Tko je stvorio 1 parni stroj. Povijest parnog stroja i njegova primjena. Izumi Thomasa Newcomena

Polzunov, Ivan Ivanovič

- mehaničar koji je uredio prvi parni stroj u Rusiji; sin vojnika jekaterinburških rudarskih poduzeća, desetogodišnjak je upisao jekaterinburšku aritmetičku školu, gdje je završio tečaj sa zvanjem studenta strojarstva. Među nekoliko mladih ljudi, Polzunov je poslan u Barnaul u državne rudarske tvornice, gdje je 1763. bio glavni majstor. Baveći se konstruiranjem strojeva s vodenim motorima koji se koriste u talionicama i rudnicima, Polzunov je skrenuo pozornost na poteškoće postavljanja takvih strojeva u područjima udaljenim od rijeka, te se odlučio na ideju korištenja pare kao motora. Postoje neki dokazi koji upućuju na to da mu se ta misao nije pojavila samostalno, već pod utjecajem Schlatterove knjige: "Detaljno uputstvo za rudarenje" (Sankt Peterburg, 1760.), u čijem je desetom poglavlju prvi ruski opis parni stroj, naime stroj Newcomen. Polzunov je energično preuzeo provedbu svoje ideje, počeo proučavati snagu i svojstva vodene pare, nacrtao crteže i izradio modele. Uvjeren, nakon dugotrajnih istraživanja i eksperimenata, u mogućnost zamjene pokretačke sile vode snagom pare i dokazati to na modelima, Polzunov se u travnju 1763. obratio šefu tvornica Kolyvano-Voskresensky, general-bojniku A. I. Poroshinu, s pismo u kojem je, iznoseći motive koji su ga potaknuli da pronađe novu silu, tražio sredstva za izgradnju "vatrenog stroja" koji je izumio. Polzunov je projekt prijavljen Kabinetu Njezina Veličanstva sa zahtjevom za oslobađanje iznosa potrebnog za izgradnju stroja. Prema izvješću Kabineta, uslijedio je dekret Katarine II, kojim je ona, "za veće ohrabrenje", dodijelila Polzunova mehaničarima s plaćom i činom inženjerijskog kapetana-poručnika, naložila izdavanje 400 rubalja kao nagrada. i istaknuo, "ako ne bude potreban u tvornicama, pošaljite ga u Petrograd, sa srebrom" na dvije-tri godine u Akademiju znanosti, da nadopuni obrazovanje. No vlast nije pustila Polzunova i zatražila da se na neko vrijeme pošalje u Akademiju znanosti da se ukine, "jer je za njim ovdje velika potreba, kako bi se taj stroj koji radi u paru doveo u praksu". S obzirom na to, Polzunov je morao ostati u Sibiru do kraja slučaja. Do tada je odgođeno i izdavanje gore navedenih 400 rubalja. Puštene su mu, prema predočenoj procjeni, potrebne količine i materijal, te je dobio priliku da počne gradnju. Već 20. svibnja 1765. Polzunov je izvijestio da su pripremni radovi završeni i da će stroj biti pušten u rad u listopadu te godine. Ali u to vrijeme auto još nije bio spreman. Masa nepredviđenih poteškoća i neiskustvo radnika usporilo je napredovanje radova. Osim toga, mnogi materijali potrebni za izradu stroja nisu se mogli nabaviti u Sibiru. Morao sam ih ispisati iz Jekaterinburga i očekivati ​​da budu poslani u roku od nekoliko mjeseci. U prosincu 1765. Polzunov je završio automobil, potrošivši na njega 7435 rubalja. 51 kop. Međutim, nije uspio vidjeti svoj izum na djelu. Test automobila bio je zakazan u Barnaulu za 20. svibnja 1766., a 16. svibnja iste godine Polzunov je već umro "od jakog krvarenja iz grkljana". Polzunovljev stroj, pod vodstvom njegovih učenika Levzina i Černjicina, u roku od dva mjeseca otopio je 9335 komada ruda Zmeinogorsk u Barnaulu, ali je ubrzo njegov rad u Barnaulu prekinut "kao nepotrebno", a nema podataka je li korišten na onima koji su nije imao motore koji djeluju na vodu Zmeinogorsk tvornicu i Semenovsky rudnik, gdje je izvorno bio namijenjen od strane samog izumitelja i njegovih nadređenih, Godine 1780, "stroj koji je napravio Polzunov, upravljao je parom, a struktura su slomljena." Muzej rudarstva Barnaul posjeduje model Polzunovljevog stroja. Polzunovu se ne može pripisati, kao što to neki čine, čast da je izumio prvi parni stroj. Ipak, Polzunovljev stroj bio je, zapravo, prvi parni stroj izgrađen u Rusiji, a ne naručen iz inozemstva; korištenje parnog stroja 1765. ne za dizanje vode, već za drugu industrijsku svrhu, treba smatrati neovisnim izumom, budući da je u Engleskoj prva upotreba parnog stroja za crpljenje zraka napravljena tek 1765. godine.

Akumulacija novih praktičnih znanja u 16.-17. stoljeću dovela je do nečuvenih uspona ljudske misli. Kotači vode i vjetra rotiraju alatne strojeve, pokreću mijehove, pomažu metalurzima da dižu rudu iz rudnika, odnosno tamo gdje se ljudske ruke ne mogu nositi s teškim radom, u pomoć im dolazi energija vode i vjetra. Za glavna tehnološka dostignuća tog vremena zaslužni su ne toliko znanstvenici i znanost koliko mukotrpan rad vještih izumitelja. Posebno su velika postignuća u rudarskoj tehnologiji, u vađenju raznih ruda i minerala. Iz rudnika je bilo potrebno podizati iskopanu rudu ili ugljen, ispumpati podzemne vode koje su cijelo vrijeme preplavile rudnik, stalno dovod zraka u rudnik, a bilo je potrebno mnogo raznih radno intenzivnih radova kako bi rudarstvo ne bi stao. Tako je industrija u razvoju silno zahtijevala sve više energije, a tada su je uglavnom mogli osigurati vodeni kotači. Već su naučili graditi dovoljno moćne. U vezi s povećanjem snage kotača, metal se sve više koristi za osovine i neke druge dijelove. U Francuskoj je na rijeci Seini 1682. majstor R. Salem, pod vodstvom A. de Villea, izgradio najveću instalaciju za to vrijeme, koja se sastojala od 13 kotača promjera 8 m, koji su služili za pogon više od 200 pumpe koje su opskrbljivale vodom do visine od preko 160 m, te opskrbljivale vodom fontane u Versaillesu i Marlyju. Prvi mlinovi za pamuk koristili su hidraulički motor. Arkwrightove strojeve za predenje od početka je pokretala voda. Međutim, vodeni kotači mogli su se instalirati samo na rijeci, po mogućnosti punoj i brzoj. A ako se tvornica tekstila ili metala još uvijek može izgraditi na obalama rijeke, tada su se rudna ležišta ili slojevi ugljena morali razvijati samo na mjestima nastanka. A za ispumpavanje podzemne vode koja je poplavila rudnik i podizanje iskopane rude ili ugljena na površinu bila je potrebna i energija. Stoga je u rudnicima udaljenim od rijeka bilo potrebno koristiti samo snagu životinja.

Vlasnik engleskog rudnika 1702. morao je držati 500 konja za rad pumpi koje crpe vodu iz rudnika, što je bilo vrlo neisplativo.

Industriji u razvoju bili su potrebni snažni novi tipovi motora koji bi omogućili proizvodnju bilo gdje. Prvi poticaj za stvaranje novih motora koji mogu raditi bilo gdje, bila rijeka u blizini ili ne, bila je upravo potreba za pumpama i dizalima u metalurgiji i rudarstvu.

Sposobnost pare da proizvede mehanički rad čovjeku je odavno poznata. Prvi tragovi stvarne inteligentne upotrebe pare u mehanici spominju se 1545. u Španjolskoj, kada je pomorski kapetan

Blasco de Garay konstruirao je stroj kojim je pokrenuo bočne lopatice broda i koji je, po nalogu Karla V., prvi put testiran u luci Barcelone prilikom transporta 4.000 kvintala tereta brodom tri nautičke milje u dva sata . Izumitelj je bio nagrađen, ali je sam stroj ostao neupotrebljiv i predan zaboravu.

Krajem 17. stoljeća, u zemljama s najrazvijenijom manufakturnom proizvodnjom, rađaju se elementi nove strojne tehnologije koristeći svojstva i snagu vodene pare.

Rani pokušaji stvaranja toplinskog motora bili su povezani s potrebom crpljenja vode iz rudnika u kojima se kopalo gorivo. Godine 1698. Englez Thomas Savery, bivši rudar, a zatim kapetan trgovačke marine, prvi je predložio crpljenje vode pomoću parnog dizala. Patent koji je primio Savery glasi: „Ovaj novi izum podizanja vode i dobivanja pogona za sve vrste proizvodnje pomoću pokretačke snage vatre od velike je važnosti za sušenje rudnika, vodoopskrbu gradova i proizvodnju pogonske snage za tvornice svih vrsta. koji ne mogu koristiti snagu vode ili stalni rad vjetra." Lift za vodu Severi radio je na principu usisavanja vode na račun atmosferskog tlaka u komoru, gdje je došlo do razrjeđivanja kada se para kondenzirala s hladnom vodom. Severijevi parni strojevi bili su izrazito neekonomični i nezgodni za rad, nisu se mogli prilagoditi pogonu alatnih strojeva, trošili su ogromnu količinu goriva, učinkovitost im nije bila veća od 0,3%. Međutim, potražnja za crpljenjem vode iz rudnika bila je tolika da su čak i ovi glomazni parni strojevi tipa pumpe stekli određenu popularnost.

Thomas Newcomen (1663-1729) - engleski izumitelj, po zanimanju kovač. Zajedno s majstorom J. Cowleyem izgradio je parnu pumpu, čiji su pokusi poboljšanja trajali oko 10 godina, dok nije počeo ispravno raditi. Newcomenov parni stroj nije bio univerzalni stroj. Zasluga Newcomena je u tome što je bio jedan od prvih koji je realizirao ideju korištenja pare za dobivanje mehaničkog rada. Društvo britanskih tehnologa nosi njegovo ime. Godine 1711. Newcomen, Cowley i Savery osnovali su "Tvrtku vlasnika prava za izumljenje uređaja za podizanje vode vatrom". Sve dok su ovi izumitelji bili nositelji patenta za "korištenje snage vatre", sav njihov rad na proizvodnji parnih strojeva obavljao se u najstrožem povjerenju. Šveđanin Triwald, koji je prilagodio Newcomenove strojeve, napisao je: “... izumitelji Newcomen i Cowley bili su vrlo sumnjičavi i oprezni u čuvanju tajne izgradnje i korištenja svog izuma za sebe i svoju djecu. Španjolski izaslanik na engleskom dvoru, koji je s velikom pratnjom stranaca došao iz Londona pogledati novi izum, nije smio ni ući u prostoriju u kojoj su se nalazili strojevi. No, 20-ih godina XVIII stoljeća patent je istekao i mnogi inženjeri su se bavili proizvodnjom instalacija za podizanje vode. Pojavila se literatura koja opisuje te postavke.

Proces distribucije univerzalnih parnih strojeva u Engleskoj do početka 19. stoljeća. potvrđuje ogroman značaj novog izuma. Ako je kroz desetljeće od 1775. do 1785. god. Izgrađeno je 66 strojeva dvostrukog djelovanja ukupne snage 1288 KS, zatim od 1785. do 1795. godine. Već su stvorena 144 stroja dvostrukog djelovanja ukupne snage 2009 KS, au sljedećih pet godina - od 1795. do 1800. godine. - 79 automobila ukupne snage 1296 KS

Zapravo, korištenje parnog stroja u industriji počelo je 1710. godine, kada su engleski radnici Newcomen i Cowley prvi izgradili parni stroj koji je pokretao pumpu instaliranu u rudniku kako bi iz njega crpila vodu.

Međutim, Newcomenov stroj nije bio parni stroj u modernom smislu te riječi, budući da pokretačka snaga u njemu još uvijek nije bila vodena para, već atmosferski tlak zraka. Stoga je ovaj stroj nazvan "atmosferskim". Iako je u stroju vodena para služila, kao iu Severijevom stroju, uglavnom za stvaranje vakuuma u cilindru, ovdje je već bio predložen pokretni klip - glavni dio modernog parnog stroja.

Na sl. Slika 4.1 prikazuje parno dizalo Newcomen-Cowley. Prilikom spuštanja usisne šipke 1 i opterećenja 2, klip 4 se podigao i para je ušla u cilindar 5 kroz otvorenu slavinu 7 iz kotla 8, čiji je tlak bio nešto veći od atmosferskog. Para je služila za djelomično podizanje klipa u cilindru, otvorenog na vrhu, ali njezina je glavna uloga bila stvaranje vakuuma u njemu. U tu svrhu, kada je klip stroja došao u gornji položaj, slavina 7 je zatvorena, a hladna voda je ubrizgana iz spremnika 3 kroz slavinu 6 u cilindar. Vodena para se brzo kondenzirala, a atmosferski tlak vratio je klip na dno cilindra, podižući usisnu šipku. Kondenzat je ispušten iz cilindra pomoću cijevi9, klip je ponovno podignut zbog dovoda pare, a gore opisani postupak je ponovljen. Newcomenov stroj je serijski motor.

Newcomenov parni stroj bio je savršeniji od Saveryjevog, lakši za rukovanje, ekonomičniji i produktivniji. Međutim, strojevi prvih izdanja radili su vrlo neekonomično, da bi stvorili snagu od jedne konjske snage na sat, spaljivalo se do 25 kg ugljena, odnosno učinkovitost je bila oko 0,5%. Uvođenjem automatske distribucije tokova pare i vode pojednostavljeno je održavanje stroja, vrijeme hoda klipa se smanjilo na 12-16 minuta, što je smanjilo dimenzije stroja i pojeftinilo dizajn. Unatoč velikoj potrošnji goriva, ova vrsta strojeva brzo je postala široko rasprostranjena. Već dvadesetih godina XVIII stoljeća ovi su strojevi radili ne samo u Engleskoj, već iu mnogim europskim zemljama - u Austriji, Belgiji, Francuskoj, Mađarskoj, Švedskoj, koristili su se gotovo stoljeće u industriji ugljena i za opskrbu vodom. gradovima. U Rusiji je prvi Newcomenov parno-atmosferski stroj postavljen 1772. u Kronstadtu za pumpanje vode iz doka. O rasprostranjenosti Newcomen strojeva svjedoči i činjenica da je posljednji stroj ovog tipa u Engleskoj demontiran tek 1934. godine.

Ivan Ivanovič Polzunov (1728.-1766.) talentirani je ruski izumitelj koji je rođen u obitelji vojnika. Godine 1742., mehaničar jekaterinburške tvornice, Nikita Bakharev, trebao je brze učenike. Izbor je pao na četrnaestogodišnjake I. Polzunova i S. Čeremisinova koji su još studirali u Aritmetičkoj školi. Teorijska obuka u školi ustupila je mjesto praktičnom upoznavanju s radom najmodernijih strojeva i instalacija tvornice u Jekaterinburgu u Rusiji tog vremena. Godine 1748. Polzunov je prebačen u Barnaul da radi u tvornicama Kolyvano-Voskresensky. Nakon samostalnog proučavanja knjiga iz metalurgije i mineralogije u travnju 1763. godine, Polzunov je predložio projekt potpuno originalnog parnog stroja, koji se od svih tada poznatih strojeva razlikovao po tome što je bio konstruiran za pogon puhačkih balona i bio je kontinuirana jedinica. U svom memorandumu o "vatrenom stroju" od 26. travnja 1763., Polzunov je, prema vlastitim riječima, želio " ... dodatkom vatrenog stroja zaustaviti vodoprivredu i za te ga slučajeve potpuno uništiti, te umjesto brana za pokretni temelj postrojenja uspostaviti tako da može podnijeti sve terete koji su sebi nametnuti, a koji su obično potrebni za raspirivanje požara. , nositi i, po volji naše, što će biti potrebno, ispraviti. A onda je napisao: „Da bi se postigla ova slava (ako snage dopuste) domovini, i da bude na dobrobit cijelog naroda, zbog velikog znanja o upotrebi stvari koje još uvijek nisu jako upoznati (po uzoru na druge znanosti), uvesti u običaj. U budućnosti je izumitelj sanjao o prilagodbi stroja za druge potrebe. Projekt I.I. Polzunov je uveden u kraljevski ured u Petrogradu. Odluka Katarine II bila je sljedeća: “Njezino carsko veličanstvo nije samo Polzunov, s milosrdnim zadovoljstvom, već za najveće ohrabrenje koje se udostojila zapovijedati: dobrodošli Evo, Polzunov, u mehaničare s činom i plaćom kapetana potpukovnika , i dajte mu 400 rubalja kao nagradu”.

Newcomenovi strojevi, koji su savršeno radili kao uređaji za podizanje vode, nisu mogli zadovoljiti hitnu potrebu za univerzalnim motorom. Oni su samo utrli put za stvaranje univerzalnih kontinuiranih parnih strojeva.

U početnoj fazi razvoja parnih strojeva potrebno je izdvojiti "vatreni stroj" ruskog rudarskog majstora Polzunova. Motor je bio namijenjen pokretanju mehanizama jedne od peći za taljenje tvornice u Barnaulu.

Prema Polzunovovom projektu (slika 4.2), para iz kotla (1) je dovedena u jedan, recimo, lijevi cilindar (2), gdje je klip (3) podigla u najviši položaj. Zatim je iz spremnika u cilindar ubrizgan mlaz hladne vode (4), što je dovelo do kondenzacije pare. Pod utjecajem atmosferskog tlaka na klip se spustio, dok se u desnom cilindru, kao posljedica pritiska pare, klip podigao. Raspodjela vode i pare u Polzunovom stroju vršila se posebnim automatskim uređajem (5). Kontinuirana radna sila s klipova stroja prenosila se na remenicu (6) postavljenu na osovinu, s koje se kretanje prenosilo na uređaj za distribuciju vode i pare, napojnu pumpu, a također i na radnu osovinu iz koje se mjehovi puhala su se pokrenuli.

Polzunovov motor pripadao je "atmosferskom" tipu, ali u njemu je izumitelj najprije uveo zbrajanje rada dvaju cilindra s klipovima na jednoj zajedničkoj osovini, čime je osiguran ujednačeniji hod motora. Kada je jedan od cilindara radio u praznom hodu, drugi je imao radni hod. Motor je imao automatsku distribuciju pare i po prvi put nije bio izravno povezan s radnim strojem. I.I. Polzunov je stvorio svoj automobil u iznimno teškim uvjetima, vlastitim rukama, bez potrebnih sredstava i posebnih strojeva. Nije imao na raspolaganju kvalificirane obrtnike: uprava pogona poslala je četiri studenta Polzunovu i dodijelila dva umirovljena radnika. Sjekira i drugi jednostavni alati korišteni u proizvodnji tada konvencionalnih strojeva ovdje su bili od male koristi. Polzunov je morao samostalno projektirati i izraditi novu opremu za svoj izum. Izgradnja velikog stroja, visokog oko 11 metara, odmah iz lima, čak ni testiranog na modelu, bez stručnjaka, zahtijevala je ogroman trud. Automobil je napravljen, ali je 27. svibnja 1766. I.I. Polzunov je umro od prolazne konzumacije, ne preživjevši tjedan dana prije testiranja "velikog stroja". Sam stroj, testiran od strane učenika Polzunova, koji ne samo da se isplatio, već je donio i profit, radio je 2 mjeseca, nije dobio daljnja poboljšanja, a nakon kvara je napušten i zaboravljen. Nakon Polzunovskog motora, prošlo je pola stoljeća prije nego što su se u Rusiji počeli koristiti parni strojevi.

James Watt - engleski izumitelj, tvorac univerzalnog parnog stroja, član Kraljevskog društva u Londonu - rođen je u Greenocku u Škotskoj. Od 1757. radio je kao mehaničar na Sveučilištu u Glasgowu, gdje se upoznao sa svojstvima vodene pare i provodio istraživanja o ovisnosti temperature zasićene pare o tlaku. 1763.-1764., dok je prilagođavao model Newcomenove parne mašine, predložio je smanjenje potrošnje pare odvajanjem parnog kondenzatora od cilindra. Od tada počinje njegov rad na poboljšanju parnih strojeva, istraživanju svojstava pare, izgradnji novih strojeva itd., koji se nastavlja tijekom cijeloga života. Na Wattovom spomeniku u Westminsterskoj opatiji uklesan je natpis: "... primjenjujući snagu kreativnog genija na poboljšanje parnog stroja, proširio je produktivnost svoje zemlje, povećao moć čovjeka nad prirodom i zauzeo izvanredno mjesto među najslavnijim ljudima znanosti i pravim dobročiniteljima čovječanstva." U potrazi za sredstvima za izgradnju svog motora, Watt je počeo sanjati o profitabilnom poslu izvan Engleske. Početkom 70-ih rekao je prijateljima da je "umoran od domovine" i ozbiljno je počeo pričati o preseljenju u Rusiju. Ruska vlada ponudila je engleskom inženjeru "zanimanje prema njegovom ukusu i znanju" i s godišnjom plaćom od 1000 funti sterlinga. Wattov odlazak u Rusiju spriječio je ugovor koji je 1772. sklopio s kapitalistom Boltonom, vlasnikom strojarskog poduzeća u Sohou kod Birminghama. Bolton je dugo znao za izum novog, "vatrenog" stroja, ali je oklijevao subvencionirati njegovu konstrukciju, sumnjajući u praktičnu vrijednost stroja. Požurio je sklopiti sporazum s Wattom tek kada je zaprijetila stvarna prijetnja odlaska izumitelja u Rusiju. Sporazum koji povezuje Watta s Boltonom pokazao se vrlo učinkovitim. Bolton se pokazao kao inteligentan i dalekovid čovjek. Nije škrtario s troškovima izgradnje stroja. Bolton je shvatio da će se Wattov genij, oslobođen sitne, iscrpljujuće brige za komadić kruha, razotkriti punom snagom i obogatiti poduzetnog kapitalista. Osim toga, sam Bolton je bio glavni inženjer strojarstva. Wattove tehničke ideje također su ga osvojile. Tvornica u Sohou bila je poznata po svojoj prvoklasnoj opremi za ono vrijeme i imala je kvalificirane radnike. Stoga je Watt s oduševljenjem prihvatio Boltonov prijedlog da se u tvornici uspostavi proizvodnja parnih strojeva novog dizajna. Od početka 70-ih do kraja života, Watt je ostao glavni mehaničar tvornice. Krajem 1774. tvornica Soho izgradila je prvi stroj s dvostrukim djelovanjem.

Newcomenov stroj je uvelike poboljšan tijekom stoljeća svog postojanja, ali je ostao "atmosferski" i nije zadovoljavao potrebe brzo rastuće tehnologije proizvodnje, koja je zahtijevala organizaciju rotacijskog kretanja velikom brzinom.

Potraga za mnogim izumiteljima bila je usmjerena na postizanje cilja. Samo u Engleskoj, tijekom zadnje četvrtine 18. stoljeća, izdano je više od desetak patenata za univerzalne motore različitih sustava. Međutim, samo je James Watt uspio ponuditi industriji univerzalni parni stroj.

Watt je započeo svoj rad na parnom stroju gotovo istovremeno s Polzunovom, ali pod različitim uvjetima. U Engleskoj je u to vrijeme industrija cvjetala. Watta je aktivno podržavao Bolton, vlasnik nekoliko tvornica u Engleskoj, koji je kasnije postao njegov partner, Parlament, te je imao priliku koristiti visokokvalificirano inženjersko osoblje. Godine 1769. Watt je patentirao parni stroj s zasebnim kondenzatorom, a potom i korištenje viška tlaka pare u motoru, što je značajno smanjilo potrošnju goriva. Watt je s pravom bio tvorac parnog klipnog stroja.

Na sl. 4.3 prikazan je dijagram jednog od Wattovih prvih parnih strojeva. Parni kotao 1 je s klipnim cilindrom 3 povezan parnim cjevovodom 2 kroz koji se para periodično dovodi u gornju šupljinu iznad klipa 4 i u donju šupljinu ispod klipa cilindra. Te su šupljine s kondenzatorom povezane cijevi5, gdje se ispušna para kondenzira s hladnom vodom i stvara vakuum. Stroj ima balansir 6, koji spaja klip s radilicom uz pomoć klipnjače 7, na čijem je kraju montiran zamašnjak 8.

U stroju je prvi put primijenjen princip dvostrukog djelovanja pare, koji se sastoji u tome da se svježa para dopušta u cilindar stroja naizmjenično u komore s obje strane klipa. Wattovo uvođenje principa ekspanzije pare sastojalo se u tome da se svježa para puštala u cilindar samo za dio hoda klipa, zatim se para prekidala, a daljnje kretanje klipa vršilo se zbog širenja pare i pada u njegov pritisak.

Dakle, u Wattovu stroju odlučujuća pokretačka sila nije bio atmosferski tlak, već elastičnost pare visokog tlaka koja pokreće klip. Novi princip rada pare zahtijevao je potpunu promjenu dizajna stroja, posebice cilindra i distribucije pare. Kako bi uklonio kondenzaciju pare u cilindru, Watt je najprije uveo parni plašt cilindra, uz pomoć kojeg je počeo zagrijavati njegove radne stijenke parom, te izolirao vanjsku stranu parne košulje. Budući da Watt nije mogao koristiti klipnjaču-radilicu u svom stroju za stvaranje ujednačenog rotacijskog kretanja (za takav prijenos je uzeo zaštitni patent od strane francuskog izumitelja Picarda), 1781. godine izdao je patent za pet načina pretvaranja ljuljanje u kontinuirano rotacijsko. Isprva je u tu svrhu koristio planetarni ili solarni kotač. Konačno, Watt je predstavio centrifugalni regulator brzine za promjenu količine pare koja se dovodi u cilindar stroja s promjenom broja okretaja. Tako je Watt u svom parnom stroju postavio osnovna načela projektiranja i rada modernog parnog stroja.

Wattovi parni strojevi radili su na niskotlačnoj zasićenoj pari od 0,2–0,3 MPa, pri malom broju okretaja u minuti. Tako modificirani parni strojevi dali su izvrsne rezultate, smanjivši potrošnju ugljena po hp/h (konja po satu) nekoliko puta u odnosu na Newcomenove strojeve, te istisnuli vodeni kotač iz rudarske industrije. Sredinom 80-ih godina XVIII stoljeća. Konačno je razvijen dizajn parnog stroja, a parni stroj s dvostrukim djelovanjem postao je univerzalni toplinski stroj koji je našao široku primjenu u gotovo svim sektorima gospodarstva u mnogim zemljama. U 19. stoljeću dobivaju veliku raširenost osovinska dizanja parnih elektrana, parnih puhala, kotrljajućih parnih elektrana, parnih čekića, parnih pumpi itd.

Daljnje povećanje učinkovitosti Parnu elektranu postigao je Wattov suvremenik Arthur Wolf u Engleskoj uvođenjem višestrukog širenja pare uzastopno u 2, 3 pa čak i 4 stupnja, dok je para prelazila iz jednog cilindra stroja u drugi.

Odbacivanje balansera i korištenje višestruke ekspanzije pare doveli su do stvaranja novih konstruktivnih oblika strojeva. Motori s dvostrukom ekspanzijom počeli su se oblikovati u obliku dva cilindra - visokotlačnog cilindra (HPC) i niskotlačnog cilindra (LPC), koji su nakon HPC-a primali ispušnu paru. Cilindri su bili smješteni ili vodoravno (složeni stroj, slika 4.4, a), ili uzastopno, kada su oba klipa postavljena na zajedničku šipku (tandem stroj, slika 4.4, b).

Od velike važnosti za povećanje učinkovitosti. parni strojevi počeli su koristiti pregrijanu paru s temperaturom do 350 ° C sredinom 19. stoljeća, što je omogućilo smanjenje potrošnje goriva na 4,5 kg po KS / h. Korištenje pregrijane pare prvi je predložio francuski znanstvenik G.A. Girnom.

Rođen u radničkoj obitelji, George Stephenson (1781.–1848.) radio je u rudnicima ugljena Newcastlea gdje su radili i njegov otac i djed. Puno se samoobrazovao, studirao fiziku, mehaniku i druge znanosti, zanimao se za inventivnu djelatnost. Stephensonove izvanredne sposobnosti dovele su ga do mjesta mehaničara, te je 1823. imenovan glavnim inženjerom tvrtke za izgradnju prve javne željeznice Stockton-Darlington; to mu je otvorilo velike mogućnosti za dizajn i inventivni rad.

U Rusiji su prve parne lokomotive izgradili ruski mehaničari i izumitelji Čerepanovi - Efim Aleksejevič (otac, 1774-1842) i Miron Efimovič (sin, 1803-1849), koji su radili u tvornicama Nižnji Tagil i bili bivši kmetovi tvornice. vlasnici Demidovs. Čerepanovci su kroz samoobrazovanje postali obrazovani ljudi, posjetili su tvornice Sankt Peterburga i Moskve, Engleske i Švedske. Za inventivnu aktivnost Miron Čerepanov i njegova supruga dobili su slobodu 1833. Efim Čerepanov i njegova supruga dobili su slobodu 1836. Čerepanovi su stvorili oko 20 različitih parnih strojeva koji su radili u tvornicama Nižnji Tagil.

Visoki tlak pare za parne strojeve prvi je upotrijebio Oliver Evans u Americi. To je rezultiralo daljnjim smanjenjem potrošnje goriva do 3 kg po KS/h. Kasnije su projektanti parnih lokomotiva počeli koristiti višecilindrične parne strojeve, paru s nadtlakom i uređaj za preokret.

U XVIII stoljeću. postojala je sasvim razumljiva želja da se parni stroj koristi za kopneni i vodeni transport. U razvoju parnih strojeva, samostalan smjer bile su lokomotive - pokretne parne elektrane. Prvu instalaciju ovog tipa razvio je engleski graditelj John Smith. Naime, razvoj transporta pare započeo je ugradnjom vatrogasnih cijevi u kotlove s vatrom, što je značajno povećalo njihov učinak pare.

Bilo je mnogo pokušaja da se razviju parne lokomotive - parne lokomotive, izgrađeni su operativni modeli (sl. 4.5, 4.6). Od njih se ističe parna lokomotiva Rocket koju je 1825. godine izgradio talentirani engleski izumitelj George Stephenson (1781–1848) (vidi sliku 4.6, a, b).

Rocket nije bila prva parna lokomotiva koju je dizajnirao i izradio Stephenson, ali ova je bila superiorna u mnogim aspektima i proglašena je najboljom lokomotivom na posebnoj izložbi u Rayhillu i preporučena za novu željeznicu Liverpool-Manchester, koja je u to vrijeme postala uzorna . Godine 1823. Stephenson je organizirao prvu tvornicu lokomotiva u Newcastleu. Godine 1829. u Engleskoj je organizirano natjecanje za najbolju parnu lokomotivu čiji je pobjednik bio stroj J. Stephensona. Njegova parna lokomotiva "Raketa", razvijena na bazi vatrogasnog kotla, s masom vlaka od 17 tona, razvijala je brzinu od 21 km/h. Kasnije je brzina "Rakete" povećana na 45 km / h.

Željeznice su počele igrati u XVIII stoljeću. ogromnu ulogu. Prvu putničku željeznicu u Rusiji duljine 27 km, odlukom carske vlade, izgradili su strani poduzetnici 1837. između Sankt Peterburga i Pavlovska. Dvokolosiječna pruga Petersburg-Moskva počela je s radom 1851. godine.

Godine 1834. otac i sin Čerepanovs izgradili su prvu rusku parnu lokomotivu (vidi sliku 4.6, c, d), koja je nosila teret od 3,5 tona brzinom od 15 km / h. Njihove naknadne parne lokomotive nosile su teret težak 17 tona.

Od početka 18. stoljeća pokušavaju se koristiti parni stroj u vodnom prometu. Poznato je, na primjer, da je francuski fizičar D. Papin (1647–1714) izgradio čamac koji je pokretao parni stroj. Istina, Papin nije postigao uspjeh u ovom pitanju.

Problem je riješio američki izumitelj Robert Fulton (1765–1815), koji je rođen u Little Britonu (danas Fulton) u Pennsylvaniji. Zanimljivo je napomenuti da su prvi veliki uspjesi u stvaranju parnih strojeva za industriju, željeznički i vodni promet pali na talentirane ljude koji su znanje stjecali samoobrazovanjem. Fulton nije bio iznimka u tom pogledu. Fulton, koji je kasnije postao inženjer strojarstva, potjecao je iz siromašne obitelji i u početku se mnogo samoobrazovao. Fulton je živio u Engleskoj, gdje se bavio izgradnjom hidrauličnih konstrukcija i rješavanjem niza drugih tehničkih problema. Dok je bio u Francuskoj (u Parizu), izgradio je podmornicu Nautilus i parni brod koji je testiran na rijeci Seini. Ali sve je ovo bio tek početak.

Pravi uspjeh došao je u Fulton 1807.: vrativši se u Ameriku, izgradio je parobrod Clermont nosivosti 15 tona, pokretan parnim strojem od 20 KS. s., koja je u kolovozu 1807. izvršila prvi let od New Yorka do Albanyja u dužini od oko 280 km.

Daljnji razvoj brodarstva, riječnog i pomorskog, išao je prilično brzo. Tome je pridonio prijelaz s drvenih na čelične brodske konstrukcije, rast snage i brzine parnih strojeva, uvođenje propelera i niz drugih čimbenika.

Izumom parnog stroja čovjek je naučio energiju koncentriranu u gorivu pretvarati u kretanje, u rad.

Parni stroj jedan je od rijetkih izuma u povijesti koji je dramatično promijenio sliku svijeta, revolucionirao industriju, transport i dao poticaj novom usponu znanstvenih spoznaja. Bio je univerzalni motor industrije i prometa kroz cijelo 19. stoljeće, ali njegove sposobnosti više nisu zadovoljavale zahtjeve za motore koji su nastali u vezi s izgradnjom elektrana i korištenjem brzih mehanizama krajem 19. stoljeća.

Umjesto parnog stroja male brzine, u tehničku arenu kao novi toplinski stroj ulazi brza turbina veće učinkovitosti.

Povijest razvoja parnog stroja dovoljno je detaljno opisana u ovom članku. Ovdje su najpoznatija rješenja i izumi vremena 1672-1891.

Prvi rad.

Počnimo s činjenicom da se još u sedamnaestom stoljeću para počela smatrati sredstvom za vožnju, s njom su se provodile sve vrste eksperimenata, a tek je 1643. Evangelista Torricelli otkrio djelovanje sile pritiska pare. Christian Huygens, 47 godina kasnije, dizajnirao je prvi energetski stroj, pokretan eksplozijom baruta u cilindru. Bio je to prvi prototip motora s unutarnjim izgaranjem. Po sličnom principu uređen je i stroj za unos vode opata Otfeya. Ubrzo je Denis Papin odlučio zamijeniti snagu eksplozije s manje snažnom silom pare. 1690. sagradio je prvi parni stroj, također poznat kao parni kotao.

Sastojao se od klipa, koji se uz pomoć kipuće vode pomicao prema gore u cilindru i, uslijed naknadnog hlađenja, ponovno spuštao - tako je nastala sila. Cijeli se proces odvijao na ovaj način: ispod cilindra, koji je istovremeno obavljao funkciju kotla, postavljena je peć; kada je klip bio u gornjem položaju, peć se pomaknula natrag kako bi se olakšalo hlađenje.

Kasnije su dvojica Engleza, Thomas Newcomen i Cowley, jedan kovač, drugi staklar, poboljšali sustav tako što su odvojili kotao i cilindar i dodali spremnik hladne vode. Ovaj sustav funkcionirao je pomoću ventila ili slavina, jedan za paru i jedan za vodu, koji su se naizmjenično otvarali i zatvarali. Tada je Englez Bayton pregradio kontrolu ventila u istinski takt.

Primjena parnih strojeva u praksi.

Newcomenov stroj ubrzo je postao svugdje poznat, a posebno je poboljšan sustavom dvostrukog djelovanja koji je razvio James Watt 1765. godine. Sada parni stroj pokazao se dovoljno cjelovitim za korištenje u vozilima, iako je zbog svoje veličine bio prikladniji za stacionarne instalacije. Watt je svoje izume ponudio i industriji; gradio je i strojeve za tekstilne tvornice.

Prvi parni stroj koji se koristio kao prijevozno sredstvo izumio je Francuz Nicolas Joseph Cugnot, inženjer i vojni strateg amater. Godine 1763. ili 1765. stvorio je automobil koji je mogao prevoziti četiri putnika prosječnom brzinom od 3,5 i maksimalnom 9,5 km/h. Nakon prvog pokušaja uslijedio je drugi - pojavio se automobil za prijevoz oružja. Testirala ga je, naravno, vojska, ali zbog nemogućnosti dugotrajnog rada (neprekidni ciklus novog stroja nije prelazio 15 minuta), izumitelj nije dobio podršku vlasti i financijera. U međuvremenu, u Engleskoj se usavršavao parni stroj. Nakon nekoliko neuspješnih Watt-ovih pokušaja Moorea, Williama Murdocha i Williama Symingtona, pojavilo se željezničko vozilo Richarda Travisicka, koje je naručio Welsh Colliery. Aktivni izumitelj došao je na svijet: iz podzemnih rudnika uzdigao se na zemlju i 1802. čovječanstvu predstavio snažan osobni automobil koji je dostizao brzinu od 15 km/h na ravnom tlu i 6 km/h na usponu.

Vozila na trajektni pogon također su se sve više koristila u Sjedinjenim Državama: Nathan Reed je 1790. iznenadio stanovnike Philadelphije svojim model parnog automobila. No, njegov sunarodnjak Oliver Evans, koji je četrnaest godina kasnije izumio amfibijsko vozilo, postao je još poznatiji. Nakon Napoleonovih ratova, tijekom kojih se "pokusi s automobilima" nisu provodili, ponovno su započeli radovi na izum i unapređenje parnog stroja. 1821. mogao se smatrati savršenim i prilično pouzdanim. Od tada, svaki korak naprijed na području vozila na parni pogon definitivno je pridonio razvoju budućih vozila.

Godine 1825. Sir Goldsworth Gurney je na 171 km dugoj dionici od Londona do Batha organizirao prvu putničku liniju. Istodobno je koristio kočiju koju je sam patentirao, a koja je imala parni stroj. To je bio početak ere brzih cestovnih kočija, koje su, međutim, nestale u Engleskoj, ali su postale raširene u Italiji i Francuskoj. Takva su vozila dosegla svoj najveći razvoj pojavom 1873. godine "Curts" Amedea Ballea težine 4500 kg i "Mansel" - kompaktnijeg, teškog nešto više od 2500 kg i dostizanja brzine od 35 km/h. Obojica su bili preteča tehnike koja je postala karakteristična za prve "prave" automobile. Unatoč velikoj brzini učinkovitost parnog stroja bila vrlo mala. Bolle je bio taj koji je patentirao prvi dobro funkcionirajući upravljački sustav, toliko je dobro posložio komande i komande da ga i danas vidimo na kontrolnoj ploči.

Unatoč ogromnom napretku u području motora s unutarnjim izgaranjem, snaga pare je i dalje osiguravala ujednačeniji i glatkiji rad stroja i stoga je imala mnogo pristalica. Poput Bolleta, koji je napravio druge lake automobile, poput Rapidea 1881. sa brzinom od 60 km/h, Nouvellea 1873., koji je imao prednju osovinu s neovisnim ovjesom kotača, Leon Chevrolet je između 1887. i 1907. lansirao nekoliko automobila. lagani i kompaktni generator pare, koji je patentirao 1889. godine. De Dion-Bouton, osnovan u Parizu 1883., proizvodio je automobile na parni pogon prvih deset godina svog postojanja i u tome postigao značajan uspjeh – njegovi su automobili pobijedili na utrci Pariz-Rouen 1894. godine.

Međutim, uspjeh Panharda i Levassora u korištenju benzina naveo je De Diona da se prebaci na motore s unutarnjim izgaranjem. Kada su braća Bolle preuzela očevu tvrtku, učinili su isto. Tada je tvrtka Chevrolet obnovila svoju proizvodnju. Automobili na parni pogon sve su brže nestajali s horizonta, iako su se u SAD-u koristili i prije 1930. godine. Upravo u ovom trenutku proizvodnja je prestala i izum parnih strojeva

Povijest parnih strojeva seže u 1. stoljeće naše ere, kada je Heron Aleksandrijski prvi opisao eolipil. Više od 1500 godina kasnije, 1551. godine, osmanski znanstvenik Takiyuddin al-Shami opisao je primitivne turbine pokretane parom, a 1629. Giovanni Branca je napravio slično otkriće. Ti su uređaji bili ražnjići za pečenje na pari ili mali zupčanici. Uglavnom, takve su dizajne koristili izumitelji da pokažu snagu pare i dokaz da je ne treba podcijeniti.

U 1700-ima rudari su se suočili s ozbiljnim izazovom - potrebom da ispumpaju vodu iz dubokih rudnika. U pomoć je priskočila ista snaga pare. Uz pomoć energije pare bilo je moguće crpiti vodu iz rudnika. Ova je aplikacija otključala potencijalnu snagu pare i dovela do izuma parnog stroja. Kasnije su došle parne elektrane. Glavni princip na kojem rade parni strojevi je "kondenzacija vodene pare kako bi se stvorio djelomični vakuum".

Thomas Savery i prvi industrijski motori

Thomas Savery prvi je izumio parnu pumpu 1698. za pumpanje vode. Ovaj izum se često naziva "vatrogasnim strojem" ili motorom za "dizanje vode vatrom". Parna pumpa, koju je patentirao Severi, radila je kipućom vodom sve dok se potpuno nije pretvorila u paru. Zatim se svaka kapljica pare podigla u spremnik, a u posudi u kojoj se izvorno nalazila voda se stvorio vakuum. Ovaj vakuum je korišten za crpljenje vode iz dubokih rudnika. No, rješenje se pokazalo privremenim, jer je energija pare bila dovoljna samo za ispumpavanje vode s nekoliko metara dubine. Još jedan nedostatak ovog dizajna bio je korištenje pritiska pare za izvlačenje vode usisane u spremnik. Tlak je bio previsok za kotlove, što je izazvalo niz silovitih eksplozija.

Strojevi niskog tlaka

Velika potrošnja ugljena Newcomenovih parnih strojeva smanjena je inovacijama Jamesa Watta. Cilindar niskotlačnog stroja opremljen je toplinskom zaštitom, zasebnim kondenzatorom i odvodom kondenzata. Tako je potrošnja ugljena u niskotlačnim strojevima smanjena za više od 50%.

Ivan Polzunov i prvi dvocilindrični parni stroj

Ivan Polzunov izumio je prvi parni stroj u Rusiji. Njegov dvocilindrični parni stroj bio je snažniji od britanskih atmosferskih motora. Dosegnuli su snagu od 24 kW. U Muzeju Barnaul izložena je maketa Polzunovljeve dvocilindrične parne mašine.

Parni stroj Thomas Newcomen

Godine 1712. Thomas Newcomen izumio je parni stroj, koji je bio vrlo uspješan s praktične točke gledišta. Njegov se model sastojao od klipa ili cilindra koji je pokretao ogromnu drvenu palubu za pokretanje vodene pumpe. Obrnuti hod u stroju nastao je zbog gravitacije, koja je gurnula kraj palube sa strane pumpe. Newcomenov stroj bio je u aktivnoj upotrebi 50 godina. Tada je prepoznato kao neučinkovito, jer je za aktivno funkcioniranje bilo potrebno puno energije. Valjalo je zagrijati cilindar, jer se stalno hladio, zbog čega je izgorjelo puno goriva.

Poboljšanja James Watta

James Watt napravio je pravu revoluciju u povijesti razvoja parnih strojeva uvodeći poseban kondenzator u originalni dizajn. Ovu je inovaciju uveo 1765. godine. No, samo 11 godina kasnije, bilo je moguće postići dizajn koji bi se mogao koristiti u industrijskim razmjerima. Najveći problem u provedbi Wattove ideje bila je tehnologija za stvaranje ogromnog klipa za održavanje prave količine vakuuma. Ali tehnologija je ubrzo postigla veliki napredak, a čim je patent dobio dovoljno sredstava, Watt parni stroj počeo se aktivno koristiti na željeznici i brodovima. U SAD-u je više od 60.000 automobila pokretano parnim strojevima od 1897. do 1927. godine.

Strojevi visokog pritiska

1800. Richard Trevithick izumio je visokotlačni parni stroj. U usporedbi sa svim prethodno izmišljenim dizajnom parnih strojeva, ova opcija je bila najsnažnija. Ali dizajn koji je predložio Oliver Evans bio je uistinu uspješan. Temeljila se na ideji pokretanja motora parom umjesto kondenzacije pare kako bi se stvorio vakuum. Evans je izumio prvi visokotlačni bezkondenzacijski parni stroj 1805. godine. Stroj je bio nepomičan i razvijao je 30 okretaja u minuti. Ovaj stroj je izvorno korišten za pogon pila. Takvi su strojevi bili podržani ogromnim rezervoarima vode, koji su se zagrijavali izvorom topline postavljenim izravno ispod rezervoara, što je omogućilo učinkovito stvaranje prave količine pare.

Ovi parni strojevi ubrzo su ušli u široku upotrebu u motornim čamcima i željeznicama, 1802. odnosno 1829. godine. Gotovo pola stoljeća kasnije pojavili su se prvi parni automobili. Charles Algernon Parsons izumio je prvu parnu turbinu 1880. godine. Početkom 20. stoljeća parni strojevi su bili široko korišteni u automobilskoj i brodogradnji.

Cornish parni strojevi

Richard Trevetick pokušao je poboljšati parnu pumpu koju je izumio Watt. Modificiran je za korištenje u Cornish kotlovima koje je izumio Trevetick. Učinkovitost parnog stroja Cornish uvelike su poboljšali William Sims, Arthur Woolf i Samuel Gruz. Ažurirani parni strojevi Cornish sastojali su se od izoliranih cijevi, motora i kotlova za povećanu učinkovitost.

U kontaktu s

Zanimanje za vodenu paru, kao pristupačan izvor energije, pojavilo se zajedno s prvim znanstvenim spoznajama starih ljudi. Ljudi pokušavaju ukrotiti ovu energiju već tri tisućljeća. Koje su glavne faze ovog puta? Čija su razmišljanja i projekti naučili čovječanstvo izvući maksimalnu korist iz toga?

Preduvjeti za nastanak parnih strojeva

Potreba za mehanizmima koji mogu olakšati radno intenzivne procese oduvijek je postojala. Sve do sredine 18. stoljeća u tu su svrhu korištene vjetrenjače i vodeni kotači. Mogućnost korištenja energije vjetra izravno ovisi o vremenskim nepogodama. A da bi se koristili vodeni kotači, tvornice su morale biti izgrađene uz obale rijeka, što nije uvijek zgodno i svrsishodno. A učinkovitost i jednog i drugog bila je iznimno niska. Bio je potreban temeljno novi motor, lako upravljana i lišena ovih nedostataka.

Povijest izuma i poboljšanja parnih strojeva

Stvaranje parnog stroja rezultat je mnogo razmišljanja, uspjeha i neuspjeha nada mnogih znanstvenika.

Početak puta

Prvi, pojedinačni projekti bili su samo zanimljiva zanimljivost. Na primjer, Arhimed napravio parni pištolj Čaplja iz Aleksandrije koristio energiju pare da otvori vrata drevnih hramova. I istraživači u radovima nalaze bilješke o praktičnoj primjeni energije pare za pokretanje drugih mehanizama Leonardo da Vinci.

Razmotrite najznačajnije projekte na ovu temu.

U 16. stoljeću arapski inženjer Tagi al Din razvio je dizajn primitivne parne turbine. Međutim, nije dobio praktičnu primjenu zbog snažne disperzije mlaza pare dovedene na lopatice turbinskog kotača.

Brzo naprijed u srednjovjekovnu Francusku. Fizičar i talentirani izumitelj Denis Papin, nakon mnogih neuspješnih projekata, zaustavlja se na sljedećem dizajnu: okomiti cilindar napunjen je vodom, preko kojeg je postavljen klip.

Cilindar se zagrijao, voda je prokuhala i isparila. Para koja se širila podigla je klip. Bio je fiksiran na gornjoj točki uspona i očekivalo se da će se cilindar ohladiti i para kondenzirati. Nakon što se para kondenzirala, u cilindru je nastao vakuum. Klip, oslobođen pričvršćivanja, jurnuo je u vakuum pod djelovanjem atmosferskog tlaka. Upravo je ovaj pad klipa trebao poslužiti kao radni hod.

Dakle, korisni hod klipa uzrokovan je stvaranjem vakuuma uslijed kondenzacije pare i vanjskog (atmosferskog) tlaka.

Jer Papin parni stroj kao i većina kasnijih projekata, zvali su se parno-atmosferski strojevi.

Ovaj dizajn je imao vrlo značajan nedostatak - nije osigurana ponovljivost ciklusa. Denis dolazi na ideju da paru ne dobiva u cilindru, već zasebno u parnom kotlu.

Denis Papin ušao je u povijest stvaranja parnih strojeva kao izumitelj vrlo važnog detalja – parnog kotla.

A budući da su počeli primati paru izvan cilindra, sam motor je prešao u kategoriju motora s vanjskim izgaranjem. No, zbog nedostatka distribucijskog mehanizma koji osigurava nesmetan rad, ovi projekti jedva da su našli praktičnu primjenu.

Nova faza u razvoju parnih strojeva

Već oko 50 godina koristi se za crpljenje vode u rudnicima ugljena. Parna pumpa Thomasa Newcomena. Umnogome je ponovio prethodne nacrte, ali je sadržavao vrlo važne novine - cijev za odvod kondenzirane pare i sigurnosni ventil za ispuštanje viška pare.

Njegov značajan nedostatak bio je taj što se cilindar morao zagrijati prije ubrizgavanja pare, a zatim ohladiti prije nego što se kondenzira. Ali potreba za takvim motorima bila je toliko velika da su, unatoč njihovoj očitoj neučinkovitosti, posljednji primjerci ovih strojeva služili do 1930. godine.

Godine 1765 engleski mehaničar James Watt, angažiran na poboljšanju Newcomenovog stroja, odvojio kondenzator od parnog cilindra.

Postalo je moguće držati cilindar stalno grijanim. Učinkovitost stroja odmah se povećala. Sljedećih godina Watt je značajno poboljšao svoj model, opremivši ga uređajem za dovod pare s jedne strane na drugu.

Postalo je moguće koristiti ovaj stroj ne samo kao pumpu, već i za pogon raznih alatnih strojeva. Watt je dobio patent za svoj izum - kontinuirani parni stroj. Počinje masovna proizvodnja ovih strojeva.

Do početka 19. stoljeća u Engleskoj je radilo više od 320 W parnih strojeva. Počele su ih kupovati i druge europske zemlje. To je pridonijelo značajnom povećanju industrijske proizvodnje u mnogim industrijama, kako u samoj Engleskoj tako iu susjednim državama.

Dvadeset godina ranije od Watta, u Rusiji, altajski mehaničar Ivan Ivanovič Polzunov radio je na projektu parnog stroja.

Vlasti tvornice su mu predložile da izgradi jedinicu koja bi pokretala puhalo peći za topljenje.

Stroj koji je izradio bio je dvocilindrični i osiguravao je neprekidan rad uređaja koji je na njega spojen.

Nakon što je uspješno radio više od mjesec i pol dana, bojler je počeo propuštati. Sam Polzunov u to vrijeme više nije bio živ. Auto nije popravljen. I zaboravljena je divna kreacija jednog ruskog izumitelja.

Zbog zaostalosti tadašnje Rusije svijet je s velikim zakašnjenjem saznao za izum I. I. Polzunova ....

Dakle, za pogon parnog stroja potrebno je da para koju stvara parni kotao, šireći se, pritiska na klip ili na lopatice turbine. A onda se njihovo kretanje prenijelo na druge mehaničke dijelove.

Upotreba parnih strojeva u transportu

Unatoč činjenici da učinkovitost parnih strojeva tog vremena nije prelazila 5%, do kraja 18. stoljeća počeli su se aktivno koristiti u poljoprivredi i transportu:

• u Francuskoj postoji automobil s parnim strojem;
• u SAD-u počinje prometovati parobrod između gradova Philadelphije i Burlingtona;
• u Engleskoj je demonstrirana željeznička lokomotiva na parni pogon;
• ruski seljak iz Saratovske gubernije patentirao je gusjeničarski traktor koji je napravio od njega snage 20 KS. s.;
• Više puta se pokušavalo izgraditi zrakoplov s parnim strojem, ali, nažalost, mala snaga ovih jedinica uz veliku težinu zrakoplova učinila je ove pokušaje neuspjelim.

Do kraja 19. stoljeća parni strojevi, odigravši svoju ulogu u tehničkom napretku društva, ustupili su mjesto elektromotorima.

Parni uređaji u XXI stoljeću

Pojavom novih izvora energije u 20. i 21. stoljeću ponovno se javlja potreba za korištenjem energije pare. Parne turbine postaju sastavni dio nuklearnih elektrana. Para koja ih pokreće dobiva se iz nuklearnog goriva.

Ove turbine također se široko koriste u kondenzacijskim termoelektranama.

U nizu zemalja provode se pokusi za dobivanje pare zahvaljujući sunčevoj energiji.

Nisu zaboravljeni ni klipni parni strojevi. U planinskim krajevima kao lokomotiva još uvijek se koriste parne lokomotive.

Ovi pouzdani radnici su i sigurniji i jeftiniji. Ne trebaju im dalekovodi, a gorivo - drvo i jeftini ugljeni - uvijek su pri ruci.

Suvremene tehnologije omogućuju hvatanje do 95% emisija u atmosferu i povećanje učinkovitosti do 21%, tako da su ljudi odlučili da se još ne odvajaju od njih i rade na novoj generaciji parnih lokomotiva.

Ako vam je ova poruka bila korisna, bilo bi mi drago vidjeti vas