Парни машини - от първата парен двигател до наши дни. История на парните машини Как работят парните машини

ПАРЕН РОТАЦИОНЕН ДВИГАТЕЛ и ПАРЕН АКСИАЛЕН БУТАЛЕН ДВИГАТЕЛ

Ротационната парна машина (парна машина с ротационен тип) е уникална енергийна машина, чието развитие все още не е достатъчно развито.

От една страна, различни дизайни на ротационни двигатели са съществували през последната третина на 19-ти век и дори са работили добре, включително за задвижване на динамо за генериране на електрическа енергия и захранване на всякакви обекти. Но качеството и точността на производството на такива парни двигатели ( парни двигатели) беше много примитивен, така че имаха ниска ефективност и ниска мощност. Оттогава малките парни машини са станали нещо от миналото, но заедно с наистина неефективните и безперспективни бутални парни двигателиПарните ротационни двигатели, които имат добра перспектива, също са в миналото.

Основната причина е, че на нивото на технологиите от края на 19 век не беше възможно да се направи наистина висококачествен, мощен и издръжлив ротационен двигател.
Следователно от цялото разнообразие от парни машини и парни машини до нашето време успешно и активно са оцелели само парни турбини с огромна мощност (от 20 MW и повече), които днес представляват около 75% от производството на електроенергия у нас. Повече парни турбини голяма мощосигуряват енергия от ядрени реактори в бойни подводници, носещи ракети, и на големи арктически ледоразбивачи. Но всички те са страхотни коли. Парните турбини драстично губят цялата си ефективност, когато се намалят по размер.

…. Ето защо сега в света няма мощни парни машини и парни машини с мощност под 2000 - 1500 kW (2 - 1,5 MW), които ефективно биха работели с пара, получена от изгарянето на евтино твърдо гориво и различни безплатни горими отпадъци.
Именно в тази област на технологиите, която днес е празна (и абсолютно гола, но много се нуждае от търговска ниша), в тази пазарна ниша от машини с ниска мощност, парните ротационни двигатели могат и трябва да заемат своето много достойно място. А нуждата от тях само у нас е десетки и десетки хиляди ... Особено малки и средни силови машини за автономно производство на електроенергия и независимо електрозахранване са необходими на малките и средни предприятия в райони, отдалечени от големите градове и големи електроцентрали: - в малки дъскорезници, отдалечени мини, в полски лагери и горски парцели и др. и др.
…..

..
Нека да разгледаме факторите, които правят ротационните парни машини по-добри от техните най-близки роднини, парни машини под формата на бутални парни машини и парни турбини.
… — 1) Ротационните двигатели са енергийни машини с обемно разширение - като буталните двигатели. Тези. те имат нисък разход на пара за единица мощност, тъй като парата се подава в работните им кухини от време на време и то на строго дозирани порции, а не в постоянен обилен поток, както в парните турбини. Ето защо парните ротационни двигатели са много по-икономични от парните турбини на единица изходна мощност.
— 2) Ротационните парни двигатели имат рамо за прилагане на действащите газови сили (рамо на въртящия момент) значително (многократно) повече от буталните парни машини. Следователно мощността, развита от тях, е много по-висока от тази на парните бутални двигатели.
— 3) Парните ротационни двигатели имат много по-голям ход на мощността от буталните парни машини, т.е. имат способността да преобразуват по-голямата част от вътрешната енергия на парата в полезна работа.
— 4) Парните ротационни двигатели могат да работят ефективно върху наситена (мокра) пара, като без затруднения позволяват кондензацията на значителна част от парата с преминаването й във вода директно в работните секции на парната ротационна машина. Това също така повишава ефективността на парната електроцентрала, използваща парен ротационен двигател.
— 5 ) Парните ротационни двигатели работят със скорост от 2-3 хиляди оборота в минута, което е оптималната скорост за генериране на електричество, за разлика от твърде ниската скорост на буталните двигатели (200-600 оборота в минута) на традиционните парни локомотиви двигатели, или от твърде високоскоростни турбини (10-20 хиляди оборота в минута).

В същото време парните ротационни двигатели са технологично относително лесни за производство, което прави производствените им разходи сравнително ниски. За разлика от изключително скъпите за производство парни турбини.

ТАКА, РЕЗЮМЕ НА ТАЗИ СТАТИЯ - парната ротационна машина е много ефективна парна машина за преобразуване на налягането на парата от топлината на изгаряне на твърдо гориво и горими отпадъци в механична и в електрическа енергия.

Авторът на този сайт вече е получил повече от 5 патента за изобретения по различни аспекти на дизайна на парни ротационни двигатели. Произведени са и редица малки ротационни двигатели с мощност от 3 до 7 kW. Сега проектираме парни ротационни двигатели с мощност от 100 до 200 kW.
Но ротационните двигатели имат "общ недостатък" - сложна система от уплътнения, които за малки двигатели се оказват твърде сложни, миниатюрни и скъпи за производство.

В същото време авторът на сайта разработва парни аксиални бутални двигатели с противоположно - насрещно движение на буталото. Тази подредба е най-енергийно ефективната вариация по отношение на мощността от всички възможни схеми за използване на бутална система.
Тези двигатели с малки размери са малко по-евтини и по-прости от ротационните двигатели и уплътненията в тях се използват най-традиционните и най-простите.

По-долу е видео с помощта на малко аксиално бутало боксерен двигателс противоположни бутала.

В момента се произвежда такъв аксиално бутален боксов двигател с мощност 30 kW. Ресурсът на двигателя се очаква да бъде няколкостотин хиляди часа, тъй като скоростта на парната машина е 3-4 пъти по-ниска от оборотите на двигателя с вътрешно горене, триещата двойка бутало-цилиндър е подложена на йонно-плазмено азотиране във вакуумна среда и триенето твърдостта на повърхността е 62-64 единици HRC. За подробности относно процеса на повърхностно втвърдяване чрез азотиране вж.

Ето анимация на принципа на работа на такъв аксиално-бутален боксер двигател, подобен по оформление, с насрещно движение на буталото

парен двигател

Време за изработка: един ден

Подръчни материали: ████████░░ 80%

В тази статия ще ви кажа как да направите парна машина със собствените си ръце. Двигателят ще бъде малък, еднобутален с макара. Мощността е напълно достатъчна, за да завърти ротора на малък генератор и да използва този двигател като автономен източник на електричество при туризъм.

• Телескопична антена (може да се свали от стар телевизор или радио), диаметърът на най-дебелата тръба трябва да бъде най-малко 8 мм
• Малка тръба за бутална двойка (ВиК магазин).
• Меден проводник с диаметър около 1,5 мм (може да се намери в бобината на трансформатора или радиомагазина).
• Болтове, гайки, винтове
• Олово (в риболовен магазин или намерено в стар автомобилна батерия). Необходим е за формоване на маховика. Намерих готов маховик, но този артикул може да ви е полезен.
• Дървени пръти.
• Спици за колела на велосипеди
• Стойка (в моя случай от лист текстолит с дебелина 5 мм, но е подходящ и шперплат).
• Дървени блокове (парчета от дъски)
• Буркан от маслини
• Тръба

• Суперлепило, студено заваряване, епоксидна смола (строителен пазар).
• Емери
• Пробивна машина
• поялник
• Ножовка

Как да си направим парен двигател




Схема на двигателя






Цилиндър и макара тръба.

Отрежете 3 части от антената:
? Първото парче е с дължина 38 мм и диаметър 8 мм (самият цилиндър).
? Второто парче е с дължина 30 мм и диаметър 4 мм.
? Третият е с дължина 6 мм и диаметър 4 мм.




Вземете тръба No2 и направете в нея дупка с диаметър 4 мм в средата. Вземете тръба № 3 и я залепете перпендикулярно на тръба № 2, след като суперлепилото изсъхне, покрийте всичко със студено заваряване (например POXIPOL).




Закрепваме кръгла желязна шайба с отвор в средата към парче № 3 (диаметър - малко повече от тръба № 1), след изсъхване я укрепваме със студено заваряване.


Освен това покриваме всички шевове с епоксидна смола за по-добра плътност.

Как да си направим бутало с свързващ прът

Вземаме болт (1) с диаметър 7 мм и го затягаме в менгеме. Започваме да навиваме меден проводник (2) около него за около 6 завъртания. Намазваме всеки завой със суперлепило. Отрязваме излишните краища на болта.




Покриваме жицата с епоксидна смола. След изсушаване регулираме буталото с шкурка под цилиндъра, така че да се движи свободно там, без да пропуска въздух.




От алуминиев лист правим лента с дължина 4 мм и дължина 19 мм. Придаваме му формата на буквата P (3).




Пробиваме дупки (4) с диаметър 2 мм в двата края, така че да може да се постави парче игла за плетене. Страните на U-образната част трябва да са 7x5x7 mm. Залепваме го към буталото със страната, която е 5 мм.





Изработваме свързващ прът (5) от игла за плетене на велосипед. Залепете към двата края на спиците две малки парчета тръби (6) от антената с диаметър и дължина 3 мм. Разстоянието между центровете на свързващия прът е 50 мм. След това вкарваме свързващия прът с единия край в U-образната част и го фиксираме с игла за плетене.


Залепваме иглата за плетене в двата края, за да не изпада.






Триъгълен свързващ прът

Триъгълният свързващ прът е направен по подобен начин, само че от едната страна ще има парче игла за плетене, а от другата тръба. Дължина на мотовилката 75 мм.







Триъгълник и макара


Изрежете триъгълник от метален лист и пробийте 3 дупки в него.
макара. Буталото на макарата е с дължина 3,5 мм и трябва да се движи свободно по тръбата на макарата. Дължината на стеблото зависи от размера на вашия маховик.






Манивелата на буталния прът трябва да е 8 мм, а манивелата на макарата трябва да е 4 мм.


• парен котел

  
  Парният котел ще бъде буркан с маслини със запечатан капак. Запоих и една гайка, за да може да се излива вода през нея и стегнат здраво с болт. Запоих и тръбата към капака.
  Ето една снимка:
  

  

  
  

  Снимка на сглобката на двигателя

  
  

  Сглобяваме двигателя на дървена платформа, като поставяме всеки елемент върху опора

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

  Видео с парна машина

  
  
  
  

• Версия 2.0

  
  Козметична модификация на двигателя. Резервоарът вече има собствена дървена платформа и чинийка за таблетка за сухо гориво. Всички детайли са боядисани в красиви цветове. Между другото, като източник на топлина е най-добре да използвате домашно приготвени

Процесът на изобретяване на парна машина, както често се случва в технологиите, се проточи почти век, така че изборът на дата за това събитие е доста произволен. Никой обаче не отрича, че пробивът, довел до технологичната революция, е извършен от шотландеца Джеймс Уат.

Хората са мислили да използват парата като работен флуид от древни времена. Но едва в началото на XVII-XVIII век. успя да намери начин да произвежда полезна работа с помощта на пара. Един от първите опити да се постави пара в услуга на човека е направен в Англия през 1698 г.: машината на изобретателя Сейвъри е предназначена за източване на мини и изпомпване на вода. Вярно е, че изобретението на Сави все още не беше двигател в пълния смисъл на думата, тъй като освен няколко ръчно отваряни и затворени клапана, то нямаше движещи се части. Машината на Сави работи по следния начин: първо, запечатан резервоар се напълва с пара, след това външната повърхност на резервоара се охлажда със студена вода, което води до кондензиране на парата и в резервоара се създава частичен вакуум. След това водата - например от дъното на мината - се засмуква в резервоара през всмукателната тръба и след постъпване на следващата порция пара се изхвърля.

Първата парна машина с бутало е построена от французина Дени Папен през 1698 г. Водата се нагрява във вертикален цилиндър с бутало и получената пара избутва буталото нагоре. Докато парата се охлажда и кондензира, буталото се изтласква надолу от атмосферно налягане. Чрез система от блокове парната машина на Папин може да задвижва различни механизми, като помпи.

По-съвършена машина е построена през 1712 г. от английския ковач Томас Нюкомен. Както в машината на Папин, буталото се движи във вертикален цилиндър. Парата от котела влезе в основата на цилиндъра и повдигна буталото нагоре. При впръскване на студена вода в цилиндъра парата се кондензира, в цилиндъра се образува вакуум и под въздействието на атмосферното налягане буталото пада. Този обратен ход отстранява водата от цилиндъра и с помощта на верига, свързана с кобилка, движеща се като люлка, повдига пръта на помпата нагоре. Когато буталото е в долната част на своя ход, парата отново навлиза в цилиндъра и с помощта на противотежест, монтирана на пръта на помпата или на кобилицата, буталото се издига до начална позиция. След това цикълът се повтори.

Машината Newcomen се използва широко в Европа повече от 50 години. През 1740-те години машина с цилиндър 2,74 м дълъг и 76 см в диаметър върши за един ден работата, която екип от 25 души и 10 коня, работещи на смени, върши за една седмица. И въпреки това ефективността му беше изключително ниска.

Най-ярката индустриална революция се проявява в Англия, преди всичко в текстилната индустрия. Несъответствието между предлагането на тъкани и бързо нарастващото търсене привлече най-добрите дизайнерски умове към развитието на предачни и тъкачни машини. Историята на английските технологии завинаги включва имената на Картрайт, Кей, Кромптън, Харгрийвс. Но машините за предене и тъкане, които създават, се нуждаят от качествено нов, универсален двигател, който непрекъснато и равномерно (което водното колело не може да осигури) ще задвижва машините в еднопосочно въртеливо движение. Именно тук талантът на известния инженер, "магьосникът от Гринок" Джеймс Уат, се прояви в целия си блясък.

Уат е роден в шотландския град Гринок в семейството на корабостроител. Работейки като чирак в работилници в Глазгоу, през първите две години Джеймс придобива квалификацията на гравьор, майстор в производството на математически, геодезични, оптични инструменти и различни навигационни инструменти. По съвет на чичо си, професора, Джеймс постъпва в местния университет като механик. Именно тук Уат започва да работи върху парни машини.

Джеймс Уат се опитваше да подобри парно-атмосферната машина на Нюкомен, която като цяло беше добра само за изпомпване на вода. Беше му ясно, че основният недостатък на машината на Нюкомен е редуващото се нагряване и охлаждане на цилиндъра. През 1765 г. Уат идва с идеята, че цилиндърът може да остане горещ през цялото време, ако преди кондензацията парата се отклони в отделен резервоар през тръбопровод с клапан. Освен това Уат направи още няколко подобрения, които накрая превърнаха парната атмосферна машина в парна машина. Например, той изобретява шарнирен механизъм - "паралелограм на Уат" (наречен така, защото част от връзките - лостовете, които съставляват неговия състав, образува успоредник), който преобразува възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливо движение на главния вал . Сега становете можеха да работят непрекъснато.

През 1776 г. машината на Watt е тествана. Ефективността му се оказа два пъти по-голяма от тази на машината на Newcomen. През 1782 г. Уат създава първата универсална парна машина с двойно действие. Парата влизаше в цилиндъра последователно от едната страна на буталото, след това от другата. Следователно буталото правеше както работен, така и обратен ход с помощта на пара, което не беше така в предишните машини. Тъй като буталния прът в парен двигател с двойно действие изпълняваше действие на теглене и тласкане, старата задвижваща система от вериги и кобилни рамена, която реагираше само на тягата, трябваше да бъде преработена. Watt разработва система за свързване и използва планетарен механизъм за преобразуване на възвратно-постъпателното движение на буталния прът във въртеливо движение, като използва тежък маховик, центробежен регулатор на скоростта, дисков клапан и манометър за измерване на налягането на парата. Патентованата от Watt „ротационна парна машина“ за първи път се използва широко в предачките и тъкачни мелници, а по-късно и в други промишлени предприятия. Двигателят Watt беше подходящ за всяка кола и изобретателите на самоходни механизми не се забавиха да се възползват от това.

Парната машина на Уат наистина беше изобретението на века, което бележи началото на индустриалната революция. Но изобретателят не спря дотук. Съседите гледаха с изненада повече от веднъж как Уат кара коне през поляната, теглейки специално подбрани тежести. Така се появи единицата за мощност - Конски силикоето впоследствие получи всеобщо признание.

За съжаление, финансовите затруднения принудиха Уат, вече в зряла възраст, да извършва геодезически проучвания, да работи по изграждането на канали, да строи пристанища и яхтени пристанища и накрая да влезе в икономически робски съюз с предприемача Джон Ребек, който скоро претърпя пълен финансов колапс.

На 12 април 1933 г. Уилям Беслер излита от общинското летище Оукланд в Калифорния със самолет, задвижван с пара.
Вестниците написаха:

„Излитането беше нормално във всяко отношение, с изключение на липсата на шум. Всъщност, когато самолетът вече беше напуснал земята, на наблюдателите изглеждаше, че все още не е набрал достатъчна скорост. На пълна мощностшумът не беше по-забележим, отколкото при плъзгащ се самолет. Чуваше се само свистене на въздуха. При работа с пълна пара витлото издаваше само лек шум. Чрез шума на витлото беше възможно да се различи звукът на пламъка...

Когато самолетът кацаше и пресече границата на полето, витлото спря и се стартира бавно в обратна страначрез преместване на заден ход и последващо малко отваряне на дросела. Дори при много бавно обратно въртене на винта, спускането стана забележимо по-стръмно. Веднага след докосването на земята пилотът даде пълен заден ход, който заедно със спирачките бързо спря колата. Краткият пробег беше особено забележим в този случай, тъй като по време на теста имаше тихо време и обикновено кацането достигаше няколкостотин фута.

В началото на 20-ти век почти ежегодно се поставяха рекорди за височината, достигана от самолетите:

Стратосферата обещаваше значителни ползи за полет: по-малко въздушно съпротивление, постоянство на ветровете, липса на облаци, невидимост, недостъпност за противовъздушна отбрана. Но как да летиш на височина, например, 20 километра?

Мощността на двигателя на [бензин] пада по-бързо от плътността на въздуха.

На височина 7000 m мощността на двигателя намалява почти три пъти. За да се подобрят височинните качества на самолетите, в края на империалистическата война се правят опити за използване на херметизация, в периода 1924-1929 г. компресорите се въвеждат още повече в производството. Въпреки това става все по-трудно да се поддържа мощността на двигател с вътрешно горене на надморска височина над 10 км.

В стремежа си да вдигнат „ограничението на височината“, конструкторите от всички страни все повече обръщат поглед към парната машина, която има редица предимства като височинна машина. Някои страни, като Германия, например, бяха тласнати към този път от стратегически съображения, а именно необходимостта да се постигне независимост от внос на петрол в случай на голяма война.

През последните години бяха направени множество опити за инсталиране на парен двигател в самолети. Бързият растеж на авиационната индустрия в навечерието на кризата и монополните цени на нейните продукти позволиха да не се бърза с прилагането на експериментална работа и натрупани изобретения. Тези опити, придобили особен размах по време на икономическата криза от 1929-1933г. и последвалата депресия не е случайно явление за капитализма. В пресата, особено в Америка и Франция, често се хвърляха упреци големи опасенияче имат споразумения за изкуствено забавяне на изпълнението на нови изобретения.

Очертаха се две посоки. Единият е представен в Америка от Беслер, който инсталира конвенционален бутален двигател на самолет, докато другият се дължи на използването на турбина като самолетен двигатели се свързва предимно с творчеството на немски дизайнери.

Братята Беслер взеха за основа буталната парна машина на Doble за кола и я монтираха на биплан Travel-Air. [описание на демонстрационния им полет е дадено в началото на публикацията].
Видео от този полет:

Машината е оборудвана с механизъм за заден ход, с който можете лесно и бързо да променяте посоката на въртене на вала на машината, не само по време на полет, но и по време на кацане. В допълнение към витлото, двигателят задвижва вентилатор през съединителя, който издухва въздух в горелката. В началото те използват малък електродвигател.

Машината развива мощност от 90 к.с., но при условията на добре познато форсиране на котела, мощността му може да се увеличи до 135 к.с. от
Налягане на парата в котела 125 at. Температурата на парата се поддържа около 400-430°. За да се автоматизира максимално работата на котела, беше използван нормализатор или устройство, с помощта на което се впръсква вода под известно налягане в паронагревателя, веднага щом температурата на парата надвиши 400 °. Котелът е оборудван със захранваща помпа и парно задвижване, както и първични и вторични бойлери за захранваща вода, загрявани от отработена пара.

Самолетът е оборудван с два кондензатора. По-мощен беше преработен от радиатора на двигателя OX-5 и монтиран върху фюзелажа. По-малко мощен, направен от кондензатор парна колаДобля и се намира под фюзелажа. Капацитетът на кондензаторите, както беше посочено в пресата, е недостатъчен, за да работи парната машина на пълна газ, без да се изпуска в атмосферата, "и отговаряше приблизително на 90% от крейсерската мощност". Експериментите показаха, че при разход от 152 литра гориво е необходимо да има 38 литра вода.

Общото тегло на парната инсталация на самолета е 4,5 кг на 1 литър. от В сравнение с двигателя OX-5, който задвижваше този самолет, това даде допълнително тегло от 300 паунда (136 кг). Няма съмнение, че теглото на цялата инсталация може да бъде значително намалено чрез облекчаване на частите на двигателя и кондензаторите.
Горивото беше газьол. Пресата твърди, че „не са минали повече от 5 минути между включване на запалването и стартиране на пълна скорост“.

Друго направление в развитието на парна електроцентрала за авиация е свързано с използването на парна турбина като двигател.
През 1932-1934г. информация за оригиналната парна турбина за самолет, проектиран в Германия в електроцентрала в Клинганберг, проникна в чуждата преса. Главният инженер на този завод, Хютнер, беше наречен негов автор.
Тук парогенераторът и турбината, заедно с кондензатора, бяха обединени в едно въртящо се устройство с общ корпус. Hütner отбелязва: „Двигателят представлява електроцентрала, чиято отличителна черта е, че въртящият се парогенератор образува един конструктивен и оперативен блок с противоположно въртящата се турбина и кондензатор.“
Основната част на турбината е въртящ се котел, образуван от множество V-образни тръби, като едното коляно на тези тръби е свързано към колектора за захранваща вода, а другото към колектора за пара. Котелът е показан на фиг. 143.

Тръбите са разположени радиално около оста и се въртят със скорост 3000-5000 rpm. Водата, влизаща в тръбите, се втурва под действието на центробежна сила в левите клони на V-образните тръби, чието дясно коляно действа като парогенератор. Лявото коляно на тръбите има ребра, нагрявани от пламъка от инжекторите. Водата, преминаваща покрай тези ребра, се превръща в пара и под действието на центробежни сили, произтичащи от въртенето на котела, се увеличава налягането на парата. Налягането се регулира автоматично. Разликата в плътността в двата клона на тръбите (пара и вода) дава променлива разлика в нивото, която е функция на центробежната сила, а оттам и на скоростта на въртене. Диаграма на такава единица е показана на фиг. 144.

Конструктивната особеност на котела е разположението на тръбите, при които при въртене се създава вакуум в горивната камера и по този начин котелът действа като смукателен вентилатор. Така, според Хютнер, „въртенето на котела се определя едновременно от неговата мощност, и движението на горещите газове, и движението на охлаждащата вода“.

Стартирането на турбината в движение изисква само 30 секунди. Очаква се Hütner да постигне ефективност на котела от 88% и ефективност на турбината от 80%. Турбината и котела се нуждаят от стартови двигатели, за да стартират.

През 1934 г. в пресата проблясва съобщение за разработването на проект за голям самолет в Германия, оборудван с турбина с въртящ се котел. Две години по-късно френската преса твърди, че при условия на голяма секретност военното ведомство в Германия е построило специален самолет. Steam е създаден за него захранваща точкаСистеми Hütner с вместимост 2500 литра. от Дължината на самолета е 22 m, размахът на крилата е 32 m, теглото на полета (приблизително) е 14 тона, абсолютният таван на самолета е 14 000 m, скоростта на полета на височина 10 000 m е 420 km / h, изкачването до височина 10 км е 30 минути.
Много е възможно тези съобщения в пресата да са силно преувеличени, но е сигурно, че немските дизайнери работят по този проблем и предстоящата война може да донесе неочаквани изненади тук.

Какво е предимството на турбината пред двигателя с вътрешно горене?
1. Липсата на възвратно-постъпателно движение при високи скорости на въртене прави възможно да се направи турбината доста компактна и по-малка от съвременните мощни самолетни двигатели.
2. Важно предимство е и относителната безшумност на парната машина, която е важна както от военна гледна точка, така и от гледна точка на възможността за олекотяване на самолета поради звукоизолационно оборудване на пътническите самолети.
3. Парната турбина, за разлика от двигателите с вътрешно горене, които почти никога не се претоварват, може да бъде претоварена за кратък период до 100% при постоянна скорост. Това предимство на турбината дава възможност да се намали дължината на излитането на самолета и да се улесни издигането му във въздуха.
4. Простотата на конструкцията и липсата на голям брой движещи се и задействани части също са важно предимство на турбината, което я прави по-надеждна и издръжлива в сравнение с двигателите с вътрешно горене.
5. От съществено значение е и липсата на магнето на парната инсталация, чиято работа може да бъде повлияна от радиовълни.
6. Възможността за използване на тежко гориво (нафта, мазут), освен икономически предимства, определя и по-голямата безопасност на парната машина от гледна точка на пожар. Освен това създава възможност за загряване на самолета.
7. Основното предимство на парната машина е да поддържа номиналната си мощност с издигането на височина.

Едно от възраженията срещу парната машина идва главно от аеродинамиките и се свежда до размера и охлаждащите възможности на кондензатора. Всъщност парният кондензатор има повърхност 5-6 пъти по-голяма от водния радиатор на двигател с вътрешно горене.
Ето защо, в стремежа си да намалят съпротивлението на такъв кондензатор, дизайнерите стигнаха до поставянето на кондензатора директно върху повърхността на крилата под формата на непрекъснат ред тръби, които следват точно контура и профила на крилото. Освен че ще придаде значителна твърдост, това ще намали и риска от обледеняване на самолета.

Има, разбира се, редица други технически трудности при експлоатацията на турбина в самолет.
- Поведението на дюзата на голяма надморска височина е неизвестно.
- За промяна на бързото натоварване на турбината, което е едно от условията за работа на самолетен двигател, е необходимо да има или водоснабдяване, или парен колектор.
- Известни трудности са представени и от развитието на благо автоматично устройствоза настройка на турбината.
- Не е ясен и жироскопичният ефект на бързо въртяща се турбина върху самолет.

Въпреки това постигнатите успехи дават основание да се надяваме, че в близко бъдеще парната електроцентрала ще намери своето място в съвременния въздушен флот, особено на търговски транспортни самолети, както и на големи дирижабъли. Най-трудната част в тази област вече е направена и практическите инженери ще могат да постигнат краен успех.

Интересът към водната пара, като достъпен източник на енергия, се появява заедно с първите научни познания на древните. Хората се опитват да укротят тази енергия от три хилядолетия. Кои са основните етапи на този път? Чии разсъждения и проекти са научили човечеството да извлече максимална полза от него?

Предпоставки за появата на парни машини

Необходимостта от механизми, които могат да улеснят трудоемките процеси, е съществувала винаги. До средата на 18 век за тази цел са използвани вятърни мелници и водни колела. Възможността за използване на вятърна енергия директно зависи от капризите на времето. И за да се използват водни колела, трябваше да се изграждат фабрики по бреговете на реките, което не винаги е удобно и целесъобразно. И ефективността и на двете беше изключително ниска. По същество необходимо нов двигател, лесно управлявани и лишени от тези недостатъци.

Историята на изобретяването и усъвършенстването на парните машини

Създаването на парен двигател е резултат от много мисли, успех и провал на надеждите на много учени.

Началото на пътя

Първите, единични проекти бяха само интересни любопитни неща. Например, Архимедпостроил парен пистолет Херон от Александрияизползва енергията на парата, за да отвори вратите на древните храмове. И изследователите намират бележки за практическото приложение на парната енергия за задействане на други механизми в работата Леонардо да Винчи.

Помислете за най-значимите проекти по тази тема.

През 16-ти век арабският инженер Таги ал Дин разработва дизайн за примитивна парна турбина. Той обаче не получи практическо приложение поради силната дисперсия на парната струя, подадена към лопатките на турбинното колело.

Бързо напред към средновековна Франция. Физикът и талантлив изобретател Денис Папин след много неуспешни проекти се спира на следния дизайн: вертикален цилиндър е напълнен с вода, над който е монтирано бутало.

Цилиндърът се нагрява, водата кипи и се изпарява. Разширяващата се пара повдигна буталото. Той беше фиксиран в горната точка на издигането и се очакваше цилиндърът да се охлади и парата да кондензира. След кондензирането на парата в цилиндъра се образува вакуум. Буталото, освободено от закрепване, се втурна във вакуум под действието на атмосферно налягане. Именно това падане на буталото трябваше да се използва като работен ход.

И така, полезният ход на буталото е причинен от образуването на вакуум поради кондензацията на пара и външно (атмосферно) налягане.

Защото парната машина на Папинкато повечето последващи проекти, те бяха наречени парно-атмосферни машини.

Този дизайн имаше много значителен недостатък - не е осигурена повторяемост на цикъла.Денис идва с идеята да получава пара не в цилиндър, а отделно в парен котел.

Денис Папин влезе в историята на създаването на парни машини като изобретател на много важен детайл- парен котел.

И тъй като започнаха да получават пара извън цилиндъра, самият двигател премина в категорията на двигателите с външно горене. Но поради липсата на разпределителен механизъм, който осигурява непрекъсната работа, тези проекти едва ли са намерили практическо приложение.

Нов етап в развитието на парните машини

От около 50 години се използва за изпомпване на вода във въглищни мини. Парна помпа на Томас Нюкомен.Той до голяма степен повтори предишните проекти, но съдържаше много важни новости - тръба за изтегляне на кондензирана пара и предпазен клапан за освобождаване на излишната пара.

Неговият значителен недостатък беше, че цилиндърът трябваше да се нагрява, преди да се впръска пара, след което да се охлажда, преди да се кондензира. Но нуждата от такива двигатели беше толкова голяма, че въпреки очевидната им неефективност, последните копия на тези машини служиха до 1930 г.

През 1765г английски механик Джеймс Уат,ангажиран с усъвършенстването на машината на Newcomen, отдели кондензатора от парния цилиндър.

Стана възможно цилиндърът да се поддържа постоянно загрят. Ефективността на машината веднага се увеличи. През следващите години Уат значително подобрява модела си, като го оборудва с устройство за подаване на пара от едната страна на другата.

Стана възможно тази машина да се използва не само като помпа, но и за задвижване на различни машини. Уат получава патент за своето изобретение - непрекъсната парен двигател. Започва масовото производство на тези машини.

До началото на 19 век в Англия работят над 320 вата парни машини. Други европейски страни също започнаха да ги купуват. Това допринесе за значително увеличаване на промишленото производство в много индустрии, както в самата Англия, така и в съседните държави.

Двадесет години по-рано от Watt, в Русия, алтайският механик Иван Иванович Ползунов работи по проекта за парна машина.

Фабричните власти му предложиха да построи агрегат, който да задвижва вентилатора на топилната пещ.

Построената от него машина била двуцилиндрова и осигурявала непрекъснатата работа на свързаното към нея устройство.

След като работи успешно повече от месец и половина, котелът започна да тече. Самият Ползунов по това време вече не беше между живите. Колата не е ремонтирана. И прекрасното творение на един единствен руски изобретател беше забравено.

Поради изостаналостта на Русия по това време светът научи за изобретението на И. И. Ползунов с голямо закъснение ....

Така че, за да управлявате парен двигател, е необходимо парата, генерирана от парния котел, разширявайки се, да притиска буталото или лопатките на турбината. И след това движението им беше прехвърлено на други механични части.

Използването на парни машини в транспорта

Въпреки факта, че ефективността на парните машини от онова време не надвишава 5%, до края на 18-ти век те започват да се използват активно в селското стопанство и транспорта:

• във Франция има кола с парен двигател;
• в САЩ параход започва да се движи между градовете Филаделфия и Бърлингтън;
• в Англия беше демонстриран железопътен локомотив с парен двигател;
• руски селянин от Саратовска губерния патентова обхожданес вместимост 20 литра. от.;
• Многократно бяха правени опити за изграждане на самолет с парен двигател, но за съжаление ниската мощност на тези агрегати с голямото тегло на самолета направи тези опити неуспешни.

В края на 19-ти век парните машини, изиграли своята роля в техническия прогрес на обществото, отстъпват място на електрическите двигатели.

Парни устройства през XXI век

С появата на нови енергийни източници през 20-ти и 21-ви век, необходимостта от използване на парна енергия се появява отново. Парните турбини се превръщат в неразделна част от атомните електроцентрали.Парата, която ги захранва, се получава от ядрено гориво.

Тези турбини намират широко приложение и в кондензационни топлоелектрически централи.

В редица страни се провеждат експерименти за получаване на пара благодарение на слънчевата енергия.

Не са забравени и буталните парни машини. В планински райони като локомотив все още се използват парни локомотиви.

Тези надеждни работници са едновременно по-безопасни и по-евтини. Те не се нуждаят от електропроводи, а горивото - дърва и евтини въглища - винаги са под ръка.

Съвременните технологии позволяват улавяне до 95% от емисиите в атмосферата и повишаване на ефективността до 21%, така че хората все още са решили да не се разделят с тях и работят върху ново поколение парни локомотиви.

Ако това съобщение е било полезно за вас, ще се радвам да ви видя