Historie vynálezu parních strojů. Vytvoření parního stroje

Možnosti využití energie pary byly známy na počátku naší éry. Toto je potvrzeno přístrojem Geronovsky eolipil, který vytvořil starý řecký mechanik Heron Alexandrie. Starověký vynález lze připsat parní turbíně, jejíž míč se otáčí vlivem síly trysek vodní páry.

Přizpůsobení páry pro motor bylo možné v XVII století. Tento vynález nebyl používán dlouho, ale významně přispěl k rozvoji lidstva. Navíc historie vynálezu parních motorů je velmi vzrušující.

Koncepce

Parní stroj se skládá z externího spalovacího tepelného motoru, který z energie vodní páry vytváří mechanický pohyb pístu, který zase otáčí hřídel. Výkon parního stroje se obvykle měří ve wattech.

Historie vynálezu

Historie vynálezu parních strojů je spojena se znalostí starověké řecké civilizace. Po dlouhou dobu nikdo nepoužil díla této doby. V 16. století se pokusil vytvořit parní turbínu. Turecký fyzik a inženýr Takiyuddin ash-Shami pracoval v Egyptě na tom.

Zájem o tento problém se objevil v XVII století. V roce 1629 navrhl Giovanni Branca vlastní verzi parní turbíny. Vynález však ztratil velké množství energie. Další vývoj vyžadoval vhodné ekonomické podmínky, které se objeví později.

První, kdo vynalezl parní stroj, je Denis Papen. Vynález byl válec s pístem stoupajícím v důsledku páry a snižující se v důsledku jeho kondenzace. Stejný princip fungování měl prostředky Severyho a Newcomena (1705). Zařízení používané pro čerpání vody z prací při těžbě nerostných surovin.

Přístroj byl konečně vylepšen Watt v roce 1769.

Vynálezy Denis Papen

Denis Papen byl lékařem tréninkem. Narodil se ve Francii, v roce 1675 se přestěhoval do Anglie. On je známý pro jeho mnoho vynálezů. Jedním z nich je tlakový hrnec, který byl nazýván "Kotlem Papen".

Byl schopen identifikovat vztah mezi těmito dvěma jevy, konkrétně bodem varu kapaliny (vody) a vznikajícím tlakem. Z tohoto důvodu vytvořil utěsněný kotel, uvnitř kterého se zvýšil tlak, díky čemuž se voda začala vařit později než obvykle a zvýšila se teplota zpracování produktů umístěných v něm. Rychlost vaření se tak zvýšila.

V roce 1674 vytvořil lékařský vynálezce práškový motor. Jeho úkolem bylo, že když prášek zapálil, píst se pohyboval ve válci. Ve válci se vytvořilo slabé vakuum a atmosférický tlak vrátil píst na místo. Plynné prvky vytvořené v tomto procesu vystupovaly ventilem a zbytek se ochladil.

Roku 1698 dokázal Papen vytvářet agregát na stejném principu, který nepracoval na střelném prachu, ale na vodě. Tak byl vytvořen první parní stroj. Navzdory významnému pokroku, který by tato myšlenka mohla vést, nepřinesla pro svého vynálezce značné výhody. To bylo způsobeno skutečností, že předtím jiný mechanik, Seyver, již patentoval parní čerpadlo a pro takové jednotky ještě nevyvinul žádné jiné použití.

Denis Papen zemřel v Londýně v roce 1714. I přes to, že první parní stroj byl vynalezen jím, opustil tento svět v potřebě a samoty.

Vynálezy Thomase Newcomena

Úspěšnější, pokud jde o dividendy, byl Angličan Newcomen. Když Papen vytvořil své auto, Thomas byl 35 let. Pečlivě zkoumal práci Saveriho a Papena a dokázal porozumět nedostatkům obou struktur. Z nich vzal všechny nejlepší nápady.

Již v roce 1712 ve spolupráci se skleněným a vodárenským mistrem Johnem Calliem vytvořil svůj první model. Tak pokračovala historie vynálezů parních strojů.

Můžete zkrátka vysvětlit vytvořený model následujícím způsobem:

• Konstrukce v sobě spojila svislý válec a píst, jako v Papenu.
• Vytvoření páry probíhalo v samostatném kotli, který pracoval na principu stroje Saveri.
• Těsnost v parním válci byla dosažena pokožkou, která byla pokryta pístem.

Jednotka Newcomen zvýšila vodu z dolů s atmosférickým tlakem. Stroj se vyznačoval svou pevnou velikostí a vyžadoval velké množství uhlí k provozu. Přes tyto nedostatky byl model Newcomen v půl století používán v dolech. Dokonce umožnila znovu otevřít doly, které byly opuštěny kvůli záplavám podzemních vod.

V roce 1722 se Newcomenův nápad ukázal svou účinností čerpáním vody z lodi v Kronstadtu během pouhých dvou týdnů. Systém s větrný mlýn mohl to udělat za rok.

Vzhledem k tomu, že auto bylo vytvořeno na základě časných verzí, anglický mechanik nemohl získat patent. Návrháři se pokusili uplatnit vynález na pohyb vozidla, ale selhali. Historie vynalezu parních strojů se zde nezastavila.

Wattův vynález

První vynalézavý přístroj je kompaktní, ale dostatečně výkonný, James Watt. Parní stroj byl první svého druhu. Mechanik z univerzity v Glasgowu v roce 1763 začal opravovat parní jednotku Newcomen. V důsledku opravy pochopil, jak snížit spotřebu paliva. Za tímto účelem bylo nutné udržovat válec v neustále vyhřátém stavu. Wattův parní stroj však nemohl být připraven, dokud nebyl vyřešen problém kondenzace páry.

Rozhodnutí přišlo tehdy, když projížděl kolem mezerníků a všiml si, že z víček kotlů vycházejí parní obláčky. Uvědomil si, že pára je plyn a musí se pohybovat ve válci se sníženým tlakem.

Po dosažení těsnosti uvnitř parního válce pomocí konopného lana namočeného v oleji Watt dokázal vzdát atmosférického tlaku. To byl velký krok vpřed.

V roce 1769 obdržel strojník patent, který stanovil, že teplota motoru v parním motoru bude vždy stejná jako teplota páry. Záležitosti nešťastného vynálezce však nepřekročily očekávání. Byl nucen vydat patent na dluhy.

V roce 1772 se setkal s Matthewem Boltonem, který byl bohatým průmyslníkem. Koupil a vrátil Wattovi své patenty. Vynálezce se vrátil do práce, podporovaný Boltonem. V roce 1773 Wattův parní stroj vyhověl zkoušce a ukázal, že spotřebuje uhlí mnohem méně než jeho protějšky. O rok později se v Anglii začalo uvolňovat jeho auta.

V roce 1781 se vynálezce podařilo patentovat jeho další tvorbu - parní stroj pro pohon průmyslových strojů. Po chvíli všechny tyto technologie umožňují, aby se vlaky a parní kabiny pohybovaly pomocí páry. To zcela změní život člověka.

Jeden z lidí, kteří změnili životy mnoha, byl James Watt, jehož parní stroj zrychlil technický pokrok.

Vynález Polzunova

Projekt prvního parního stroje, který mohl aktivovat různé pracovní mechanismy, vznikl v roce 1763. Vyvinul ji ruský mechanik I.Polzunov, který pracoval v továrnách Altai.

Hlava rostlin byla seznámena s projektem a získala souhlas s vytvořením zařízení z Petrohradu. Parní stroj Polzunova byl uznán a práce na jeho vytvoření byla přiřazena autorovi projektu. Ten chtěl nejprve sestavit model v miniaturní podobě, aby identifikoval a odstranil možné nedostatky, které nejsou viditelné na papíře. Byl však nařízen, aby začal stavět velký výkonný stroj.

Polzunovovi byli přiděleni asistenti, z nichž dva byli náchylní k mechanikům a dva měli pomocnou práci. Vytvoření parního stroje trvalo jeden rok a devět měsíců. Když byl Polzunovův parní stroj téměř připraven, ochrnul se se spotřebou. Tvůrce zemřel pár dní před prvními testy.

Všechny akce v autě byly automatické, mohla pracovat nepřetržitě. Toto bylo dokázáno v roce 1766, kdy studenti Polzunova provedli poslední testy. O měsíc později bylo zařízení uvedeno do provozu.

Vůz nejen vyplatil peníze, ale i své vlastníky. Pádem kotel unikl a práce se zastavila. Jednotka mohla být opravena, ale tovární šéfové neměli zájem. Auto bylo opuštěno a deset let později bylo demontováno za zbytečnost.

Princip činnosti

Pro provoz celého systému je zapotřebí parní kotel. Výsledná pára se roztahuje a tlačí na píst, což vede k pohybu mechanických částí.

Princip fungování je nejlépe zkoumán pomocí níže uvedeného obrázku.

Pokud nechcete namalovat detaily, pak práce parního stroje je přeměnit energii páry mechanický pohyb píst.

Koeficient výkonnosti

Účinnost parního stroje je určena poměrem užitečného mechanická práce ve vztahu ke spotřebovanému teplu, které je obsaženo v palivu. Energie, která se uvolňuje do životního prostředí jako teplo, se nezohledňuje.

Účinnost parního stroje se měří v procentech. Praktická účinnost bude 1 až 8%. V přítomnosti kondenzátoru a roztažení průtokové části se může indikátor zvýšit na 25%.

Výhody

Hlavní výhodou parního zařízení je, že kotel může používat jakýkoli zdroj tepla, jak uhlí, tak uran, jako palivo. Tím se výrazně odlišuje od motoru s vnitřním spalováním. V závislosti na druhu druhého je požadován určitý druh paliva.

Historie vynálezu parních strojů ukázala výhody, které jsou dnes stále znatelné, jelikož jaderná energie může být použita pro parní analog. Samotný jaderného reaktoru nemůže převést svou energii na mechanickou práci, ale je schopen vyzařovat velké množství tepla. Pak se používá k vytváření páry, která vozidlo uvede do pohybu. Solární energie může být použita stejným způsobem.

Lokomotivy, které pracují na páru, se ve velké nadmořské výšce vyznačují dobře. Účinnost jejich práce netrpí sníženým atmosférickým tlakem v horách. Lokomotivy se stále používají v horách Latinské Ameriky.

Rakousko a Švýcarsko používají nové verze lokomotiv na suchou páru. Ukazují vysokou účinnost díky mnoha vylepšením. Nevyžadují údržbu a spotřebu lehkých frakcí ropy jako palivo. Podle ekonomických ukazatelů jsou srovnatelné s moderními elektrickými lokomotivy. Současně jsou lokomotivy mnohem lehčí než jejich naftové a elektrické protějšky. To je velká výhoda v horských podmínkách.

Nevýhody

Mezi nevýhody patří především nízká účinnost. Přidejte k tomu těžkopádný design a nízkou rychlost. To se stalo obzvláště patrným po vzhledu motoru s vnitřním spalováním.

Aplikace

Kdo vynalezl parní stroj, je již znám. Zbývá zjistit, kde byly použity. Až do poloviny dvacátého století byly v průmyslu používány parní stroje. Byly také použity pro železniční a parní dopravu.

Rostliny, které využívaly parní stroje :

• cukr;
• zápas;
• papírenské mlýny;
• textilní;
• (v některých případech).

Součástí tohoto zařízení jsou také parní turbíny. S jejich pomocí generátory elektřiny stále pracují. Asi 80% světové elektřiny je vyráběno pomocí parních turbín.

Najednou byly vytvořeny různé druhy dopravy, které jsou provozovány na parním motoru. Někteří se neopírali kvůli nevyřešeným problémům, zatímco jiní nadále pracují dnes.

Vozidla s parním motorem:

• auto;
• traktor;
• bagr;
• letoun;
• lokomotiva;
• loď;
• traktoru

Taková je historie vynálezu parních motorů. Můžete zkrátka zvážit dobrý příklad závodního automobilu Serpolla, který vznikl v roce 1902. Byla stanovena světová rekord pro rychlost, která na pozemku činila 120 km za hodinu. To je důvod, proč parní auta byly konkurenceschopné vzhledem k elektrickým a benzinovým protějškům.

Tak, ve Spojených státech v roce 1900, byly vyrobeny nejvíce parní stroje. Setkali se na silnicích až do třicátých let dvacátého století.

Většina této dopravy se stala nepopulární po vzhledu spalovacího motoru, jehož účinnost je mnohem vyšší. Tyto stroje byly hospodárnější, lehké a rychlé.

Steampunk jako duch období éry parních strojů

Když mluvím o parních motorech, chci zmínit oblíbený směr - steampunk. Termín se skládá ze dvou anglických slov - "párů" a "protestů". Steampunk je druh sci-fi, který vypráví o druhé polovině XIX. Století ve viktoriánské Anglii. Toto období v historii je často označováno jako věk páru.

Všechna díla mají jednu charakteristickou vlastnost - vyprávějí o životě druhé poloviny XIX. Století, styl vyprávění připomíná román "Stroj času" od Herberta Wellse. Na pozemcích jsou popsány městské krajiny, veřejné budovy, vybavení. Zvláštní místo je věnováno vzducholodům, starým vozům, ozdobným vynálezům. Všechny kovové části byly připevněny nýty, protože svařování ještě nebylo aplikováno.

Termín "steampunk" se objevil v roce 1987. Jeho popularita je spojena s příchodem románu "Difference Machine". To bylo napsáno v roce 1990 William Gibson a Bruce Sterling.

Na začátku XXI století bylo v tomto směru propuštěno několik známých filmů:

• "Time Machine";
• Liga vynikajících pánů;
• "Van Helsing."

Předchůdci steampunku zahrnují díla Julesa Verna a Gregora Adamova. Z času na čas se zájem o tuto oblast projevuje ve všech sférách života, od kina až po běžné nošení.