Паровые двигатели — от первой паровой машины до наших дней

Паровые двигатели — от первой паровой машины до наших дней

Интерес к водяному пару, как доступному источнику энергии, появился вместе с первыми научными познаниями древних. Приручить эту энергию люди пытались на протяжении трёх тысячелетий. Каковы основные этапы этого пути? Чьи размышления и проекты научили человечество извлекать из него максимальную пользу?

Предпосылки появления паровых двигателей

Потребность в механизмах, способных облегчить трудоёмкие процессы, существовала всегда. Примерно до середины XVIII века для этой цели использовались ветряные мельницы и водяные колеса. Возможность использования энергии ветра напрямую зависит от капризов погоды. А для использования водяных колёс фабрики приходилось строить по берегам рек, что не всегда удобно и целесообразно. Да и эффективность тех и других была чрезвычайно мала. Нужен был принципиально новый двигатель, легко управляемый и лишённый этих недостатков.

История изобретения и совершенствования паровых двигателей

Создание парового двигателя — результат долгих размышлений, удач и крушений надежд множества учёных.

Начало пути

Первые, единичные проекты были лишь интересными диковинками. Например, Архимед сконструировал паровую пушку, Герон Александрийский использовал энергию пара для открывания дверей античных храмов. А заметки о практическом применении энергии пара для приведения в действие иных механизмов исследователи находят в трудах Леонардо да Винчи.

Рассмотрим наиболее значительные проекты по этой тематике.

В XVI веке арабский инженер Таги аль Дин разработал проект примитивной паровой турбины. Однако практического применения она не получила из-за сильного рассеяния струи пара, подаваемой на лопасти колеса турбины.

Перенесемся в средневековую Францию. Физик и талантливый изобретатель Дени Папен после многих неудачных проектов останавливается на следующей конструкции: вертикальный цилиндр заполняли водой, над которой устанавливали поршень.

Цилиндр нагревали, вода закипала и испарялась. Расширяющийся пар приподнимал поршень. Его закрепляли в верхней точке подъёма и ожидали остывания цилиндра и конденсации пара. После конденсации пара в цилиндре образовывался вакуум. Освобожденный от крепления поршень под действием атмосферного давления устремлялся в вакуум. Именно это падение поршня предполагалось использовать как рабочий ход.

Потому паровой двигатель Папена как и большинство последующих проектов получили название пароатмосферных машин.

Эта конструкция обладала весьма существенным недостатком — не была предусмотрена повторяемость цикла. Дени приходит к идее получать пар не в цилиндре, а отдельно в паровом котле.

В историю создания паровых двигателей Дени Папен вошел как изобретатель весьма важной детали — парового котла.

А поскольку пар стали получать вне цилиндра, сам двигатель перешел в разряд двигателей внешнего сгорания. Но из-за отсутствия распределительного механизма, обеспечивающего бесперебойную работу, эти проекты почти не нашли практического применения.

Новый этап в разработке паровых двигателей

Около 50 лет для откачки воды в угольных шахтах использовался паровой насос Томаса Ньюкомена. Он во многом повторял предыдущие конструкции, но содержал весьма важные новинки — трубу для вывода сконденсированного пара и предохранительный клапан для выпуска излишнего пара.

Его существенным минусом было то, что цилиндр приходилось то нагревать перед впрыскиванием пара, то охлаждать перед его конденсацией. Но потребность в таких двигателях была столь высока, что, несмотря на их очевидную неэкономичность, последние экземпляры этих машин прослужили вплоть до 1930 года.

В 1765 году английский механик Джеймс Уатт, занявшись усовершенствованием машины Ньюкомена, отделил конденсатор от парового цилиндра.

Появилась возможность цилиндр держать постоянно нагретым. КПД машины сразу вырос. В последующие годы Уатт значительно усовершенствует свою модель, оснастив её устройством для подачи пара то с одной, то с другой стороны.

Стало возможным использовать эту машину не только как насос, но и для приведения в действие различных станков. Уатт получил патент на свое изобретение — паровой двигатель непрерывного действия. Начинается массовый выпуск этих машин.

К началу XIX века в Англии работало более 320 паровых машин Уатта. Их стали закупать и другие европейские страны. Это способствовало значительному росту промышленного производства во многих отраслях как самой Англии, так соседних государств.

Заводское начальство предложило ему построить агрегат, который приводил бы в действие воздуходувку плавильной печи.

Построенная им машина была двухцилиндровой и обеспечивала непрерывное действие подсоединённого к ней устройства.

Успешно проработав более полутора месяцев, котёл дал течь. Самого Ползунова к этому времени уже не было в живых. Ремонтировать машину не стали. И замечательное творение русского изобретателя-одиночки было забыто.

В силу отсталости России того времени мир узнал об изобретении И. И. Ползунова с большим опозданием….

Итак, для приведения в действие паровой машины необходимо, чтобы пар, вырабатываемый паровым котлом, расширяясь, давил на поршень или на лопасти турбины. А затем их движение передавалось другим механическим частям.

Применение паровых машин на транспорте

Несмотря на то, что КПД паровых двигателей того времени не превышал 5%, к концу XVIII века их стали активно использовать в сельском хозяйстве и на транспорте:

• во Франции появляется автомобиль с паровым двигателем;
• в США начинает курсировать пароход между городами Филадельфия и Берлингтон;
• в Англии продемонстрирован железнодорожный локомотив на паровой тяге;
• российский крестьянин из Саратовской губернии запатентовал построенный им гусеничный трактор мощностью 20 л. с.;
• неоднократно предпринимались попытки построить самолёт с паровым двигателем, но, к сожалению, малая мощность этих агрегатов при большом весе самолёта делала эти попытки неудачными.

Уже к концу XIX столетия паровые двигатели, сыграв свою роль в техническом прогрессе общества, уступают место двигателям внутреннего сгорания и электродвигателям.

Паровые устройства в XXI веке

С появлением новых источников энергии в XX и XXI веке снова появляется потребность в использовании энергии пара. Паровые турбины становятся неотъемлемой частью АЭС. Пар, приводящий их в действие, получают за счёт ядерного топлива.

Широко используются эти турбины и на конденсационных тепловых электростанциях.

В ряде стран проводятся эксперименты по получению пара за счёт солнечной энергии.

Не забыты и поршневые паровые двигатели. В горных местностях в качестве локомотива до сих пор используют паровозы.

Эти надёжные труженики и безопаснее, и дешевле. Линии электропередач им не нужны, а топливо — древесина и дешёвые сорта угля всегда под рукой.

Современные технологии позволяют улавливать до 95% выбросов в атмосферу и повысить КПД до 21%, так, что люди решили пока с ними не расставаться и работают над паровыми локомотивами нового поколения.

Паровая машина – в старом двигателе

Не торопитесь выбрасывать на свалку изношенный ДВС – он может обеспечить вас теплом и светом на долгие годы.

Проблема энергообеспечения знакома многим. Особенно в сельской местности, в деревнях, в отдаленных районах, где напряжение в сети, если оно вообще есть, редко поднимается чуть выше 150 В, а то и вовсе пропадает, измученное наледями и ветрами, изношенными сетями, трансформаторами, гнилыми опорами и пр. При таком скудном питании не работает или быстро ломается бытовая техника, становятся неэффективными обогреватели, а с компьютером и вовсе беда.

Выход, конечно, есть – мобильные генераторы, работающие на бензине или солярке. Только дорого это обходится: и сам агрегат, и особенно топливо.

Когда‑то, на старте, ДВС стремительно обогнал паровую машину по нескольким важным параметрам. Экономичность, компактность, быстрый запуск заставили автомобилистов мириться с дороговизной горючего. Чтобы уменьшить шумность, пришлось разработать изощренные системы глушения. Крайне невыгодные тяговые характеристики ДВС обернулись применением дорогих и тяжелых коробок передач и трансмиссий. И тем не менее…

Последний (к сожалению) паромобиль американской фирмы «Добл», выпущенный в 30‑х годах прошлого века, обладал удивительными характеристиками. Плавно поворачивая дроссельный клапан, водитель мог так мягко регулировать скорость, что пассажиры не замечали ускорения и торможения. Но можно было ускорить автомобиль настолько резко, что рвались шины. Тот же диапазон регулирования скорости полностью сохранялся и на заднем ходу. Причем лишь прикосновения к педалям было достаточно для переключения с полного переднего на полный задний.

Такие поразительные свойства паромобиля получаются автоматически, как следствие чрезвычайно выгодных тяговых характеристик паровой машины, способной на малых оборотах создавать большой крутящий момент на колесах.

И хотя паровик пока по‑преж­нему остается на задворках технического прогресса, именно эти качества возбуждают растущий интерес и просто поклонников, и изобретателей. Свидетельство тому – появление новых патентов в области паровой техники. Сообщается, например, о разработке американского изобретателя Вильямса. На его паромобиле нет ни сцепления, ни коробки передач, ни стартера. Простого поворота клапана достаточно, чтобы за 10 с ускорить экипаж до 100 км/ч. Мощность парового двигателя 230 л.с. при 4800 об/мин. Максимальная скорость 280 км/ч. Всего 50 л воды хватает на 1500 километров пробега.

Российскому изобретателю Николаю Егину удалось свести в одном агрегате обе концепции: паровик и ДВС. Оказалось, что любой ДВС надежно работает от подходящего парогенератора. Для этого достаточно сделать нехитрое золотниковое устройство подачи пара в цилиндры – и пожалуйста, снимай мощность с коленчатого вала. Можно напрямую или более универсальным способом – с помощью электрогенератора.

В новой роли прекрасно чувствует себя даже очень потрепанный ДВС. Дело в том, что скорость вращения двигателя теперь составляет всего 1000 об/мин. Сравните с 5‑6 тысячами у двигателей современных автомобилей. Но не только умеренные обороты причина феноменальной надежности паровой установки. Температура в цилиндрах машины в 5‑6 раз ниже, чем в ДВС. Пар, в отличие от горючей смеси, не взрывается, не разрушает поршень, а, расширяясь, мягко давит на него. Отсюда и плавность хода, и невысокие требования к материалам и допускам.

В новой концепции Н. Егин в качестве парогенератора использует другое свое важное изобретение – тепловые термохимические установки (ТХУ). Основа этих установок – добротный чугунный паровой котел, которому нет износа. Такие котлы по‑прежнему делают в России. Отслуживших свое ДВС тоже хватает: мотоциклы, «москвичи», «волги», «жигули», локомотивы и судовые дизели. Модельный ряд старых ДВС перекрывает все разумные потребности: от 1 кВт для садового домика до 2 МВт, дающих тепло и электроэнергию целому поселку. Такие большие мощности можно получить, если к котлу ТХУ с рабочим давлением 7‑9 атм подключить турбину российского производства, например радиального типа. В ней высочайшая надежность (60 тысяч часов до ремонта) сочетается с ценой на порядок более низкой, чем у зарубежных аналогов. Идея вернуть в строй колоссальный ресурс старых ДВС выглядит поистине революционной. До этого не додумались даже на родине парового двигателя, где членами клубов многочисленных любителей и поклонников паровика являются даже лорды.

В паровую машину можно превратить не только автомобильный двигатель, но и мощный дизель, отработавший свой век на производстве, сэкономив тем самым тонны солярки. А в глухой глубинке, куда топливо можно доставить только на вертолете, это настоящее спасение.

Самыми существенными недостатками паровой тяги считаются большой вес и малая экономичность. Естественно, она становится выгоднее на мощностях порядка 800 л.с, когда теплоту отработанного пара можно использовать для отопления или технологических нужд. Именно такие требования предъявляют к тягачам и вездеходам на Крайнем Севере. А тандем ДВС и ТХУ (напомним, это тепловые термохимические установки «ЭРА») максимально расширяет модельный ряд и уже реально вписывается в габариты современного автомобиля.

Что же касается экономичности, паровая машина с ее низкими температурами пара не может сравниться с ДВС по расходу топлива на километр пути. Зато котел можно топить хоть торфом, хоть соломой, а «ЭРА» и вовсе будет рада и пластику, и старым калошам.

По подсчетам изобретателя, расходы на перевод ДВС в режим паровой машины окупятся за полгода. Вам обеспечены лет на 20‑25 источник тока мощностью 1‑25 кВт и чистота вокруг. Свалки могут превратиться в стратегический энергоресурс.

Уже есть фирма, конструирующая на заказ такие «паровозы», но это капля в море. Н. Егин полагает, что от деклараций и бесконечных экспериментов с нетрадиционными источниками энергии в России надо переходить к экспертной технической и экономической их оценке в целых отраслях, например в ЖКХ, и приступать к планомерному внедрению.

3-тонный паровой котел на соломе

Обслуживание клиентов

• 3-тонный газовый котел для текстильной промышленности
• 3-тонный газовый котел в Германии
• 3-тонный промышленный газовый котел
• 3-тонный газовый паровой котел
• 3-тонный вертикальный паровой котел на природном газе
• Multi Fuel 3-тонный производитель паровых котлов
• 3-тонный 5-тонный паровой котел
• 3-тонный легкий котел на жидком топливе Мексика
• 3-тонный 5-тонный газовый парогенератор на сжиженном газу
• 3-тонный электрический котел
• 3-тонный угольный котел для горячей воды Цена
• 3-тонный паровой котел Цена
• 3-тонный соломенный котел на продажу
• 3-тонный угольный паровой котел 5 кг давления

Паровой котел на дизельном топливе и природном газе �

Jul 06, 2017· Теплогенераторы на соломе 4. Паровой котел Schmid AG UTSK 1200 13. Котли та котельні 1-10 МВт на біомасі вологістю до 55% 14. работает на щепе, опилках, паровой, 1.24 МВт, 1.9тонн пара в 1 час

Промышленный 3-тонный Паровой Котел На Дизельном �

Промышленный 3-тонный Паровой Котел На Дизельном Топливе И Газе, Find Complete Details about Промышленный 3-тонный Паровой Котел На Дизельном Топливе И Газе,Парогенератор,Масляный Паровой Котел,Газовый И Масляный Паровой Котел

3-тонный паровой котел на рисовой шелух

Паровой котел КП 300. 330 000. Купить. Промышленный паровой твердотопливный котел 300 кг пара, давление 0.07 МПа, температура 115 c°. Топливо — уголь. На модульную котельную. На водогрейный котел.

Котлы на соломе в Украине. Сравнить цены и поставщико�

Котел на соломе jg КПС-400 кВт (аккумулирующий бак 28м3, дымоотводящая труба в комплекте) Доставка из г. Харьков

КОТЕЛ НА СОЛОМЕ «ПРЕЗЕНТАЦИЯ» — YouTu

Mar 13, 2017· Более детальную информацию можно получить по номерам телефонов +380666867115

Очередной успешный шаг на пути к энергонезависимост�

Oct 03, 2011· Приступим, мои размышления на тему паровой турбины. (чтоб работало на дровах, соломе, в фокусе солнечного концентратора и т.п. Так что паровой котел самое правильное решение.

#2 — Биогаз — Котел на соломе — Использовании в жилы�

Aug 27, 2015· ОГЛАВЛЕНИЕ НИЖЕ В ОПИСАНИИ // Презентации теоретических занятий (частично на русском

Автоклавы и котельны

Поэтому очень важно поддерживать бетон на начальном этапе после заливки, а паровой котел является самым критичным оборудованием для технического обслуживания пара бетона.

Котельное оборудование по доступной цене от производител�

Паровой котел для бани в России. Сравнить […] Read more . Jenny Wu. 04.04.2019. твердотопливный котел на 15 тонн котел на соломе 1 мвт

Мощный двигатель Стирлинга из подручных материало�

20-тонный конденсационный газовый паровой котел в Mengniu Dairy 29 58 МВт водогрейный котел в жилом секторе отопления 3 тонны парового котла на сжиженном топливе в надежде

Газовый паровой котел под давлением 18,8 бар -Water Tub

Sep 25, 2017· Котел оборудованн автоматикой, которая обеспечивает регулирование процесса сгорания топлива. КПД парового котла «Linka- H» — 0,86.