссылок на важную лекцию Араго.

Брэдли, М. и Перрин, Ф., Ознакомительные поездки Чарльза Дюпена на Британские острова. Технологии и культура , Vol. 32, № 1, январь 1991 г., стр. 47-68.

Янг, Отис Э., младший, Черный порох и ручная сталь: горняки и машины на старом Западная граница .Норман, ОК: Univ. Oklahoma Press, 1975 г. (для фотографии 1890 г. двигатель Корнуолла.)

Майр О., Истоки управления с обратной связью . Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 1970.

% PDF-1.4 % 1005 0 объект > эндобдж xref 1005 78 0000000016 00000 н. 0000002630 00000 н. 0000002790 00000 н. 0000003769 00000 н. 0000004295 00000 н. 0000004568 00000 н. 0000005210 00000 н. 0000005467 00000 н. 0000005580 00000 н. 0000005695 00000 п. 0000005747 00000 н. 0000005800 00000 н. 0000005852 00000 н. 0000005904 00000 н. 0000005957 00000 н. 0000006010 00000 н. 0000006062 00000 н. 0000006114 00000 п. 0000006167 00000 н. 0000006220 00000 н. 0000006272 00000 н. 0000006324 00000 н. 0000006377 00000 п. 0000006429 00000 н. 0000006481 00000 н. 0000006534 00000 н. 0000006998 00000 н. 0000007770 00000 н. 0000008627 00000 н. 0000009501 00000 п. 0000010264 00000 п. 0000011029 00000 п. 0000011809 00000 п. 0000012612 00000 п. 0000013309 00000 п. 0000014093 00000 п. 0000049584 00000 п. 0000075188 00000 п. 0000075522 00000 п. 0000075698 00000 п. 0000075888 00000 п. 0000076136 00000 п. 0000076366 00000 п. 0000076478 00000 п. 0000076906 00000 п. 0000077287 00000 п. 0000077525 00000 п. 0000077729 00000 п. 0000078155 00000 п. 0000078467 00000 п. 0000078592 00000 п. 0000078708 00000 п. 0000078977 00000 п. 0000079179 00000 п. 0000079294 00000 п. 0000119801 00000 н. 0000119842 00000 н. 0000120166 00000 н. 0000120265 00000 н. 0000120416 00000 н. 0000121955 00000 н. 0000123751 00000 н. 0000125033 00000 н. 0000127018 00000 н. 0000127801 00000 н. 0000128066 00000 н. 0000130563 00000 н. 0000132941 00000 н. 0000146340 00000 н. 0000146827 00000 н. 0000147197 00000 н. 0000149825 00000 н. 0000151313 00000 н. 0000151816 00000 н. 0000152079 00000 н. 0000154668 00000 н. 0000002428 00000 н. 0000001856 00000 н. трейлер ] / Назад 464134 / XRefStm 2428 >> startxref 0 %% EOF 1082 0 объект > поток hb«b`X Ā

Улучшения в паровом двигателе

Огромное количество времени и денег было потрачено на новые и оригинальные отключения для паровых двигателей.Каждый, в свою очередь, в том виде, в каком он был представлен публике, должен был превосходить своих предшественников либо в способности адаптировать точное количество пара, используемого к выполняемой работе, либо по его мгновенному действию. Лучшие современные двигатели показывают, судя по индикаторным картам, от 60 до 90 процентов теоретического воздействия пара; во всех случаях цифры меняются пропорционально тому, как проявляется осторожность в поддержании высокой температуры в цилиндре. Все это улучшения, и они направлены на большую экономию пара.Прежде чем паровой двигатель можно будет назвать экономичным, наша современная система котлов должна быть значительно улучшена или должна быть изобретена совершенно новая система подачи тепла к воде. Все мы знаем, что паровая машина в настоящее время является наиболее расточительным источником энергии и что мы реализуем лишь от 15 до 25 процентов теоретического количества энергии, получаемой из потребляемого угля. Где-то в котле потеряно около 75 процентов, и кажется, что было бы важнее предпринять энергичные попытки улучшить котел, а не двигатель.То, что Ватт сделал для парового двигателя, когда он изобрел конденсатор, какой-нибудь инженер нашего времени может сделать, улучшив котел. Поскольку для производства пара необходимо использовать тепло, а в котлах всех морских пароходов обязательно должна использоваться соленая вода, первым усовершенствованием должен быть лучший метод удаления соли из воды. В настоящее время это осуществляется с помощью поверхностных конденсаторов, но они большие и тяжелые, и к тому же не дают чистой пресной воды.Эта операция должна выполняться по мере поступления воды в резервуар и до того, как она пройдет через котлы, как при поверхностной конденсации в настоящей системе. Поскольку более высокое давление и большая степень расширения до сих пор были источником экономии, вполне вероятно, что мы увидим повышение давления выше того, которое сейчас выдерживают котлы, и, как следствие, пар расширится до в большей степени. Но прежде чем мы сможем прийти к этому моменту, необходимо, чтобы соль была извлечена из воды до того, как она попадет в котел.Какую форму может принять котел, это больше, чем кто-либо может сказать, но до тех пор, пока тепло не применяется наилучшим образом, мы должны терять большое количество. Большое количество тепла теряется из-за излучения всех частей котла. Это правда, что мы почувствовали открытую поверхность, но это только метод уменьшения потерь, которому мы должны подчиняться с нашей теперешней формой котла. Тепло теряется при прохождении от топки к воздухозаборнику, действительно, некоторые потоки нагретых газов, генерируемых в топке, едва достигают какой-либо поверхности котла, а проходят через центр трубок наружу через дымовую трубу. , поскольку не было выполнено никаких работ, кроме заполнения пространств, которые в противном случае остались бы свободными, эти потери тем больше, чем больше диаметр труб или дымоходов.Где находятся все потери, сказать невозможно, поскольку наиболее трудно судить, в какой момент выделяется тепло в больших количествах; баллы, которые, как мы полагаем, дают большие суммы, возможно, тратят впустую, но лишь небольшой процент от всей потери. Ватт, когда он изобрел конденсатор, сделал, можно сказать, последнее крупное усовершенствование паровой машины. С В его время изменили котел, установили трубчатые котлы, а давление намного выше, чем в его дни.Несомненно, если бы Ватт смог добиться такого высокого давления в своих цилиндрах, как мы сейчас, он бы воспользовался расширением, полностью осознавая его преимущества. При преобладании низкого давления он довел расширение до самых экономичных пределов. Оглядываясь назад на прошлые годы, мы видим, что все усовершенствования любого масштаба были внесены в котел; усовершенствования двигателя просто продолжали и внимательно следили за изменениями в конструкции котла.Следующее большое изменение в паровом двигателе — следующее изменение, которое будет способствовать использованию пара и повысит его огромную полезность, произойдет за счет усовершенствования котла. Мы должны атаковать источник зла, если хотим свергнуть его, и в неправильной конструкции котла зло будет найдено и трудности будут преодолены.

Отчет о встрече Steam | Экология с открытым исходным кодом

Вот 7 видеороликов со встречи Steam, а также другие заключения о нашем причастности к Steam Power.Построим водонагревательную печь с учетом электрогенератора паровой машины — даже если паровую машину не установим до зимы.

В рабочей музейной коллекции Тома есть большой выбор двигателей, автомобилей и запчастей. и у него есть обширная библиотека книг, руководств, рукописей и патентов на Steam. Это также мастерская, где он может строить котлы, восстанавливать автомобили и строить паровые машины. Многие из них можно запустить на месте, используя сжатый воздух вместо пара.Вот пример нескольких двигателей — от небольших лодок до автомобилей размером 100 л.с., работающих на сжатом воздухе:

Паровые двигатели — Часть 1 от Марцина Якубовского на Vimeo.

Том указал на конкретный двигатель, который, по его мнению, был тем, что нам нужно в Factor e Farm — двигатель мощностью около 3 лошадиных сил. Мне лично понравился тот, который был сделан почти полностью из стандартных деталей — однопоточный двигатель двустороннего действия, где его клапан представлял собой гидравлический клапан, выходящий из кулачка на главном валу:

Steam для FeF — Часть 2 от Марцина Якубовского на Vimeo.

Вот печально известный Зеленый паровой двигатель — тот, который его изобретатель преподносит как «эффективный современный паровой двигатель». Сначала я был в восторге от этого, но потом обнаружил, что у него нет доказанных показателей эффективности. Однажды Том написал длинную статью о недостатках этой конструкции, которую я попрошу перепечатать — поскольку люди продолжают спрашивать нас о двигателе после того, как услышали заявление о «эффективном современном паровом двигателе»:

Зеленый паровозик — часть 4 от Марцина Якубовского на Vimeo.

Это один из моментов, которые я узнал: с паром пробовали практически все, и те, кто пытается заново изобрести паровой двигатель, обнаруживают, что все их блестящие идеи уже нашли отражение в патентах столетней давности после проведения дальнейших исследований. — в 99,9% случаев. Так что для меня это просто — просто задействуйте талант толпы SACA и создайте с его помощью продвинутый современный двигатель. Пара членов делает это, и некоторые из них предложили современную паровую машину — но пока нет современного силового агрегата с паровым двигателем, потому что на его разработку и испытания требуется много времени.Именно здесь я вижу потенциал паровой энергии с открытым исходным кодом — сначала в документировании технического уровня техники, воплощенном в работе многих членов SACA, — и интеграции этого в эффективный дизайн. Несмотря на то, что продолжаются дискуссии о деталях того, что работает, а что нет, существует общий консенсус в отношении основных принципов. И повсюду почти все сотрудники SACA работают либо над своими собственными проектами, а многие играют со своими игрушками без больших устремлений — но есть также пара людей, заинтересованных в «спасении мира».№

На соревнованиях было несколько паровых мотоциклов. Знаете ли вы, что самый первый мотоцикл (1800-е годы) приводился в движение паром? У них не было бензиновых двигателей в то время, когда люди были готовы ездить на велосипедах. Это сработало, и, по всей видимости, их было довольно много. Это говорит о том, что системы паровых машин могут быть довольно небольшими. Один парень поджигает его кукурузой.

Здесь был один очень интересный паровой мотоцикл — с полностью электронным впрыском пара.Таким образом, можно полностью контролировать коэффициент отсечки (длину впрыска пара) для оптимизации КПД двигателя при переменной нагрузке. 800 об / мин было рабочим условием — при 600 фунтов на квадратный дюйм и 600F. Рекорд по клапанам пока составляет всего 16 часов.

Паровые мотоциклы — Часть 6 от Марцина Якубовского на Vimeo.

Переходя к производству пара мгновенного испарения, вот несколько примеров. У Тома также есть трубогиб для изготовления змеевиков парогенератора:

Flash Steam Generators — Часть 5 от Марцина Якубовского на Vimeo.

Том упомянул, что генератор, состоящий из 5 блинов, подобных тем, которые показаны на видео (105 футов черной трубы 1/2 — Schedule 40), при давлении 1000 по Фаренгейту / 1000 фунтов на квадратный дюйм высокопроизводительного парогенератора — производит достаточно пара для двигателя 100 л.с.

А вот и интересный — машина Тома, обожженная дровами. Вы бросаете дров в этот огнедышащий — и уходите. Что за зрелище:

Деревянный вагон — Часть 3 от Марцина Якубовского на Vimeo.

Вот еще несколько мобильных телефонов, которые летают повсюду, и один движется по городу:

Поездки на паровой машине — Часть 7 от Марцина Якубовского на Vimeo.

Судя по всему, все заслуживающие внимания паровые машины и паровозы, о которых вы, возможно, слышали, попадают в коллекцию Тома. Он проводит много полевых исследований, посещает как можно больше людей в области паровой энергетики и собирает всевозможную информацию и образцы.

В то время как машина Тома — настоящий урод, мы действительно можем превратить дракона, работающего на биомассе, в довольно практичную, удобную и современную машину. Я обсуждал грануляторы биомассы с Geroge Knight из Канады, который рассматривает возможность создания гранулятора и который достиг определенного мастерства с простыми автоматическими горелками для гранулирования. Возьмите автоматическую горелку для пеллет, добавьте высокоэффективный однопоточный двигатель, и вы получите современный автомобиль, работающий на местной биомассе. Если просо дает 11 тонн сухой биомассы на акр — разве это не означает, что твердое топливо из биомассы является практическим вариантом топлива для автомобилей, и что оно может обеспечить значительную часть потребностей в топливе и полностью обеспечить энергией тропики? Биомасса — трава или древесина — в изобилии, особенно в тропиках.Я слышал, как один из участников Боб Эдвардс сказал, что одного акра на его лесном участке в Теннесси достаточно, если он хочет приводить в движение паровой автомобиль.

Я мог даже представить себе поездку по пересеченной местности с пароходом на топливных гранулах — с солнечной сушилкой для древесины на крыше и «регенеративным торможением», приводящим в действие бортовую молотковую мельницу / гранулятор. Итак, чтобы пересечь эту страну в автомобильной поездке, вы берете с собой бензопилу и вам не нужно останавливаться на заправках!

Маркус из Lynx Steam — парень, заинтересованный в серийно выпускаемых, доступных по цене паровых двигателях, работающих на комбинированном производстве тепла и электроэнергии (ТЭЦ).Он привез монотрубный парогенератор на биомассе, подключенный к этому экспериментальному роторному двигателю (см. Ссылку). Концепция верна — и это проверенный и надежный вариант производства электроэнергии при использовании стандартной паровой машины. В настоящее время он работает над паровой машиной из литого под давлением жаропрочного пластика — для недорогого производства. Его цель — двигатель целиком, радиально-однопоточный двигатель мощностью около 1 л.с. по цене менее 100 долларов при серийном производстве.

Что касается результатов оценки возможности создания комбинированной теплоэлектроцентрали — результаты положительные.Фактически, был один член SACA, отец которого управлял паровым двигателем для выработки электроэнергии, горячей воды и отопления помещений. Для нас вопрос в том, успеем ли мы построить достойный паровой двигатель. Вопрос не в том, будет ли это работать — поскольку группа SACA уже построила сотни работающих двигателей — и они могут предоставить обзор. Вопрос просто во времени.

Похоже, что двигатель Tinytech Plants мощностью 10 л.с. за 1700 долларов США покупать не стоит — потому что для этого потребуется достаточно много времени, чтобы сделать свой собственный (теперь с помощью SACA) не намного сложнее.Хотя Tinytech Plants является готовым продуктом, у меня нет никаких ссылок для проверки производительности — хотя я был проинформирован, что Sustainable Village только что приобрела двигатель Tinytech мощностью 2 л.с., поэтому мы должны с ними связаться. . Я не уверен, что она самозапускается в условиях работы печи на длинных дровах без присмотра, как мы предлагаем.

Мы сделаем печь просто потому, что от нее зависит наш комфорт — центральная печь вместо двух или более отдельных плит. Мы будем использовать около 150 футов 1-дюймовой черной железной трубы, соединенной с фитингами, для выработки 1/2 кВт электроэнергии и 100 кВт тепла для распределения.Оказывается, черная железная труба с фитингами, сильно затянутыми, с противозадирным составом в стыке — дает долговечный теплообменник, который не протекает в стыках, — способный генерировать пар при температурах. 350F и давление 150 фунтов на квадратный дюйм. Сделаем готовую поправку на добавление к нему паровой машины. А пока мы построим печь и систему водяного отопления, просто добавив плинтуса в жилые единицы. Если зимой у нас появятся дополнительные люди, мы можем переместить один из наших модульных солнечных шкафов ближе к печи и направить в них водяное тепло.Таким образом, одна плита покрывает отопление всего жилого помещения. На следующей неделе будем прессовать кирпичи для печи и ее постройки.

Что касается теплообменника на плите, вот предлагаемая конструкция однотрубной (одинарной, длинной) трубы:

Вода поступает в теплообменник сверху и выходит снизу. Камера разделения пара используется для отделения пара и контроля уровня воды в парогенераторе. Если вы не контролируете уровень воды, вы будете выплевывать воду из выхлопной трубы.

За 200 лет никто не придумал, как управлять однотрубным котлом при различных условиях нагрузки. Это просто сочетание небольшого количества воды во всем парогенераторе в любой момент времени и того факта, что в трубе парогенератора хранится значительная тепловая энергия. Его нельзя просто охладить / нагреть за доли секунды, как того требуют, например, при езде по городу.

По поводу других заключительных комментариев — я пытаюсь понять, почему Steam никогда не пользовался большей популярностью.Кто-то упомянул в своем выступлении, что если бы только 1% всего бюджета ДВС пошел на разработку паровой энергии, у нас теперь была бы возможность ездить на парах. Том приходит к выводу, что это простой вопрос инфраструктуры и образования — просто современная транспортная инфраструктура не приспособлена для работы с паром. Причина отсутствия пара — политический выбор, а не его техническая осуществимость. Насколько мне известно, в SACA полностью согласны с тем, что пар может быть необслуживаемым средством передвижения.Также обратите внимание, что паровозы были обычным явлением, и что большая часть нашей современной электроэнергии вырабатывается паровыми турбинами, работающими на угле, и что в начале 20-го века на дорогах было несколько паровозов.

Подводя итог двухдневному приключению — в следующем году мы планируем поездку по пересеченной местности, чтобы пообщаться с некоторыми членами SACA по всем Штатам.