Рейтинг фильтров для воды

Мы протестировали и выбрали лучшее очистное оборудование и бытовые фильтры

Экскурс в историю: как выглядели и работали первые паровые машины?

Изобретение паровой машины вызвало настоящий взрыв промышленной революции в XVII веке. Первые паровые двигатели способствовали быстрому развитию промышленности, транспорта и пароходства.

Но мало кто знает, что энергию пара начали использовать древние греки еще в самом начале нашей эры. О том, кто изобрел первую паровую машину, расскажем далее.

Кто придумал и построил 1-ю?

Прототип первой паровой машины был создан Героном из Египта в 69 г н.э. В те давние времена г. Александрия стала центром зарождения новых культов и религий, которые росли как снежный ком.

Для привлечения внимания к своей религии греческие священнослужители обратились с просьбой к ученому-исследователю Герону. Публика жаждала чуда, которое ученого и попросили создать.

В процессе работы над «чудесами» Героном был создан и «эолипил», получивший название «Геронов шар», явившийся первой паровой машиной в мире.

Прибор представляет собой закрытую емкость с водой, которая подогревается снизу при помощи огня. На двух трубках над емкостью висит шар с двумя патрубками, способный вращаться вокруг своей оси.


Пар, поступающий в трубки при кипении воды, попадает в шар и вырывается из патрубков. Под действием силы пара развивается реактивная сила, раскручивающая шар со скоростью до 1500 об/мин.

Таким образом грек продемонстрировал преображение тепловой энергии в механическую. Свои знания Герон черпал из книг Великой Александрийской библиотеки, однако его изобретение со временем было забыто.

Только к середине XVI века древнегреческие работы создателя Герона были переизданы и стали популярны. Его разработки начали использовать в горнах при плавлении стекла и металла, очагах и дымоходах.

Фото паровой машины:

foto48618-2

В каком году и кем были изобретены современные устройства в мире?

Мировая промышленность нуждалась в мощном двигателе, который бы не зависел от сил природы. Ученые многих стран работали над созданием двигателя, способного работать при помощи пара. В XVIII веке в мире появились современные паровые машины.

Изобретение Томаса Севери

В 1698 году англичанин Томас Сэйвери создает паровой насос без поршня, отделенный от основной части машины. Насос быстро нашел применение на «пожарной установке».

Изобретение имело ряд недостатков:

  • энергия пара терялась при охлаждении емкости;
  • из-за высокого давления появлялась опасность взрыва;
  • расход топлива был слишком велик;
  • насос работал на глубине не более 15 м, хотя уже существовали шахты до 100 м глубиной.
Несмотря на эти недостатки, устройство продолжало эксплуатироваться вплоть до создания паровой установки Томаса Ньюкомена.

Создание аппарата Ньюкомена

В 1705 году создается новейшая модель — машина Ньюкомена, которая становится самой современной паровой машиной в мире на тот момент. Изобретение Ньюкомена эксплуатируется на протяжении 50 лет.

Англичанин Томас Ньюкомен создает паровой двигатель для водяного насоса с высоким коэффициентом полезного действия.

В работе машины используется атмосферное давление. Принцип работы парового двигателя Томаса Ньюкомена заключался в следующем:

  1. Конструкция котла представляла собой вертикальный цилиндр с поршнем, двусторонним рычагом-коромыслом, цепью и насосом с другой стороны.
  2. Пар создавался в отдельном котле.
  3. Для герметичности поршень был обтянут кожей.
  4. Пар, нагреваясь в котле, поднимал поршень, который толкал через коромысло насос вниз, выкачивая воду.

Модель Ньюкомена выглядела громоздкой и потребляла много угля. Тем не менее изобретение успешно использовалось для:

  • откачки воды из шахт;
  • осушения болот;
  • водоснабжения городов;
  • энергетики фабрик и заводов.

Благодаря изобретению Ньюкомена в Англии вновь открылись затопленные шахты, а в 1722 году в Кронштадте смогли откачать воду из корабля за две недели, на что при прежних возможностях потребовался бы год. Основой для изобретения первой современной установки Ньюкомена послужило изобретение Севери.

foto48618-3

Джеймс Уатт

В 1769 году появляется новейшая модель паровой машины Джеймса Уатта, которая имеет большую мощность при малом расходе топлива и компактных размерах.

Однажды в 1763 году механик из Глазго Джеймс Уатт чинил изобретение Ньюкомена. В процессе работы ему пришла идея, как сократить расход топлива. Дело в том, что часть пара уходила на нагрев цилиндра после охлаждения его водой и КПД системы существенно падал. Уатт понял необходимость создания замкнутого цикла работы машины.

Идея возникла, когда, гуляя мимо прачечных, Уатт заметил, как из-под крышек котлов идет утечка пара. Ученый понял, что пар – это газ, который нужно пустить в цилиндр с пониженным давлением. Газ нужно отправить на охлаждение в конденсатор, а оттуда обратно в систему, создавая замкнутый цикл работы.

Герметичность машины была достигнута при помощи обычной пеньковой веревки, пропитанной маслом. Таким способом поддерживалась температура в паровом котле.

В 1769 году Уатт получил патент на свою вакуумную паровую машину, в которой температура пара всегда соответствовала температуре двигателя. Аппарат Ватта получил широкое применение в промышленности Великобритании и Америки.

В 1773 году Уатт проводит испытания новой паровой машины, которая требует еще меньше угля. Возникает необходимость создания паровых машин для привода прокатных станков.

В 1781 году изобретатель патентует новую вакуумную паровую машину, способную непрерывно вращать вал. В новом аппарате Уатт решил использовать кривошипно-шатунный механизм, изобретенный рабочим завода Пикаром.

Механизм передает движение от поршня к вращающемуся маховику, причем работа поршня становится полезной при движении вниз-вверх, а мощность двигателя теперь достигает 10 л.с.

Агрегат Уатта снабжают колесами, он находит применение для работы мельниц, станков и дисковых пил на лесопилке. Однако, машины Ватта нуждаются в строгом контроле человека. Уже в 1784 году ученый с помощью механика Уильяма Мердока добивается полной автоматизации процесса. В честь Ватта названа единица мощности – Ватт.

Чуть позднее энергия пара начинает двигать поезда и пароходы. Начинается эпоха паровых машин.

foto48618-4

Кто создал ПМ в России?

Проект первой российской паровой машины бал разработан алтайским механиком Иваном Ивановичем Ползуновым (1763 год). Это была вакуумная двухцилиндровая машина, способная приводить в действие воздуходувные меха на Барнаульском и Колывано-Воскресенском заводах.


Проект понравился Екатерине II, она даже наградила Ползунова 400 рублями и дала чин капитана-поручика. Работа над строительством машины была поручена автору. Вместе с помощниками И.И. Ползунов создал агрегат за 1 год и 9 месяцев, но умер от чахотки так и не дождавшись испытаний.

Испытания были успешно проведены помощниками механика в 1766 году. Машина была полностью автоматизирована, с возможностью беспрерывной работы — ее сразу же приняли в эксплуатацию.

Изобретение полностью окупилось и принесло прибыль, но потребовался мелкий ремонт котла, в котором руководство завода было не заинтересовано. Так великое изобретение нашего соотечественника было заброшено и разобрано на запчасти.

foto48618-5

Принципы работы

В основе работы первых паровых машин использовался пар, образовавшийся из кипящей воды. В цилиндр с горячим паром для охлаждения впрыскивалась вода, при этом остывший пар конденсировался, что вызывало разрежение.

Под действием атмосферного давления поршень внутри цилиндра опускался вниз, в то же время пар поступал в другой цилиндр, поднимая его вверх. Для нагрева воды использовался уголь.

Так появился двигатель внешнего сгорания. В работе первых паровых установок исследователи научились использовать переход тепловой энергии в механическую.

Даты запуска конструкций

На протяжении нескольких веков ученые трудились над созданием паровых двигателей. В эксплуатацию запускаются машины, которые постепенно совершенствуются и на смену им появляются новые модели.

В мире были запущены:

  1. Паровой насос Томаса Севери, сконструированный в 1698 году. Он находит применение при тушении пожаров, откачки воды из шахт и водоснабжения городов.
  2. В 1705 году в Англии начинается выпуск более мощных паровых машин Томаса Ньюкомена, которые используются в промышленности на протяжении 50 лет в горнодобывающей промышленности Англии и Америки.
  3. Современный паровой двигатель Джеймса Ватта в 1769 г. Размер модели становится меньше при большем КПД. Теперь двигатель подходит для питания машин всех типов и применяется по всему миру до середины XX века в промышленности, пароходстве и транспорте.

В России:

  1. Первая в России паровая машина была закуплена и запущена Петром I в 1718 году для фонтанов летнего сада – это был насос системы Севери, усовершенствованный и изготовленный французом Дезагюлье.
  2. В 1766 году приводится в действие паровая установка И.И. Ползунова, которая обслуживала дутьем три плавильные печи на Змеиногорском сереброплавильном заводе в Барнауле.
  3. В 1791-1792 годах 18 века на Олонецких заводах начинается выпуск первых паровых машины под руководством Чарльза Гаскойна. Установки запускаются на Воицком руднике (Кеми) и в устье Кронштадтского канала.

История развития

История создания двигателя внешнего сгорания проходила через множество этапов. Ученые, достижения которых легли в основу современной паровой машины, в хронологическом порядке:

  • foto48618-6Герон Александрийский создал «эолипил» — геронов шар в 69 г н.э.;
  • Томас Севери – паровой насос без поршня (1698 год);
  • 1698 год – Дени Папен создает вертикальный цилиндр с поршнем, двигающемся за счет пара;
  • Томас Ньюкомен изобретает паровую машину с использованием атмосферного давления в 1705 году;
  • 1763 год — в России механик Ползунов изобретает вакуумную двухцилиндровую машину;
  • 1769 год – Джеймс Уатт создает устройство компактных размеров с высоким КПД при малом расходе топлива.

Заключение

Вплоть до середины XX века паровые машины использовались повсеместно, некоторые, такие как паровые турбины, продолжают работать и в наши дни. Главным недостатком паровых машин оставался низкий КПД, что послужило рычагом для создания двигателя внутреннего сгорания.

А какова Ваша оценка данной статье?
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...