Паровою машиною називається тепловий двигун, в якому потенційна енергія розширюється пара перетворюється в механічну енергію, що віддається споживачу.
З принципом дії машини ознайомимося, скориставшись спрощеною схемою фіг. 1.
Усередині циліндра 2 знаходиться поршень 10, який може переміщатися вперед і назад під тиском пари; в циліндрі є чотири канали, які можуть відкриватися і закриватися. Два верхніх пароподводящіх каналу1 і3 з'єднані трубопроводом з паровим котлом, і через них в циліндр може надходити свіже пар. Через два нижніх капала 9 і 11 пар, вже зробив роботу, випускається з циліндра.
На схемі показаний момент, коли канали 1 і 9 відкриті, канали 3 і11 закриті. Тому свіжий пар з котла по каналу1 надходить в ліву порожнину циліндра і своїм тиском переміщує поршень вправо; в цей час відпрацьована пара по каналу 9 з правої порожнини циліндра видаляється. При крайньому правому положенні поршня канали1 і9 закриті, а 3 для впуску свіжого пара і 11 для випуску відпрацьованої пари відкриті, внаслідок чого поршень переміститься вліво. При крайньому лівому положенні поршня відкриваються канали1 і 9 і закриваються канали 3 і 11 і процес повторюється. Таким чином, створюється прямолінійний зворотно-поступальний рух поршня.
Для перетворення цього руху в обертальний застосовується так званий кривошипно-шатунний механізм. Він складається з поршневого штока- 4, з'єднаного одним кінцем з поршнем, а іншим шарнірно, за допомогою повзуна (крейцкопфа) 5, ковзаючого між напрямними паралелями, з шатуном 6, який передає рух, на корінний вал 7 через його коліно або кривошип 8.
Величина крутного моменту на корінному валу не є постійною. Справді, силуР , Спрямовану уздовж штока (фіг. 2), можна розкласти на дві складові:До , Спрямовану уздовж шатуна, іN , перпендикулярну до площини напрямних паралелей. Сила N не робить ніякого впливу на рух, а тільки притискає повзун до напрямних паралелей. силаДо передається вздовж шатуна і діє на кривошип. Тут її знову можна розкласти на дві складові: силуZ , Спрямовану по радіусу кривошипа і притискає вал до підшипників, і силуТ , Перпендикулярну до кривошипа і викликає обертання валу. Величина сили Т визначиться з розгляду трикутника AKZ. Так як кут ZAK =? +?, То
Т = К sin (? + ?).
Але з трикутника ОКР сила
K = P / cos ?
тому
T = Psin ( ? + ?) / cos ? ,
При роботі машини за один оборот валу кути? і? і силаР безперервно змінюються, а тому величина крутить (тангенциальной) силиТ також змінна. Щоб створити рівномірне обертання корінного вала протягом одного обороту, на нього насаджують важке колесо-маховик, за рахунок інерції якого підтримується постійна кутова швидкість обертання валу. У ті моменти, коли силаТ зростає, вона не може відразу ж збільшити швидкість обертання валу, поки не прискориться рух маховика, чого не відбувається миттєво, так як маховик володіє великою масою. У ті моменти, коли робота, вироблена крутить силоюТ , Стає менше роботи сил опору, що створюються споживачем, маховик знову-таки в силу своєї інерції не може відразу зменшити свою швидкість і, віддаючи отриману при своєму розгоні енергію, допомагає поршню долати навантаження.
При крайніх положеннях поршня кути? +? = 0, тому sin (? +?) = 0 і, отже, Т = 0. Так як вращающее зусилля в цих положеннях відсутня, то, якщо машина була б без маховика, сну повинна була б зупинитися. Ці крайні положення поршня називаються мертвими положеннями або мертвими точками. Через них кривошип переходить також за рахунок інерції маховика.
При мертвих положеннях поршень не доводиться до зіткнення з кришками циліндра, між поршнем і кришкою залишається так зване шкідливий простір. В обсяг шкідливого простору включається також обсяг парових каналів від органів паророзподілу до циліндра.
ходом поршняS називається шлях, прохідний поршнем при переміщенні з одного крайнього положення в інше. Якщо відстань від центру корінного вала до центру пальця кривошипа - радіус кривошипа - позначити через R, то S = 2R.
Робочим об'ємом циліндра V h називається обсяг, описуваний поршнем.
Зазвичай парові машини бувають подвійного (двостороннього) дії (див. Фіг. 1). Маємо приклади застосування машини односторонньої дії, в яких пар тисне на поршень тільки з боку кришки; інша сторона циліндра в таких машинах залишається відкритою.
Залежно від тиску, з яким пар залишає циліндр, машини поділяються на вихлопні е, якщо пара виходить в атмосферу, конденсаційні, якщо пара виходить в конденсатор (холодильник, де підтримується знижений тиск), і тепло тифікаційний, у яких відпрацював в машині пар використовується для будь-яких цілей (опалення, сушка та ін.)
промисловістьАнглії потребувала великої кількості палива, а ліси ставало все менше. У зв'язку з цим видобуток кам'яного вугілля стала надзвичайно актуальна.
Основною проблемою видобутку була вода, вона затопляла шахти швидше ніж її встигали відкачувати, доводилося кидати розроблені рудники і шукати нові.
В силу цих причин, терміново були потрібні механізми для відкачування води, ось ними то і стали перші парові машини.
Наступним етапом розвитку парових машин, було створення (в 1690 році) Поршневого парового двигуна, який здійснював корисну роботу за рахунок нагрівання і конденсації пари.
Народився у французькому місті Блуа в 1647 році. В Університеті Анже він вивчав медицину і отримав ступінь доктора, але лікарем не став. Багато в чому його долю визначила зустріч з голландським фізиком Х. Гюйгенсом, під впливом якого Папен почав вивчати фізику і механіку. У 1688 році він опублікував опис (зі своїми конструктивними доповненнями) представленого Гюйгенсом в Паризьку академію наук проекту порохового двигуна у формі циліндра з поршнем.
Папен також запропонував конструкцію відцентрового насоса, сконструював піч для плавки скла, паровий візок і підводний човен, винайшов скороварку і кілька машин для підйому води.
Перша в світі скороварка:
У 1685 Папен був змушений тікати з Францій (через гоніння на гугенотів) до Німеччини і продовжував там працювати над своєю машиною.
У 1704 році, на заводі «Veckerhagen», він відлив перший в світі циліндр для парової машини і в тому ж році побудував катер на паровій тязі.
Перша «машина» Дені Папена (1690 рік)
Вода в циліндрі при нагріванні перетворювалася на пару і рухала поршень вгору, а при охолодженні (пар конденсировался) створювалося розрідження і атмосфернийтиск рухало поршень вниз.
Щоб змусити машину працювати, необхідно було маніпулювати стрижнем-клапаном і стопором, переміщати джерело полум'я і охолоджувати циліндр водою.
У 1705 році Папен розробив другий паровий двигун
При відкритті крана (D), пар з котла (праворуч) спрямовувався в середню ємність і за коштами поршня продавлював воду в ємність зліва. Після чого кран (D) закривався, відкривався крани (G) і (L) в воронку доливали воду і середня ємність заповнювалася новою порцією, крани (G) і (L) закривали і повторювали цикл. Тим самим вдавалася підняти воду на висоту.
У 1707 році, Папен приїхав в Лондон з метою отримати патент на свої роботи 1690-го року. Роботи не були визнані, так як на той час вже з'явилися машини Томаса Севери і Томаса Ньюкомена (див. Нижче).
В 1712 Дені Папен помер знедоленим і похований в безіменній могилі.
Перші парові машини являли собою громіздкі стаціонарні насоси для перекачки води. Це пояснювалося тим, що потрібно було відкачувати воду з рудників і вугільних шахт. Чим глибше були шахти, тим важче було відкачувати з них перебуває воду, в результаті не виработанностью шахти доводилося кидати і переходити на нове місце.
У 1699 році, Англійський інженер, отримав патент на винахід «вогневого двигуна», призначеного для відкачування води з рудників.
Машина Севери - це паровий насос, а не двигун, в ньому не було циліндра з поршнем.
Головною родзинкою в машині Севери було те, що пар утворювався в окремому котлі.
Довідка
Машина Томаса Севери
При відкритті крана 5 пар з котла 2 подавався в посудину 1, виганяючи звідти воду по трубці 6. Клапан 10 при цьому відкритий, а клапан 11 закритий. В кінці нагнітання кран 5 закривався, і через кран 9 в посудину 1 подавалася холодна вода. Пар в посудині 1 охолоджувався, конденсировался, і тиск падав, засмоктуючи туди воду по трубці 12. Клапан 11 при цьому відкривався, а клапан 10 закривався.
Насос Севери був малопотужним, споживав багато палива і працював переривчасто. В силу цих причин, машина Севери не отримала широкого поширення і їй на зміну прийшли «поршневі парові машини».
У 1705 роціпоєднавши ідеї Севери (окремий котел) і Папена (циліндр з поршнем) побудував поршневий паровий насосдля роботи на рудниках.
Досліди по вдосконаленню машини тривали близько десяти років, поки вона не почала справно працювати.
Про Томаса Ньюкоменом
Народився 28 лютого 1663 в Дартмут. Коваль за професією. У 1705 році спільно з лудильником Дж. Коулі побудував паровий насос. Ця досить ефективна для свого часу паро-атмосферна машина використовувалася для відкачування води в шахтах і отримала широке поширення в XVIII столітті. Таку технологію, в наш час використовують бетононасоси на будівництвах.
Ньюкомен не зміг отримати патент, так як паровий водопідйомник був запатентований ще в 1699 році Т. Севери. Парова машина Ньюкомена була універсальним двигуном і могла працювати тільки як насос. Спроби Ньюкомена використовувати зворотно-поступальний рух поршня для обертання гребного колеса на судах виявилися невдалими.
Помер 7 серпня 1729 року в Лондоні. Ім'я Ньюкомена носить «Суспільство істориків техніки Великобританії».
Машина Томаса Ньюкомена
Спочатку пар піднімав поршень, потім в циліндр впорскується трохи холодної води, пар кондесіровался (утворюючи тим самим розрядження в циліндрі) і поршень під впливом атмосферного тиску опускався.
На відміну від «циліндра Папена» (у якого циліндр служив котлом), в машині Ньюкомена циліндр був відділений від котла. Таким чином вдалося домогтися більш-менш рівномірної роботи.
У перших версіях машини, управління клапанами було ручним, але надалі Ньюкомен придумав механізм, автоматично відкриває і закриває в потрібний момент відповідні крани.
фото
Про циліндрах
Перші циліндри ньюкоменовской машини робилися з міді, труби - зі свинцю, а коромисло було дерев'яним. Дрібні частини робилися з ковкого заліза. Пізніші машини Ньюкомена, приблизно після 1718 року мали вже чавунний цілінр.
Виготовляли циліндри на ливарному заводі Абрахама Дербі в Колбрукделе. Дербі удосконалив техніку лиття і це дозволило отримувати циліндри досить хорошої якості. Для отримання більш-менш правильної і гладкій поверхні стінок циліндра, використовувався верстат для висвердлювання дула знарядь.
Якось так:
З деякими доробками, машини Ньюкомена протягом 50 років залишалися єдиними механізмами, придатними для промислового використання.
У 1720 роціописав двоциліндрову парову машину. Винахід було опубліковано в його головній роботі "Theatri Machinarum Hydraulicarum". Цей рукопис була першим систематичним аналізом машинобудування.
Машина запропонована Якобом Леопольдом
Передбачалося що поршні зроблені зі свинцю, будуть підніматися тиском пари, а опускатися під власною вагою. Цікава ідея крана (між циліндрами), з його допомогою пар впускали в один циліндр і одночасно випускався з іншого.
Якоб хоч не ставив цю машину, він тільки її придумав.
У 1766 рросійський винахідник, працюючи механіком на алтайських гірничорудних і металургійних заводах, створив першу в Росії і першу в світі двоциліндрову парову машину.
Повзунів модернізував машину Ньюкомена (для забезпечення безперервної роботи він задіяв два циліндра, замість одного) і запропонував використовувати її для привиди в рух плавильних печей.
сумна довідка
У Росії того часу, парові машини практично не використовувалися і всю інформацію Ползунов отримав з книги "Грунтовне повчання рудному справі" (1760) за авторством Шлаттера І.А., в якій описувалася парова машина Ньюкомена.
Про проект було повідомлено імператриці Катерині Другій. Вона схвалила його, розпорядилася провести И.И.Ползунова в «механікуса з чином і званням інженерного капітан-поручика» і нагородити 400 рублями ...
Повзунів пропонував побудувати спочатку невелику машину, на якій можна було б виявити і усунути всі недоліки, неминучі в новому винаході. Заводське начальство з цим не погодилося і вирішило будувати відразу величезну машину. У квітні 1764 р Ползунов приступив до будівництва.
Навесні 1766 року, будівництво в основному було закінчено і проведені випробування.
Але 27 травня Ползунов помер від сухот.
Його учні Левзин і Черніцин одні приступили до останніх випробувань парової машини. У «Денний записці" від 4 липня було відзначено «справна машинна дія», а 7 серпня 1766 р вся установка, парова машина і могутня повітродувка, була здана в експлуатацію. Всього за три місяці роботи машина Ползунова не тільки виправдала всі витрати на її будівництво в сумі 7233 рублів 55 копійок, а й дала чистий прибуток в 12640 рублів 28 копійок. Однак, 10 листопада 1766 року після того, як у машини перегорів котел, вона простояла без дії 15 років 5 місяців і 10 днів. У 1782 р машина була розібрана.
(Енциклопедія Алтайського краю. Барнаул. 1996. Т. 2. С. 281-282; Барнаул. Літопис міста. Барнаул. 1994. ч. 1.с.30).
машина Ползунова
Принцип роботи аналогічний машині Ньюкомена.
В один з циліндрів наповнених парою, упорскували воду, пар конденсировался і в циліндрі створювалося розрядження, під дією атмосферного тиску поршень опускався вниз, в той же момент в інший циліндр надходив пар і він піднімався.
Подача води і пара в циліндри була повністю автоматизована.
Макет парової машини І.І. Ползунова, зроблений за оригінальними кресленнями в 1820-і роки.
Краєзнавчий музей Барнаула.
У 1765 році Джеимс Уаттупрацює механіком в університеті Глазго, було доручено відремонтувати модель машини Ньюкомена. Невідомо, хто її зробив, але в університеті вона перебувала вже кілька років.
Проффесор Джон Андерсон запропонував Уатту подивитися, чи не можна що-небудь зробити з цим цікавим, але примхливим приладом.
Уатт не тільки відремонтував, але і вдосконалив машину. Він додав до неї окрему ємність для охолодження пара і назвав її конденсатор.
Модель парової машини Ньюкомена
Макет був оснащений циліндром (діаметр 5 см) з робочим ходом 15 см. Уатт провів ряд експериментів, зокрема замінив металевий циліндр на дерев'яний, змащений лляною олією і висушений в печі, зменшив кількість жене за один цикл води і макет заробив.
В процесі експериментів Уатт переконався в неефективності машини.
При кожному новому циклі частину енергії пара йшла на нагрів циліндра, який охолоджувався після впорскування води для охолодження пара.
Провівши ряд дослідів Уатт прийшов до висновку:
«... Для того щоб зробити досконалу парову машину, необхідно, щоб циліндр був завжди гарячий, як і входить в нього пар; але з іншого боку, конденсація пара для освіти вакууму мала відбуватися при температурі не вище 30 градусів Реомюра »(38 за Цельсієм) ...
Модель машини Ньюкомена, з якої експериментував Уатт
Як все починалося...
Вперше Уатт зацікавився паром в 1759 році, цьому посприяв його приятель Робісон, який носився тоді з думкою «про застосування сили парової машини для приведення в рух возів».
У тому ж році Робісон поїхав воювати в Північну Америку, а Уатт і без цього був завалений справами.
Через два роки Уатт повернувся до ідеї парових машин.
«Близько 1761-1762 рр., - пише Уатт, - я виконав кілька дослідів над силою пара в Папеновом котлі і зробив щось на зразок парової машини, зміцнивши на ньому спринцовку, діаметром близько 1/8 дюйма, з міцним поршнем, забезпечену краном для впуску пара з котла, а також для випуску його з спринцівки на повітря ». Коли відкривався кран з котла в циліндр, то пар, вступаючи в циліндр і діючи на поршень, піднімав значний вантаж (15 фунтів), яким був навантажений поршень. Коли вантаж був піднятий до потрібної висоти, то повідомлення з котлом закривалося і відкривався кран для випуску пари в атмосферу. Пар виходив, і вантаж опускався. Ця операція повторювалася кілька разів, і хоча в даному приладі кран повертався від руки, однак, не важко було придумати пристосування, щоб повертати його автоматично.
А - циліндр; В - поршень; З - шток з гаком для підвішування вантажу; D - зовнішній циліндр (кожух); Е і G - паровпускної отвори; F - трубка, що з'єднує циліндр з конденсатором; К - конденсатор; Р - насос; R - резервуар; V - клапан для виходу повітря, що витісняється парою; К, Р, R - заповнені водою. Пар впускается через G в простір між А і D і через Е в циліндр А. При невеликому підйомі поршня в циліндрі насоса Р (поршень НЕ зображений на малюнку) рівень води в До знижується і пар з А переходить в До і тут осідає. В А виходить розрідження, і пара, що знаходиться між А і D, тисне на поршень В і піднімає його разом з підвішеним до нього вантажем.
Основна ідея, що відрізняє машину Уатта від машини Ньюкомена, полягала в ізольованій камері для конденсації (охолодження пара).
Наочне зображення:
У машині Уатта конденсатор «С» був відділений від робочого циліндра «Р» його не потрібно було постійно нагрівати і охолоджувати, завдяки цьому вдалося трохи збільшити ККД.
У 1769-1770 роках на шахті горнозаводчиков Джона Робака (Робак цікавився паровими машинами і деякий час фінансував Уатта), була побудована велика модель машини Уатта, на яку він отримав в 1769 році свій перший патент.
суть патенту
Уатт визначив свій винахід як «новий метод зменшення витрати пари, а отже, і палива в вогненних машинах».
У патенті (№ 013) викладався ряд нових техніч. положень, використаних Уаттом в своєму двигуні:
1) Підтримка температури стінок циліндра рівний, температурі надходить в нього пара за рахунок теплової ізоляції, паровий сорочки
і відсутності контакту з холодними тілами.
2) Конденсація пари в окремій посудині - конденсаторі, температура в к-ром повинна була підтримуватися на рівні навколишнього середовища.
3) Видалення з конденсатора повітря і інших неконденсуючий тел допомогою насосів.
4) Застосування надлишкового тиску пара; у випадках нестачі води для конденсації пари застосування тільки надлишкового тиску з вихлопом в атмосферу.
5) Застосування «коловоротні» машин з однонаправленно обертовим поршнем.
6) Робота з неповною конденсацією (т. Е. З погіршеним вакуумом). У цьому ж пункті патенту описані конструкції ущільнення поршня і окремих деталей. При застосовувалися в той час тисках пара в 1 атм введення окремого конденсатора і відкачування повітря з нього означали реальну можливість зниження витрати пари і палива більш ніж удвічі.
Через деякий час Робак збанкрутував і новим компаньйоном Уатта став англійський промисловець Меттью Болтон.
Після ліквідації угоди Уатта з Робак, побудована машина була розібрана і відправлена в на завод Болтона в Сохо. На ній Уатт протягом довгого часу перевіряв майже всі свої удосконалення та винаходи.
Про Меттью Болтон
Якщо Робак бачив в уаттовской машині насамперед лише вдосконалений насос, який повинен був врятувати його шахти від затоплення, то Болтон в винаходи Уатта бачив новий вид двигуна, який повинен був замінити водяне колесо.
Болтон сам намагався внести удосконалення в машину Ньюкомена, щоб зменшити витрату палива. Він зробив модель, яка викликала захоплення у численних лондонських великосвітських друзів і покровителів. Болтон вів переписку з американським вченим і дипломатом Бенджаміном Франкліном про те, як краще вводити в циліндр охолоджуючу воду, про найкращу системі клапанів. Франклін в цій області нічого путнього порадити не міг, але звернув увагу на інший спосіб досягнення економії палива, на краще його спалювання і знищення диму.
Болтон мріяв нема про що інше, як про світовий монополії виробництва нових машин. «Моїй думкою було, - писав Болтон Уатту, - влаштувати поряд з моїм заводом, підприємство, де я зосередив би всі технічні засоби, необхідні для побудови машин, і звідки ми постачали б весь світ машинами будь-яких розмірів».
Болтон ясно усвідомлював те, які для цього потрібні передумови. Нова машина не може будуватися старими кустарними способами. «Я припускав, - писав він Уатту, - що ваша машина зажадає грошей, дуже точної роботи і великих зв'язків, щоб найвигіднішим чином пустити її в оборот. Найкращий спосіб підтримати її репутацію і віддати належне винаходу - це вилучити її виробництво з рук безлічі техніків, які за своїм неуцтвом, браком досвіду і технічних засобів, стали б давати погану роботу, а це відбилося б і на репутації винаходи ».
Щоб уникнути цього, він пропонував будувати спеціальний завод, де «при вашому сприянні ми могли б залучити і навчити відоме кількість чудових робочих, які, забезпечені найкращим інструментом, могли б виконати цей винахід на двадцять відсотків дешевше і з настільки ж великою різницею в точності роботи , яка існує між роботою коваля і майстра математичних інструментів ».
Кадри висококваліфікованих робітників, нове технічне обладнання - ось що було потрібно для побудови машини в масовому масштабі. Болтон вже мислив категоріями і поняттями розвиненого капіталізму XIX століття. Але поки це були ще мрії. Чи не Болтоном і Уатт, а їх синами було організовано років тридцять тому масове виробництво машин - перший машинобудівний завод.
Болтон і Уатт обговорюють виробництво парових машин на заводі в Сохо
Черговим етапом розвитку парових машин, була герметизація верхній частині циліндра і подача пара не тільки в нижню, а й в верхню частину циліндра.
Так Уаттом і Болтоном, була побудована парова машина подвійної дії.
Тепер пар подавався поперемінно в обидві порожнини циліндра. Стінки циліндра були теплоізольовані від зовнішнього середовища.
Машина Уатта хоч і стала більш ефективною машини Ньюкомена, але ККД, все ще був надзвичайно низький (1-2%).
Як Уатт і Болтон будували і PRілі свої машини
Про технологічності і культурі виробництва в 18 столітті і мови бути не могло. Листи Уатта до Болтону наповнені скаргами на пияцтво, злодійство і лінощі робітників. «Ми можемо дуже мало розраховувати на наших робочих в Сохо, - писав він Болтону. - Джемс Тейлор почав сильніше пити. Він упертий, примхливий і незадоволений. Машина, над якою працював Картрайт, - суцільний ряд помилок і промахів. Сміт і решта неосвічені, і за всіма ними потрібно щодня доглядати, щоб не вийшло чого-небудь гіршого ».
Він вимагав від Болтона прийняття суворих заходів і взагалі був схильний припинити виробництво машин в Сохо. «Всім ледарям потрібно сказати, - писав він, - що якщо вони будуть так само неуважні, як до сих пір, то їх проженуть з заводу. Витрати з будівництва машини в Сохо, обходяться нам дуже дорого, і якщо не можна поліпшити виробництво, то потрібно його зовсім припинити і роздавати роботу на сторону ».
Виготовлення деталей для машин, вимагало належного обладнання. Тому різні вузли машин проводилися на різних заводах.
Так, на заводі Уїлкінсона відливали і розточують циліндри, там же робили днища циліндрів, поршень, повітряний насос і конденсатор. Чавунний кожух для циліндра відливали на одному з ливарних заводів в Бірмінгемі, мідні труби везли з Лондона, а невеликі деталі виробляли на місці будівлі машини. Всі ці частини фірма «Болтон і Уатт» замовляла за рахунок замовника - власника копальні або млини.
Поступово окремі частини привозилися на місце і збиралися під особистим контролем Уатта. Пізніше він склав докладну інструкцію по збірці машини. Котел зазвичай клепати на місці місцевими ковалями.
Після успішного запуску машини для відкачування води на одному з рудників в Корнуоллі (вважався найважчим рудником), компанія «Болтон і Уатт» отримала багато замовлень. Господарі рудників побачили, що машина Уатта успішно справляється там, де була безсила машина Ньюкомена. І вони негайно почали замовляти уаттовскіе насоси.
Уатт був завалений роботою. Він тижнями сидів над своїми кресленнями, їздив на установки машин, - ніде не можна було обійтися без його допомоги і спостереження. Він був один і всюди мав встигати.
Щоб парова машина могла приводити в дію інші механізми, потрібно було зворотно-поступальні рухи перетворити у обертальні, а для рівномірного руху пристосувати колесо в якості маховика.
В першу чергу потрібно було жорстко зв'язати поршень і балансир (до цього моменту використовувалися ланцюг або мотузка).
Уатт припускав здійснювати передачу від поршня до балансира з допомогою зубчастої смуги, а на балансирі помістити зубчастий сектор.
зубчастий сектор
Ця система виявилася ненадійною і Уатт був змушений від неї відмовитися
Передачу обертального моменту планувалося усуществіть за допомогою кривошипного механізму.
кривошипний механізм
Але від кривошипа довелося відмовитися так як ця система вже була запатентована (в 1780 році) Джеимс Пікардом. Пікард запропонував Уатту крос-ліцензування, але Уатт відмовився від цієї пропозиції і використовував у своїй машині планетарну передачу. (Про патенти є неясності, в кінці статті можна почитати)
планетарна передача
Двигун Уатта (тисячі сімсот вісімдесят вісім)
При створенні машини з безперервним обертальним рухом, Уатту довелося вирішувати ряд нетривіальних завдань (розподіл пара по двох порожнинах циліндра, автоматичне регулювання обертів і прямолінійний рух штока поршня).
паралелограм Уатта
Механізм Уатта був винайдений для додання тязі поршня прямолінійного руху.
Паровий двигун побудований за патентом Джеймса Ватта в 1848 році в Фрайберге в Німеччині.
відцентровий регулятор
Принцип дії відцентрового регулятора простий, чим швидше крутиться вал, тим вище розходяться вантажі під дією відцентрової сили і тим сильніше перекривається паропровід. Вантажі опускаються - паропровід відкривається.
Схожа система, давно вже була відомий в мукомольном справі для регулювання відстані між жорнами.
Уатт адаптував регулятор для парової машини.
пристрій паророзподілу
Система «поршневих клапанів»
Креслення складений одним з помічників Уатта в 1783 році (букви поставлені для пояснення). В і В - поршні, з'єднані між собою трубкою С і рухаються в трубі D, з'єднаної з конденсатором Н і трубками Е і F з циліндром A; G - паропровід; К - шток, службовець для пересування ВВ.
У зображеному на кресленні положенні поршнів ВВ простір труби D між поршнями В і В, а також нижня частина циліндра А під поршнем (не зображення на малюнку), що примикає до F, заповнені парою, тоді як у верхній частині циліндра А, над поршнем, сполученої через Е і через с з конденсатором Н - стан розрідження; при підйомі ВВ вище F і E нижня частина А через F буде повідомлятися з H, а верхня частина через Е і D - з паропроводом.
Нагляний малюнок
Однак, аж до 1800 року Уатт продовжував користуватися тарілковими клапанами (металеві диски, що піднімалися або опускалися над відповідними вікнами, і приводилися в рух складною системою важелів), так як виготовлення системи «поршневих клапанів» вимагало високої точності.
Розробкою механізму паророзподілу займався в основному помічник Уатта Вільям Мердок.
Мердок, продовжував удосконалювати механізм паророзподілу і в 1799 році запатентував D - подібний золотник (коробчатий золотник).
Залежно від положення золотника, вікна (4) і (5) повідомляються із замкнутим простором (6) оточуючим золотник і заповненим паром, або з порожниною 7, з'єднаної з атмосферою або конденсатором.
Після всіх удосконалень була побудована ось така машина:
Пар з допомогою парораспределітеля, поперемінно подавався в різні порожнини циліндра, а відцентровий регулятор керував клапаном подачі пари (якщо машина занадто розганяла клапан прикривався і навпаки відкривався якщо занадто сповільнювалася).
наочне відео
Ця машина вже могла працювати не тільки як насос, але і приводити в дію інші механізми.
У 1784 роціУатт отримав патент на універсальний по застосуванню паровий двигун(Патент № 1432).
про млин
У 1986 році Болтон і Уатт побудували в Лондоні млин ( «Млин Альбіону»), що приводиться в дію паровою машиною. Коли млин пустили в хід, розпочалося справжнє паломництво. Лондонці жваво цікавилися технічними вдосконаленнями.
Уатт, що не знайомий з маркетингом, обурювався тим, що роззяви заважають йому працювати і вимагав припинення доступу сторонніх. Болтон же вважав що, про машину повинні дізнатися якомога більше людей і тому відкидав прохання Уатта.
Вобщем нестачі в клієнтах Болтон і Уатт не відчували. У 1791 році млин згоріла (а може її підпалили, так як мірошники боялися конкуренції).
В кінці вісімдесятих років, Уатт припиняє вдосконалювати свою машину. У листах Болтону він пише:
«Дуже можливо, що за винятком деяких покращень в механізмі машини нічого кращого, ніж те, що ми вже зробили, що не буде допущено природою, яка для більшості речей визначила свій nec plus ultra (лат.« Далі нікуди »)».
І пізніше, Уатт стверджував, що не може відкрити в паровій машині нічого нового, і якщо він займається нею, то тільки удосконаленням деталей і перевіркою своїх попередніх висновків і спостережень.
Список російської літератури
Каменський А.В. Джемс Уатт, його життя і науково-практична діяльність. СПб, 1891
Вайсенберг Л.М. Джемс Уатт, винахідник парової машини. М. - Л., 1930
Лісників М.П. Джемс Уатт. М., 1935
Конфедератів І.Я. Джемс Уатт - винахідник парової машини. М., 1969
Таким чином, можна вважати, що перший етап розвитку парових машин закінчився.
Подальший розвиток парових машин було пов'язано зі збільшенням тиску пари і вдосконаленням виробництва.Цитата з Вікіпедія
Універсальний двигун Уатта завдяки його економічності набув широкого поширення і зіграв велику роль в переході до капіталістичного машинного виробництва. «Великий геній Уатта, - писав К. Маркс, - виявляється в тому, що патент, взятий ним в квітні 1784 р даючи опис парової машини, зображує її не як винахід лише для особливих цілей, але як універсальний двигун крупної промисловості» ( Маркс К., Капітал, т. 1,1955, стор. 383-384).
Завод Уатта і Болтона до 1800 року побудував св. 250 парових машин, а до 1826 Англії налічувалося до 1500 машин із загальною потужністю бл. 80000 к.с. За рідкісним винятком це були машини уаттовского типу. Після 1784 року Уатт займався головним чином поліпшенням виробництва, а після 1800 року і зовсім відійшов від справ.
Приводом для побудови цього агрегату послужила безглузда ідея: "а чи можна побудувати паровий двигун без верстатів та інструментів, використовуючи тільки деталі, які можна купити в магазині" і зробити все своїми руками. В результаті з'явилася така ось конструкція. Вся збірка і настройка зайняла менше години. Хоча на конструювання і підбір деталей пішло півроку.
Велика частина конструкції складається з водопровідної арматури. Під кінець епопеї питання продавців господарських та інших магазинів: "можу я вам допомогти" і "а вам для чого", реально дратували.
І так збираємо підставу. Спершу основний поперечний елемент. Тут використовуються трійники, бочата, куточки на підлогу дюйма. Всі елементи я кріпив за допомогою герметика. Це для того, що б було легше з'єднувати і роз'єднувати їх руками. Але для фінішної зборки краще використовувати сантехнічну стрічку. 
Потім поздовжні елементи. До них будуть кріпиться паровий котел, золотник, паровий циліндр і маховик. Тут все елементи так само на 1/2 ". 
Потім робимо стійки. На фото, зліва на право: стійка для парового котла, далі стійка для парораспределяющего механізму, потім стійка для маховика, і нарешті держатель для парового циліндра. Тримач маховика виготовляється з трійника на 3/4 "(зовнішня різьба). До нього ідеально підходять підшипники з ремкомплекта для роликових ковзанів. Підшипники утримуються стягнутий гайкою. Такі гайки можна знайти окремо або взяти від трійника для металопластикових труб. Цей трійник на фото в нижньому правому куті (в конструкції не використовується). в якості власника парового циліндра теж використовується трійник на 3/4 ", тільки різьблення вся внутрішня. Для кріплення елементів 3/4 "до 1/2" використовуються перехідники. 
Збираємо котел. Для котла використовується труба на 1 ". Знайшов б / у на ринку. Забігаючи в перед, хочу сказати, що котел вийшов дрібнуватий і не дає достатньої кількості пара. З таким котлом двигун працює дуже мляво. Але працює. Три деталі з права це: заглушка, перехідник 1 "-1/2" і зганяння. Сгон вставляється в перехідник і закривається заглушкою. Таким чином котел стає герметичним. 
Таким котел вийшов спочатку. 
Але сухопарник виявився не достатньої висоти. Вода потрапляла в паропровід. Довелося ставити додатковий бочонок на 1/2 "через перехідник. 
Це пальник. Чотирма постами раніше був матеріал "Саморобна масляна лампа з труб". Спочатку пальник була задумана саме такий. Але не знайшлося відповідного палива. Масло для ламп і гас сильно коптять. Потрібен спирт. Так що поки зробив просто утримувач для сухого пального. 
Це дуже важлива деталь. Парораспределітель або золотник. Ця штука направляє пар в робочий циліндр при робочому ході. При зворотному ході поршня подача пара перекривається і йде скидання. Золотник робиться з хрестовини для металопластикових труб. Один з кінців потрібно заліпити епоксидної мастикою. Цим кінцем він буде кріпиться до стійки через перехідник. 
А зараз найголовніша деталь. Від неї залежатиме двигун почне чи ні. Це робочий поршень і клапан золотника. Тут використовуються шпилька М4 (продаються у відділах меблевої фурнітури, простіше знайти одну довгу і відпиляти потрібну довжину), металеві шайби і повстяні шайби. Повстяні шайби використовуються для кріплення стекол і дзеркал з іншого фурнітурою. 
Повсть не найкращий матеріал. Він дає не достатню герметичність, а опір ходу - істотне. Надалі вдалося позбутися повсті. Для цього ідеально підійшли не зовсім стандартні шайби: М4х15 - для поршня і М4х8 - для клапана. Ці шайби потрібно максимально щільно, через сантехнічну стрічку, посадити на шпильку і тієї ж стрічкою з верху намотати 2-3 шари. Потім ретельно притертися з водою в циліндрі і золотнику. Фотографію модернізованого поршня не зробив. Лінь розбирати. 
Це власне циліндр. Виготовляється з барильця 1/2 ". Двома стяжними гайками він кріпиться всередині трійника 3/4". З однієї зі сторін, з максимальним ущільненням, наглухо кріпиться штуцер. 
Тепер маховик. Маховик робиться з млинця для гантелі. У центральний отвір вставляється стопка з шайб, а в центр шайб поміщається маленький циліндр з ремкомплекта для роликових ковзанів. Все кріпиться на герметику. Для власника водила ідеально підійшла вішалка для меблів і картин. Схожа на замкову щілину. Все збирається в тій послідовності, що на фото. Гвинт і гайка - М8. 
Маховиків у нас в конструкції - два. Між ними повинна бути жорстка зв'язок. Цей зв'язок забезпечується стягнутий гайкою. Всі з'єднання закріплюються лаком для нігтів. 
Ці два маховика здаються однаковими, проте один буде з'єднаний з поршнем, а інший з клапаном золотника. Відповідно водило, у вигляді гвинта М3, кріпиться на різних відстанях від центру. Для поршня водило розташовується далі від центру, для клапана - ближче до центру. 
Тепер робимо привід клапана і поршня. Для клапана ідеально підійшла сполучна пластина для меблів. 
Для поршня в якості важеля використовується накладка віконного замка. Підійшла як рідна. Вічна слава тому, хто винайшов метричну систему. 
Приводи в зборі. 
Всі встановлюється на двигун. Різьбові з'єднання закріплюються лаком. Це привід поршня. 
Привід клапана. Зверніть увагу, положення водила поршня і клапана відрізняються на 90 градусів. Залежно від того в яку сторону водило клапана випереджає водило поршня, буде залежати в який бік буде обертатися маховик. 
Тепер залишилося підключити трубки. Це силіконові шланги для акваріума. Всі шланги необхідно закріпити дротом або хомутами.
Потрібно зауважити що тут не передбачений запобіжний клапан. Тому слід дотримуватися максимальної обережності. 
Вуаля. Заливаємо воду. Підпалюємо. Чекаємо коли закипить вода. Під час розігріву клапан повинен бути в положенні закрито. 
Весь процес складання і результат на відео.
Я живу тільки на вугіллі і воді і все ще володію достатньою енергією, щоб розігнатися до 100 миль на годину! Це саме те, що може зробити паровоз. Хоча ці гігантські механічні динозаври в даний час вимерли на більшій частині світових залізниць, парові технології живуть в серцях людей, і локомотиви, подібні до цього, до цих пір служать туристичними визначними пам'ятками на багатьох історичних залізницях.
Перше сучасні парові машини були винайдені в Англії на початку 18 століття і ознаменували початок Промислової Революції.
Сьогодні ми знову повертаємося до енергії пара. Через особливості конструкції в процесі згоряння палива паровий двигун дає менше забруднень, ніж двигун внутрішнього згоряння. У даній публікації на відео подивіться, як він працює.
Що живило старовинний паровий двигун?
Потрібна енергія, щоб робити абсолютно все, про що ви тільки можете подумати: кататися на скейтборді, літати на літаку, ходити в магазини чи водити машину по вулиці. Велика частина енергії, яку ми використовуємо для транспортування сьогодні, надходить з нафти, але це було не завжди так. До початку 20-го століття вугілля був улюбленим паливом в світі, і він приводив в рух все: від потягів і кораблів до злощасних парових літаків, винайдених американським вченим Семюелем П. Ленглі, раннім конкурентом братів Райт. Що такого особливого в вугіллі? Всередині Землі його багато, тому він був відносно недорогим і широко доступним.
Вугілля є органічним хімічною речовиною, що означає, що він заснований на елементі вуглецю. Вугілля утворюється протягом мільйонів років, коли останки мертвих рослин закопують під камінням, стискають під тиском і варять під дією внутрішнього тепла Землі. Ось чому це називається викопне паливо. Грудки вугілля - це дійсно грудки енергії. Вуглець всередині них пов'язаний з атомами водню і кисню сполуками, званими хімічними зв'язками. Коли ми спалюємо вугілля на вогні, зв'язку розпадаються, і енергія виділяється у формі тепла.
Вугілля містить приблизно вдвічі менше енергії на кілограм, ніж чистіше викопне паливо, таке як бензин, дизельне паливо і гас - і це одна з причин, по якій парові двигуни повинні спалювати так багато.
Чи готові парові машини до епічного повернення?
Колись давно панував паровий двигун - спочатку в поїздах і важких тракторах, як ви знаєте, але в кінцевому підсумку і в автомобілях. Сьогодні це важко зрозуміти, але на рубежі 20-го століття більше половини автомобілів в США працювали на парах. Паровий двигун був настільки вдосконалений, що в 1906 році парова машина під назвою «Ракета Стенлі» навіть мала рекорд швидкості на землі - необачна швидкість 127 миль на годину!
Тепер ви можете подумати, що парова машина мала успіх тільки тому, що двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) ще не існували, але насправді парові машини і автомобілі ДВС були розроблені одночасно. Оскільки у інженерів вже був 100-річний досвід роботи з паровими двигунами, у парової машини був досить великий старт. У той час як ручні колінчаті двигуни ламали руки нещасних операторів, до 1900 року парові машини були вже повністю автоматизовані - і без зчеплення або коробки передач (пар забезпечує постійний тиск, на відміну від ходу поршня ДВС), дуже легким в управлінні. Єдине застереження, що ви повинні були почекати кілька хвилин, щоб котел нагрівся.
Однак через кілька коротких років Генрі Форд прийде і все змінить. Хоча паровий двигун технічно перевершував ДВС, він не міг зрівнятися з ціною серійних Фордів. Виробники парових автомобілів намагалися перемикати передачі і продавати свої автомобілі як преміальні, розкішні продукти, але до 1918 року Ford Model T був в шість разів дешевше, ніж Steanley Steamer (найпопулярніша парова машина в той час). З появою електродвигуна стартера в 1912 році і постійним підвищенням ефективності ДВС пройшло зовсім небагато часу, поки парова машина зникла з наших доріг.
Під тиском
Протягом останніх 90 років парові машини залишалися на межі зникнення, а гігантські звірі викочувалися на покази старовинних автомобілів, але не набагато. Спокійно, однак, на задньому плані дослідження непомітно просувалися вперед - частково через нашу залежності від парових турбін у виробництві електроенергії, а також тому, що деякі люди вважають, що парові двигуни дійсно можуть перевершувати двигуни внутрішнього згоряння.
ДВС мають внутрішні недоліки: їм потрібно викопне паливо, вони виробляють багато забруднень, і вони галасливі. Парові двигуни, навпаки, дуже тихі, дуже чисті і можуть використовувати практично будь-яке паливо. Парові двигуни завдяки постійному тиску не вимагають зачеплення - ви отримуєте максимальний крутний момент і прискорення миттєво, в стані спокою. Для міського водіння, де зупинка і запуск споживають величезну кількість викопного палива, безперервна потужність парових двигунів може бути дуже цікавою.
Технології пройшли довгий шлях і з 1920-х років - в першу чергу, ми тепер майстра матеріалів. Оригінальним парових машин були потрібні величезні, важкі котли, щоб витримувати спеку і тиск, і в результаті навіть невеликі парові машини важили пару тонн. З сучасними матеріалами парові машини можуть бути такими ж легкими, як їх двоюрідні брати. Додайте сучасний конденсатор і який-небудь котел-випарник, і ви зможете побудувати парову машину з пристойною ефективністю і часом прогріву, яке вимірюється секундами, а не хвилинами.
В останні роки ці досягнення об'єдналися в деякі захоплюючі події. У 2009 році британська команда встановила новий рекорд швидкості вітру на паровій тязі в 148 миль на годину, нарешті, побивши рекорд ракети Стенлі, який стояв понад 100 років. У 1990-х роках підрозділ Volkswagen R & D під назвою Enginion заявило, що воно побудувало паровий двигун, який був порівнянний по ефективності з ДВС, але з меншими викидами. В останні роки Cyclone Technologies стверджує, що вона розробила паровий двигун, який в два рази ефективніше, ніж ДВС. На сьогоднішній день, однак, жоден двигун не знайшов свій шлях в комерційному автомобілі.
Рухаючись вперед, малоймовірно, що парові машини коли-небудь сядуть з двигуна внутрішнього згоряння, хоча б через величезну імпульсу Big Oil. Проте одного разу, коли ми нарешті вирішимо серйозно поглянути на майбутнє особистого транспорту, можливо, тиха, зелена, змінна грація енергії пара отримає другий шанс.
Парові двигуни нашого часу
Технологія.
Інноваційна енергія.В даний час nanoFlowcell® є найбільш інноваційною і найпотужнішою системою накопичення енергії для мобільних і стаціонарних додатків. На відміну від звичайних батарей, nanoFlowcell® забезпечується енергією у вигляді рідких електролітів (bi-ION), яка може зберігатися далеко від самої комірки. Вихлоп автомобіля з цією технологією - водяна пара.
Як і звичайна проточна комірка, позитивно і негативно заряджені електролітичні рідини зберігаються окремо в двох резервуарах і, як і звичайна проточна комірка або паливний елемент, прокачиваются через перетворювач (дійсний елемент системи nanoFlowcell) в окремих контурах.
Тут два ланцюги електроліту розділені тільки проникною мембраною. Обмін іонів відбувається, як тільки розчини позитивного і негативного електролітів проходять один з одним по обидві сторони мембрани конвертера. Це перетворює хімічну енергію, пов'язану в бі-іон, в електрики, внаслідок чого безпосередньо доступно для споживачів електроенергії.
Подібно водневим транспортним засобам, «вихлоп», вироблений електромобілями nanoFlowcell, являє собою водяну пару. Але чи є викиди водяної пари від майбутніх електромобілів екологічно чистими?
Критики електричної мобільності все частіше ставлять під сумнів екологічну сумісність і стійкість альтернативних джерел енергії. Для багатьох автомобільні електроприводи є посереднім компромісом водіння з нульовим рівнем викидів і екологічно шкідливих технологій. Звичайні літій-іонні або металлогидрідниє батареї не є ні стійкими, ні екологічно сумісні - ні у виробництві, ні у використанні, ні в переробці, навіть якщо реклама передбачає чисту «електронну мобільність».
nanoFlowcell Holdings також часто задають питання про стійкість і екологічної сумісності технології nanoFlowcell і бі-іонних електролітів. І сам nanoFlowcell, і розчини електролітів bi-ION, необхідні для його харчування, виробляються екологічно безпечним способом з екологічно чистої сировини. В процесі експлуатації технологія nanoFlowcell повністю нетоксична і жодним чином не завдає шкоди здоров'ю. Бі-ДОН, який складається з слабосолевого водного розчину (органічні і мінеральні солі, розчинені у воді) і фактичних енергоносіїв (електролітів), також безпечний для навколишнього середовища при використанні і переробці.
Як працює привід nanoFlowcell в електромобілі? Подібно бензиновому автомобілю, розчин електроліту споживається в електричному транспортному засобі з нанофлоуцеллом. Усередині наноотвода (фактичної проточною осередки) один позитивно і один негативно заряджений розчин електроліту прокачується через клітинну мембрану. Реакція - іонний обмін - має місце між позитивно і негативно зарядженими розчинами електроліту. Таким чином, хімічна енергія, що міститься в бі-іонна батарея, виділяється у вигляді електрики, яке потім використовується для приводу електродвигунів. Це відбувається до тих пір, поки електроліти прокачиваются через мембрану і реагують. У разі приводу QUANTiNO з нанофлоуцеллом одного резервуара з електролітній рідиною досить для більш ніж 1000 кілометрів. Після спустошення бак повинен бути поповнений.
Які "відходи" утворюються електричним транспортним засобом з нанофлоуцеллом? У звичайному транспортному засобі з двигуном внутрішнього згоряння при спалюванні викопного палива (бензину або дизельного палива) утворюються небезпечні вихлопні гази - головним чином, діоксид вуглецю, оксиди азоту та діоксид сірки - накопичення яких було визначено багатьма дослідниками як причина зміни клімату. змінювати. Проте, єдині викиди, які виділяються транспортним засобом nanoFlowcell під час водіння, складаються - майже як транспортний засіб, що працює на водні - майже повністю з води.
Після того, як іонний обмін стався в наноячейке, хімічний склад розчину електроліту bi-ION практично не змінився. Він більше не є реактивним і, таким чином, вважається «витраченим», оскільки його неможливо перезарядити. Тому для мобільних застосувань технології nanoFlowcell, таких як електромобілі, було прийнято рішення мікроскопічно випаровувати і вивільняти розчинений електроліт під час руху автомобіля. При швидкості понад 80 км / год ємність для відпрацьованої електролітичної рідини спорожняється через надзвичайно дрібні розпилювальні форсунки з використанням генератора, що приводиться в рух енергією приводу. Електроліти і солі попередньо механічно фільтруються. Випуск очищеної в даний час води у вигляді пари холодної води (мікротонкодісперсний туман) повністю сумісний з навколишнім середовищем. Фільтр змінюється приблизно на 10 м
Перевага цього технічного рішення полягає в тому, що бак транспортного засобу спустошується при русі в звичайному режимі і може бути легко і швидко поповнено без необхідності відкачування.
Альтернативне рішення, яке є кілька більш складним, полягає в тому, щоб зібрати розчин відпрацьованого електроліту в окремому резервуарі і відправити його на переробку. Це рішення призначене для подібних стаціонарних додатків nanoFlowcell.
Однак зараз багато критики припускають, що водяна пара такого типу, який виділяється при конверсії водню в паливних елементах або в результаті випаровування електролітичної рідини в разі наноотвода, теоретично є парниковим газом, який може вплинути на зміну клімату. Як виникають такі чутки?
Ми розглядаємо викиди водяної пари з точки зору їх екологічної значимості і задаємо питання про те, скільки ще водяної пари можна очікувати в результаті широкого використання транспортних засобів з нанофлоуцелл в порівнянні з традиційними технологіями приводу і чи можуть ці викиди H 2 O мати негативний вплив на навколишнє середу.
Найбільш важливі природні парникові гази - поряд з CH 4, O 3 і N 2 O - водяна пара і CO 2, Вуглекислий газ і водяна пара неймовірно важливі для підтримки глобального клімату. Сонячне випромінювання, яке досягає землі, поглинається і нагріває землю, яка в свою чергу випромінює тепло в атмосферу. Однак більша частина цього випромінюваного тепла йде назад в космос із земної атмосфери. Вуглекислий газ і водяна пара мають властивості парникових газів, утворюючи «захисний шар», який запобігає витоку всього випромінюваного тепла назад в космос. У природному контексті цей парниковий ефект має вирішальне значення для нашого виживання на Землі - без вуглекислого газу і водяної пари атмосфера Землі була б ворожа для життя.
Парниковий ефект стає проблематичним тільки тоді, коли непередбачуване втручання людини порушує природний цикл. Коли в додаток до природних парникових газів люди викликають більш високу концентрацію парникових газів в атмосфері, спалюючи викопне паливо, це збільшує нагрівання земної атмосфери.
Будучи частиною біосфери, люди неминуче впливають на навколишнє середовище і, отже, на кліматичну систему, самим своїм існуванням. Постійне зростання чисельності населення Землі після кам'яного віку і створення поселень кілька тисяч років тому, пов'язаний з переходом від кочового життя до сільському господарству і тваринництву, вже вплинув на клімат. Майже половина оригінальних лісів і лісів в світі була очищена для сільськогосподарських цілей. Ліси - поряд з океанами - головний виробник водяної пари.
Водяна пара є основним поглиначем теплового випромінювання в атмосфері. Водяна пара складає в середньому 0,3% за масою атмосфери, вуглекислий газ - тільки 0,038%, що означає, що водяна пара становить 80% маси парникових газів в атмосфері (близько 90% за обсягом) і, з урахуванням від 36 до 66% - найважливіший парниковий газ, що забезпечує наше існування на землі.
Таблиця 3: Атмосферна частка найбільш важливих парникових газів, а також абсолютна і відносна частка підвищення температури (Ціттель)
Парові двигуни були встановлені і приводили в рух велику частину паровозів в період початку 1800 і аж до 1950 років минулого століття. Хочеться відзначити, що принцип роботи цих двигунів завжди залишався незмінним, незважаючи на зміну їх конструкції і габаритів.
На анимированной ілюстрації наведено принцип роботи парового двигуна.
Для генерації подається на двигун пара використовувалися котли, що працюють як на дровах і вугіллі, так і на рідкому паливі.
перший такт
Пара з котла надходить в парову камеру, з якої через парову засувку-клапан (позначена синім кольором) потрапляє у верхню (передню) частину циліндра. Тиск, що створюється парою, штовхає поршень вниз до НМТ. Під час руху поршня від ВМТ до НМТ колесо робить підлогу обороту.
випуск
В самому кінці руху поршня до НМТ паровий клапан зміщується, випускаючи залишки пара через випускне вікно, розташоване нижче клапана. Залишки пара вириваються назовні, створюючи характерний для роботи парових двигунів звук.
другий такт
У той же самий час, зміщення клапана на випуск залишків пара відкриває вхід пара в нижню (задню) частину циліндра. Створене паром в циліндрі тиск змушує поршень рухатися до ВМТ. В цей час колесо робить ще пів обороту.
випуск
В кінці руху поршня до ВМТ залишки пара звільняються через все той же випускне вікно.
Цикл повторюється заново.
Паровий двигун має т.зв. мертву точку в кінці кожного ходу, коли клапан переходить від такту розширення до випуску. З цієї причини кожен паровий двигун має два циліндра, що дозволяє запускати двигун з будь-якого становища.