Предтеча дизельпанка. Первые двигатели внутреннего сгорания
Главная » Двигатели » Предтеча дизельпанка. Первые двигатели внутреннего сгорания
в Избранноев Избранномиз Избранного 9
Предтеча дизельпанка. Первые двигатели внутреннего сгорания
160 лет назад, 19 октября 1860 года, было зарегистрировано первое в мире предприятие по производству двигателей внутреннего сгорания. Интересно, что произошло это не в «кузнице мира» Англии и не во Франции, занимавшей тогда второе место в Европе по уровню промышленного развития, а в итальянском городе Флоренция.
Предприятие зарегистрировали изобретатели мотора — католический священник (!) Эженио Барсанти и инженер-гидравлик граф Феличе Матеуччи.
Над своим мотором они работали весьма неторопливо. Первый (одноцилиндровый) образец был изготовлен еще в 1853 году, но лишь через семь лет изобретатели решили, что конструкция стала пригодной для практического применения. Однако коммерческого успеха их предприятие не достигло. Газовые моторы спросом не пользовались и не выдержали конкуренции с широко распространенными и отлаженными в производстве паровыми машинами, работавшими на более дешевом и безопасном топливе.
Поэтому в 1864 году, после ранней смерти Барсанти от брюшного тифа, «Акционерное общество новых моторов Барсанти и Матеуччи» было закрыто, а выпуск двигателей — прекращен. Как это нередко бывает, первая ласточка весну не принесла. Гораздо более успешным оказался газовый мотор другой конструкции, изобретенный бельгийским инженером Жаном Ленуаром.
образец мотора Барсанти-Матеуччи, сохранившийся до наших дней
акция их компании
В дополнение к заметке о первом в мире работоспособном двигателе внутреннего сгорания не лишним будем вспомнить о другом подобном моторе, появившемся чуть позже, но зато гораздо более массовом и коммерчески успешном. Кто-то, наверное уже догадался, что речь пойдет о двигателе бельгийского изобретателя Жана-Этьена Ленуара, которому в нынешнем году тоже исполнилось 160 лет.
Мотор Ленуара, как и двигатель Барсанти-Матеуччи, работал на водороде или светильном газе, но он был одноцилиндровым, с горизонтальным расположением цилиндра, а по конструкции он очень сильно напоминал паровую машину двойного действия, в которой пар, распределяемый золотником, попеременно подается в цилиндр по обе стороны поршня.
Так же работал и мотор Ленуара, только вместо пара в нем использовалась газовоздушная смесь, которая воспламенялась двумя электрическими свечами.
Из-за отсутствия сжатия смеси перед воспламенением мотор обладал довольно низким КПД, лишь ненамного превышавшим КПД паровой машины, а также — малой литровой мощностью. Движок с внушительным объемом цилиндра 18 литров развивал на полных оборотах всего 12 л.с.
Зато он легко и быстро запускался, был легче и компактнее паровой машины с котлом и топкой, а также мог длительное время работать в автоматическом режиме, не требуя постоянного обслуживания кочегаром и машинистом. Благодаря этому мотор Ленуара в течение нескольких лет пользовался спросом в качестве стационарной промышленной силовой установки.
В 1860-е годы изобретателю удалось продать около 500 своих двигателей, которые работали на бельгийских, французских, немецких и даже американских заводах и фабриках, приводя в действие станки, насосы и другие устройства. Но появление в 1864 году двигателя немецкого изобретателя Николауса Отто, обладавшего более высокой удельной мощностью и топливной эффективностью, помешало более широкому распространению двигателей Ленуара.
Постепенно «оттомоторы» вытеснили ленуаровские силовые установки, однако, полностью заместить паровые машины им так и не удалось.
Надо упомянуть, что Ленуар в 1862 году установил портативный вариант своего мотора мощностью в полторы лошадиные силы на трехколесную самоходную повозку, которую некоторые считают первым в мире автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. Изобретатель назвал его «иппомобилем» (от греческого ἵππος — лошадь).
Экипаж получился весьма примитивным, в нем не было ни коробки передач, ни дифференциала, ни нормального тормоза (тормозной башмак прижимался рычагом снаружи к ободу правого заднего колеса). К тому же, сжатый горючий газ оказался крайне непрактичным топливом для транспортного средства.
Баллона хватало всего на 18-20 километров, а заправить его потом было негде. Вдобавок, скорость экипажа не превышала 6-7 км/ч. Поэтому «иппомобиль» спросом не пользовался. Ленуар сумел продать лишь несколько экземпляров любителям технических курьезов. По слухам, один из них купил русский царь Александр-II.
Жан-Этьен Ленуар и один из серийных вариантов его двигателя
Гравюра XIX века с изображением двигателя Ленуара, на которой хорошо видно его устройство. Отличительной особенностью этого мотора являлся огромный маховик, прокрутка которого «съедала» изрядную часть рабочей мощности. Под станиной видна катушка зажигания и аккумуляторные банки. Над кривошипно-шатунным механизмом — центробежный ограничитель скорости, позаимствованный от паровой машины. Вверху — труба подачи газа с резиновым баллоном-ресивером
Один из двигателей Ленуара, сохранившихся до наших дней
Разрез «иппомобиля»
современный макет «иппомобиля». К сожалению, оригинальных фотографий машины не сохранилось
Наконец — самое зрелищное: двигатель Ленуара в работе:
Рассказ о ранних «добензиновых» двигателях внутреннего сгорания стоит дополнить описанием самого успешного из них — «гравитационно-атмосферного» газового мотора немецкого изобретателя Николауса Отто, запатентованного в 1864 году.
«Отто-мотор» представлял собой высокую изящную колонну, она же — цилиндр. Это было время красивых, а не просто утилитарных машин, поэтому ее нередко оформляли в «архитектурном» стиле. Поршень внутри нее двигался вверх-вниз на метр-полтора, в зависимости от размеров двигателя. Вверху крепился массивный маховик, на который движение поршня передавалось с помощью шестерни и зубчатой рейки.
Характерной особенностью мотора было то, что рабочий ход поршня осуществлялся не при его движении вверх под напором топливных газов, а при падении вниз под действием собственного веса. При «скачке» поршня вверх специальный храповой механизм расцеплял рейку с маховиком.
Двигатели Отто выпускались полтора десятилетия. Их было продано около пяти тысяч, то есть, примерно в 10 раз больше, чем двигателей Ленуара. Многие из них сохранились до сих пор, в том числе и в исправном состоянии (жаль только, что не у нас).
Работа одного из них показана в видеоролике:
подборка музейных фотографий и снимок передаточного механизма крупным планом. Не правда ли, замечательная конструкция?
подборка музейных фотографий и снимок передаточного механизма крупным планом. Не правда ли, замечательная конструкция?
источники:
- https://vikond65.livejournal.com/1136720.html
- https://vikond65.livejournal.com/1137959.html
- https://vikond65.livejournal.com/1138454.html
Эра моторов. Почему первые двигатели уступали по популярности конной тяге | Об автомобилях | Авто
Владимир Гаврилов
Примерное время чтения: 6 минут
4674
Парад старых автомобилей. / Долягин / РИА Новости
Несмотря на то что двигатели внутреннего сгорания получили массовое распространение, в прежние времена к ним относились скептически. Полтора века назад на фоне технического рывка ДВС безнадёжно проигрывали паровикам и электромоторам.
12 января 1822 года в семье бельгийского промышленника на свет появился мальчик, которому впоследствии было суждено совершить техническую революцию в мире лёгких моторов. Когда Этьену исполнилось восемь лет, его отец умер, и семья стала испытывать трудности. После школы юноша мечтал поступить в самое престижное техническое училище Франции Ecole Polytechnique, однако для реализации мечты ему пришлось перебраться в Париж и содержать себя самому, подрабатывая в ресторанчике «Холостой парижанин».
В первой половине XIX века паровые машины уже активно внедрялись в Европе. Пароходы не только курсировали на торговых речных маршрутах, но и даже вышли в океанские дали. Паровые установки качественно изменили промышленность. Стали возводиться фабрики-автоматы, где вся механика задействовалась от двух-трёх центральных установок. Произошел рывок и в металлообработке. Однако для мелких хозяйств паровая установка оставалась слишком громоздкой.
А спрос на бытовые двигатели для насосов и других стационарных механизмов был колоссальный. К примеру, Этьену Ленуару для гальванических работ потребовался мотор для динамо-машины. Такой агрегат он решил сделать самостоятельно и принялся изучать опыт другого французского изобретателя: Филиппа Лебона, который ещё в 1801 описал принципы действия двигателя внутреннего сгорания. В качестве топлива предлагалось брать светильный газ из опилок, в обильном количестве используемый для освещения домов. Керосин в те времена был дорог и продавался в аптеках как средство для наружного применения.
Мотор Этьена Ленуара повторял принципы паровой машины. Станина, цилиндр с маховиком и все детали за малым исключением были взяты им от действующих паровиков. Новшеством лишь был отказ от пара в качестве рабочего тела. Поршень толкал не пар, а расширяющиеся при взрыве продукты распада светильного газа. Этьен Ленуар придумал способ их подачи и подрыва.
Мотор оказался настолько компактным, что умещался на прочном дубовом столе.
Двигатель в торговле: винтажная реклама автомобилей
«Благодаря боковым шторам и ливневому тенту в этом автомобиле также сухо и комфортно, как в закрытой карете». Реклама автомобиля Waverly Electric, 1900 год. © Public Domain
«Очарование машины «Франклин» это огромная мощность и легкость при управлении». Реклама автомобиля «Франклин», 1905 год. © Public Domain
«Не экспериментируйте – просто купите «Форд». Это реклама одного из первых в истории автомобилей компании – Model F. 1905 год. © Public Domain
«Простой в управлении – безопасный при езде». Реклама автомобиля Rambler с новым рулевым управлением, 1905 год. © Public Domain
«Автомобилями «Франклин» пользоваться очень просто вместе с шинами из нашего сервиса. Мы ведём официальную отчётность шиномонтажа, составленную по отзывам многих владельцев, и мы вышлем её по почте по Вашему запросу».
Реклама автомобильной компании «Франклин», 1907 год.
© Public Domain
Реклама автомобиля «Рамблер», 1908 год. © Public Domain
Реклама Locomobile 40, 1908 год. © Public Domain
Реклама Baker Electric Cars, 1910 год. © Public Domain
Реклама автомобиля Milburn Light Electric, 1917 год. © Public Domain
Реклама Peerless Roadster, Motor Car, 1919 год. © Public Domain
Двигатель в торговле: винтажная реклама автомобилей
«Благодаря боковым шторам и ливневому тенту в этом автомобиле также сухо и комфортно, как в закрытой карете». Реклама автомобиля Waverly Electric, 1900 год. © Public Domain
«Очарование машины «Франклин» это огромная мощность и легкость при управлении». Реклама автомобиля «Франклин», 1905 год. © Public Domain
«Не экспериментируйте – просто купите «Форд».
Это реклама одного из первых в истории автомобилей компании – Model F. 1905 год.
© Public Domain
«Простой в управлении – безопасный при езде». Реклама автомобиля Rambler с новым рулевым управлением, 1905 год. © Public Domain
«Автомобилями «Франклин» пользоваться очень просто вместе с шинами из нашего сервиса. Мы ведём официальную отчётность шиномонтажа, составленную по отзывам многих владельцев, и мы вышлем её по почте по Вашему запросу». Реклама автомобильной компании «Франклин», 1907 год. © Public Domain
Реклама автомобиля «Рамблер», 1908 год. © Public Domain
Реклама Locomobile 40, 1908 год. © Public Domain
Реклама Baker Electric Cars, 1910 год. © Public Domain
Реклама автомобиля Milburn Light Electric, 1917 год. © Public Domain
Реклама Peerless Roadster, Motor Car, 1919 год. © Public Domain
При первых запусках двигатель внутреннего сгорания заклинило.
Пришлось дорабатывать конструкцию шатуна и вводить систему смазки. Только тогда мотор Ленуара запыхтел и выдал мощность в 4 лошадиные силы. Для динамо-машины этого вполне хватало, тем более что двигатель поражал окружающих своей бесшумностью, так как выпуск газов из камеры сгорания производился при атмосферном давлении. Правда, агрегат сильно грелся, и инженер переработал систему водяного охлаждения.
В общем, в 1860 году Этьен Ленуар запатентовал двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и показал в Париже первый образец для продажи мощностью 12 лошадиных сил. Предназначались моторы для сельхозтехники, лодочных катеров, стационарных динамо-машин, насосов и т. д. Двигатель взялись изготавливать механические фабрики «Маринони», «Лефевр» и «Готье». Всего было изготовлено около 500 штук. Проводились эксперименты с установкой мотора на самодвижущийся экипаж, но они провалились. В те времена инженеры не понимали, зачем городить огород, если лошади оказывались намного дешевле, быстрее, надёжнее, неприхотливее и не требовали квалифицированных специалистов в обслуживании.
Общественный же транспорт взял на вооружение более мощную паровую тягу.
В 1860 году с первым ДВС познакомился молодой инженер Николаус Отто, который тут же подметил его недостатки. Из-за двухтактного действия КПД составлял всего 4%. Николаус Отто усовершенствовал конструкцию и уже через четыре года представил свой мотор с КПД 15%. Тот имел вертикальный цилиндр и маховик сбоку. Новые моторы оказались в пять раз экономичнее, в 1,5 раза мощнее и вскоре вытеснили двигатель Ленуара с рынка.
Этьен Ленуар особо не старался удержать позиции ведущего конструктора, так как был занят разработкой стратегически важного пишущего телеграфа и избегал вступать в конкурентную борьбу с фирмой Отто. В 1877 году Николаус Отто запатентовал двигатель с четырёхтактным циклом и наладил его производство. Такие моторы громко трещали, но показывали вдвое большую мощность. Использовались они в основном на речных катерах, на насосных станциях или в качестве стационарных электрогенераторов на мелких фабриках.
В качестве топлива в них по-прежнему жгли дешёвый светильный газ. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч четырёхтактных двигателей Отто разной мощности.
Поехали в народ. 10 самых массовых автомобилей всех времен
Volkswagen Passat 1974 года выпуска. Компания Volkswagen с 1973 года выпускает модель Passat, получившую название по имени ветра, дующего между тропиками круглый год. За 40 лет этот автомобиль выпускался в трёх типах кузова в шести разных поколениях. В об © Фото с сайта wikimedia.org
Nissan Datsun Sunny (B10) 1966 года. В сентябре 1966 года Nissan в двух модификациях — двухдверные седан и универсал — выпустил автомобиль Datsun 1000, но в связи с тем, что первоначально он не пользовался спросом, позже компания перевыпустила его под наз © Фото с сайта wikimedia.org
Ford Model T 1910 года. 1 октября 1908 года Генри Форд представил автомобиль Model T, известный также как «Жестянка Лиззи». Этот автомобиль выпускался с 1908 по 1927 года и стал первой машиной, выпускавшейся миллионными сериями.
Именно Model T, доступный
© Фото с сайта wikimedia.org
В июле 1972 года Honda представила модель Civic, компактный автомобиль с поперечно расположенным двигателем. Civic стал первой японской машиной, запущенной в массовое производство, и при этом способного конкурировать на европейском рынке. Именно за счёт м © Фото с сайта wikimedia.org
В 1982 году компания General Motors представила компактный автомобиль Opel Corsa. Он сразу стал популярным за счёт малого расхода топлива и своих компактных размеров. В итоге Corsa стал самым продаваемым автомобилем марки Opel. Эта машина также выпускаетс © Фото с сайта wikimedia.org
На пятом месте в рейтинге самых продаваемых автомобилей в истории располагается Ford Escort, представленный в 1967 году, чтобы сменить Anglia во главе модельного ряда американской марки. Escort был представлен в виде заднеприводного двух- и четырёхдверног
© Фото с сайта wikimedia.
org
Volkswagen Beetle 1938 года. Этот автомобиль стал первым бестселлером немецкого автопрома — изначально он создавался как надёжный, простой и дешёвый автомобиль для граждан со средним достатком — его цена не должна была превышать 1000 рейхсмарок. В последс © Фото с сайта wikimedia.org
Volkswagen Golf 1974 года. Производство машины по дизайну итальянца Джорджетто Джуджаро началось в 1974 года, с тех пор автомобиль претерпел несколько модификаций, а в 2013 году был представлен Golf седьмого поколения. Этот автомобиль стал родоначальником © Фото с сайта wikimedia.org
Самыми продаваемыми машинами в США и Северной Америке стали полноразмерные пикапы Ford F-Series. Первый пикап этой серии вышел в 1948 году, и с тех пор популярность автомобилей этой серии не снижается — ежегодно в США продаётся свыше полумиллиона машин, а © Фото с сайта wikimedia.org
Рекордсменом по количеству продаж в мире является японская машина Toyota Corolla, которая также внесена в Книгу рекордов Гиннесса.
Первый автомобиль этой модели появился в 1966 году — помимо круглых фар его отличали задний привод и продольное расположение
© Фото с сайта wikimedia.org
Поехали в народ. 10 самых массовых автомобилей всех времен
Volkswagen Passat 1974 года выпуска. Компания Volkswagen с 1973 года выпускает модель Passat, получившую название по имени ветра, дующего между тропиками круглый год. За 40 лет этот автомобиль выпускался в трёх типах кузова в шести разных поколениях. В об © Фото с сайта wikimedia.org
Nissan Datsun Sunny (B10) 1966 года. В сентябре 1966 года Nissan в двух модификациях — двухдверные седан и универсал — выпустил автомобиль Datsun 1000, но в связи с тем, что первоначально он не пользовался спросом, позже компания перевыпустила его под наз © Фото с сайта wikimedia.org
Ford Model T 1910 года. 1 октября 1908 года Генри Форд представил автомобиль Model T, известный также как «Жестянка Лиззи».
Этот автомобиль выпускался с 1908 по 1927 года и стал первой машиной, выпускавшейся миллионными сериями. Именно Model T, доступный
© Фото с сайта wikimedia.org
В июле 1972 года Honda представила модель Civic, компактный автомобиль с поперечно расположенным двигателем. Civic стал первой японской машиной, запущенной в массовое производство, и при этом способного конкурировать на европейском рынке. Именно за счёт м © Фото с сайта wikimedia.org
В 1982 году компания General Motors представила компактный автомобиль Opel Corsa. Он сразу стал популярным за счёт малого расхода топлива и своих компактных размеров. В итоге Corsa стал самым продаваемым автомобилем марки Opel. Эта машина также выпускаетс © Фото с сайта wikimedia.org
На пятом месте в рейтинге самых продаваемых автомобилей в истории располагается Ford Escort, представленный в 1967 году, чтобы сменить Anglia во главе модельного ряда американской марки.
Escort был представлен в виде заднеприводного двух- и четырёхдверног
© Фото с сайта wikimedia.org
Volkswagen Beetle 1938 года. Этот автомобиль стал первым бестселлером немецкого автопрома — изначально он создавался как надёжный, простой и дешёвый автомобиль для граждан со средним достатком — его цена не должна была превышать 1000 рейхсмарок. В последс © Фото с сайта wikimedia.org
Volkswagen Golf 1974 года. Производство машины по дизайну итальянца Джорджетто Джуджаро началось в 1974 года, с тех пор автомобиль претерпел несколько модификаций, а в 2013 году был представлен Golf седьмого поколения. Этот автомобиль стал родоначальником © Фото с сайта wikimedia.org
Самыми продаваемыми машинами в США и Северной Америке стали полноразмерные пикапы Ford F-Series. Первый пикап этой серии вышел в 1948 году, и с тех пор популярность автомобилей этой серии не снижается — ежегодно в США продаётся свыше полумиллиона машин, а
© Фото с сайта wikimedia.
org
Рекордсменом по количеству продаж в мире является японская машина Toyota Corolla, которая также внесена в Книгу рекордов Гиннесса. Первый автомобиль этой модели появился в 1966 году — помимо круглых фар его отличали задний привод и продольное расположение © Фото с сайта wikimedia.org
Идею использовать ДВС для личного транспорта предложил один из членов правления фирмы Отто по имени Готлиб Даймлер. Но Николаус Отто раскритиковал его «утопические мечты», и пришлось Даймлеру вместе с коллегой Вильгельмом Майбахом в 1882 году самостоятельно искать финансирование и разрабатывать мотор на бензине. А в 1886 году Карл Бенц показал первый в мире трёхколесный серийный автомобиль. К 1888 году поспел более мощный и надежный четырёхколесный автомобиль Майбаха-Даймлера. С тех пор началась эпоха автомобилизации планеты.
история автомобилестроенияФранция
Следующий материал
Самое интересное в соцсетях
Новости СМИ2
Пять вещей, которые нужно знать о первом в мире коммерческом двигателе с воспламенением от сжатия
Даже после более чем 100-летнего существования технологии двигателей внутреннего сгорания Mazda считает, что еще многое предстоит сделать.
Вот почему инженеры Mazda потратили десятилетия на разработку двигателя внутреннего сгорания, который по мощности и экономичности не уступает дизелю, но может работать на гораздо более распространенном бензине.
С этой целью Mazda недавно представила свой революционный двигатель SKYACTIV-X, первый в мире коммерчески доступный бензиновый двигатель с воспламенением от сжатия.
Чтобы лучше понять этот скачок в технологии двигателя, вот пять вещей, которые вы должны знать о двигателе SKYACTIV-X.
1. Неустанные инновации
Двигатель SKYACTIV-X — это первый в мире коммерческий бензиновый двигатель, в котором используется воспламенение от сжатия. Что это значит? Вместо того, чтобы двигатель полагался исключительно на искру для воспламенения топлива, двигатель SKYACTIV-X использует экстремальное давление для воспламенения топлива (как в дизельном двигателе). Он сочетает в себе опыт более чем трех десятилетий технологий Mazda (двигатели Mazda с наддувом, работающие по циклу Миллера 19-го века).
90-х годов и технологии SKYACTIV 2000-х и 2010-х годов) в изысканном корпусе с высоким крутящим моментом. Поскольку воспламенение от сжатия требует очень специфических условий для эффективной работы — обычно при очень малых нагрузках — прорыв Mazda SKYACTIV-X заключается в использовании традиционной свечи зажигания, чтобы начать процесс сгорания, используя повышение давления от образовавшегося ядра пламени, чтобы вызвать воспламенение от сжатия в остаток цилиндра. Это позволяет двигателю работать с соотношением воздух/топливо более 30:1, а не с обычным 14,7:1. И, конечно же, меньшее количество топлива, впрыскиваемого в двигатель, означает меньший расход топлива, поэтому этот двигатель обеспечивает на 20-30 процентов лучшую экономию топлива, чем даже собственный 2,0-литровый двигатель Mazda SKYACTIV-G, который сам по себе является одним из самых эффективных бензиновых двигателей в мире.
2. Лучшее из обоих миров
Обладая высокой эффективностью в широком диапазоне частот вращения и нагрузок двигателя, этот революционный двигатель обеспечивает водителям волнующие ходовые качества, которые они ожидают от Mazda, с превосходной экономией топлива, которую они заслуживают, работая больше эффективно независимо от того, путешествуете ли вы или используете в сценариях вождения с более высокими характеристиками.
3. Чем меньше, тем лучше
Представьте себе двигатель размером с 2,0-литровый двигатель Mazda SKYACTIV-G, мощность 2,5-литрового двигателя Mazda и эффективность выше, чем у 1,5-литрового двигателя SKYACTIV-D Mazda для европейского рынка. дизель. При всем при этом двигатель SKYACTIV-X с искровым зажиганием и воспламенением от сжатия продолжит гордую традицию Mazda в отношении отличной приемистости дроссельной заслонки и лучшей в своем классе топливной экономичности. SKYACTIV-X обеспечит топливную экономичность на 20-30 процентов выше, чем у современных двигателей.
4. Усовершенствование, Усовершенствование, Улучшение
По мере того, как направление бренда «Mazda Premium» продолжает развиваться, большое внимание уделяется тому, чтобы наши двигатели работали тихо, обеспечивая при этом мощность в широком диапазоне скоростей. В сочетании с платформой Mazda следующего поколения Mazda стремится сделать свои автомобили роскошными плавными и тихими, но при этом они будут обеспечивать энергичную динамику вождения, которой славятся автомобили Mazda.
5. Метод безумия
Mazda объявила, что будет создавать гибридные и электрические технологии, поскольку рынки и правила продолжают развиваться. Но вместо того, чтобы втыкать электродвигатель в любой старый бензиновый двигатель, инженеры Mazda сочли необходимым «довести до максимума» бензиновый двигатель. Как Mazda делала десятилетия за десятилетиями, ее могучая команда инженеров продолжает возиться с технологиями, совершенствуясь, когда другие сдаются, и никогда не уставая бросать вызов условностям.
История парового двигателя
История парового двигателя [Главная страница истории Steam] [Карта сайта истории Steam] [Домашняя страница учебника по вводному химическому машиностроению] [Дополнительные материалы к учебнику]Краткая история парового двигателя
Резюме Карла Лиры
Одной из наиболее важных промышленных задач 1700-х годов было удаление
воды из шахт. Пар использовался для откачки воды из шахт.
Теперь это
может показаться, что он имеет очень мало общего с современной паровой электроэнергетикой.
растения. Однако одним из основных принципов, используемых при разработке
Энергия на основе пара — это принцип, по которому конденсация водяного пара может создать
вакуум. В этой краткой истории обсуждается, как конденсация использовалась для создания вакуума.
для работы первых паровых насосов и как Джеймс Уатт изобрел раздельный
конденсатор. Хотя представленные в этой истории циклические процессы не используются
в современных паровых турбинах с непрерывным потоком в современных системах используются отдельные конденсаторы.
работающих при давлении ниже атмосферного, с учетом описанных здесь принципов.
Кроме того, истории изобретателей и их изобретений дают представление о
процесс технологических открытий.
Демонстрация вакуума
Один из самых важных принципов, применяемых в работе паровой энергии.
это создание вакуума путем конденсации. Эта ссылка обеспечивает простую иллюстрацию
используя бутылку безалкогольного напитка и кипящую воду.
Демонстрация иллюстрирует, как конденсация
внутри резервуара создается вакуум. Помпа Savery, описанная ниже, использует метод
очень похоже на продемонстрированный метод. Вакуум
Демо.
Насос Savery
В первые дни одним из распространенных способов удаления воды было использование ряда
ковшей на шкивной системе, управляемой лошадьми. Это было медленно и дорого
так как животные нуждались в кормлении, ветеринарной помощи и содержании. Использование
пар для перекачивания воды был запатентован Томасом Савери в 169 г.8, а по его словам
предоставил «двигатель для подъема воды огнем». Насос Савери заработал
путем нагревания воды для ее испарения, заполнения резервуара паром, а затем создания
вакуум, изолируя бак от источника пара и конденсируя пар.
Вакуум использовался для забора воды из шахт. Однако вакуум может
брать воду только с небольшой глубины. Еще одним недостатком помпы был
использование давления пара для вытеснения воды, набранной в резервуар.
В принципе, давление можно использовать для нагнетания воды из резервуара вверх.
80 футов, но взрывы котлов не были редкостью, так как конструкция герметичных
котлы были не очень развиты. Эта ссылка содержит подробную информацию о работе Savery
Описание насоса..
Атмосферный двигатель Ньюкомена
Томас Ньюкомен (1663-1729), кузнец, в течение 10 лет экспериментировал с первый по-настоящему успешный паровой двигатель, приводивший в действие насос для удаления воды из шахты. Его способность продавать двигатель была затруднена из-за обширного патента Савери. Он был вынужден основать фирму с Савери, несмотря на улучшение показателей. его двигателя, существенные механические отличия, устранение потребность в давлении пара и использование вакуума совершенно по-разному. А Схема двигателя Ньюкомена показана на рис. 1. Двигатель называется «атмосферный» двигатель, потому что наибольшее используемое давление пара близко к атмосферное давление.
Рис. 1. Иллюстрация атмосферного двигателя Ньюкомена для откачки воды.
Принцип действия.
Паровая машина состоит из
паровой поршень / цилиндр, который перемещает большую деревянную балку для привода водяного насоса. Двигатель не использует давление пара для подъема парового поршня ! Скорее,
система сконструирована таким образом, что балка тяжелее со стороны главного насоса,
и гравитация тянет вниз балку со стороны главного насоса. Веса добавляются к
стороны главного насоса, если это необходимо. Насосы на рис. 1 вытесняют воду вверх.
ход поршня насоса, в соответствии с насосами, использовавшимися в оборудовании в то время, и обсуждение следует этой конструкции. Для того, чтобы рисовать
воды в основной насос в правой части схемы, рассмотрим цикл
это начинается с луча, опрокинутого вниз справа. Цилиндр под паром
поршень сначала заполняется паром атмосферного давления, а затем распыляется вода
в цилиндр для конденсации пара. Разность давлений между атмосферой и
возникающий вакуум выталкивает пар
поршень вниз, поднимая поршень основного насоса вверх, поднимая воду над поршнем основного насоса и заполняя нижнюю камеру основного насоса водой.
В нижней части хода парового поршня открывается клапан для восстановления
паровой цилиндр к атмосферному давлению, а луч направлен вниз справа
под действием силы тяжести, позволяя главному поршню упасть. Когда главный поршень падает, вода из-под поршня проходит в камеру над поршнем, как будет объяснено позже. Пар атмосферного давления поступает в паровой цилиндр.
на этом этапе, что позволяет повторить процесс.
Двигатель Ньюкомена был лучшей технологией на протяжении 60 лет! Некоторые двигатели Ньюкомена использовались намного дольше, хотя и значительно уступали Ваттным последующие двигатели. Более подробно о работе и фото старейшего существующий двигатель Ньюкомена, см. Newcomen Описание двигателя.
Атмосферный паровой двигатель мощностьюВт
Рис. 2. Иллюстрация атмосферного двигателя Уатта для перекачивания воды.
Главный насос не показан. (По гравюре Стюарта, 1824 г.
| Двигатели Newcomen были крайне неэффективны. Пользователи узнали, как требовалось много энергии. Паровой цилиндр неоднократно нагревался и охлаждался, которые тратили энергию на повторный нагрев стали, а также вызывали большие тепловые стрессы. Джеймс Уатт (1736-1819) совершил прорыв, применив отдельный конденсатор. Уатт открыл отдельный конденсатор в 1765 году. (См. Эксперимент Уатта.) Потребовалось 11 лет, прежде чем он видел устройство на деле! Самое большое препятствие для реализации двигателя Уатта была технология изготовления большого поршня/цилиндра. с достаточно жесткими допусками, чтобы они герметизировали умеренный вакуум. Технология улучшилась примерно в то же время, когда Уатт нашел финансовую поддержку, в которой он нуждался, благодаря партнерству с Мэтью Бултоном. Принцип действия. Более подробная информация о работе и фотографии пары двигателей Watt используется для перекачки воды, см. Уатт Описание двигателя. |
,
стр. 114.).
Двигатель Ватта, как
двигатель Ньюкомена, работающий по принципу разности давлений, создаваемой вакуумом
с одной стороны поршня, чтобы толкнуть
паровой поршень вниз. Однако паровой цилиндр Уатта и вовсе оставался горячим.
раз. Клапаны позволяли пару поступать в отдельный конденсатор.
а затем конденсат откачивался вместе с газами с помощью воздушного насоса. (См. рис. 2.)Поршень двойного действия и роторный двигатель
Бултон был прозорливым промышленником и воспользовался
возможности применения двигателя в других отраслях промышленности. Перемещение
паровой двигатель в помещении, устройство стало полезным для работы мельниц и
текстильные фабрики и др.