itthon / Peugeot/ A gőzgép mechanizmusa. Gőzautó a 21. században? Valóságosabb, mint valaha

Gőzgép mechanizmus. Gőzautó a 21. században? Valóságosabb, mint valaha

A vízgőz, mint elérhető energiaforrás iránti érdeklődés az ókoriak első tudományos ismereteivel együtt jelent meg. Az emberek háromezer éve próbálják megszelídíteni ezt az energiát. Melyek ennek az útnak a fő állomásai? Kinek a gondolatai és tervei tanították meg az emberiséget, hogy a legtöbbet hozza ki belőle?

A gőzgépek megjelenésének előfeltételei

A munkaigényes folyamatokat elősegítő mechanizmusok iránti igény mindig is fennállt. Körülbelül a 18. század közepéig szélmalmokat és vízikereket használtak erre a célra. A szélenergia felhasználásának lehetősége közvetlenül függ az időjárás szeszélyeitől. A vízikerekek használatához pedig gyárakat kellett építeni a folyók partjára, ami nem mindig kényelmes és praktikus. És mindkettő hatékonysága rendkívül alacsony volt. Alapvetően szükség volt rá új motor, könnyen kezelhető és mentes ezektől a hátrányoktól.

A gőzgépek feltalálásának és fejlesztésének története

Teremtés gőzgép- sok tudós hosszú gondolkodásának, sikereinek és csalódásának eredménye.

Az út kezdete

Az első, elszigetelt projektek csak érdekességek voltak. Például, Archimedes gőzpisztolyt tervezett, Alexandriai gém gőzenergiát használt az ősi templomok ajtóinak kinyitására. A kutatók pedig feljegyzéseket találtak a gőzenergia gyakorlati felhasználásáról más mechanizmusok meghajtására Leonardo da Vinci.

Nézzük meg a legjelentősebb projekteket ebben a témában.

A 16. században Taghi al Din arab mérnök kidolgozott egy primitív gőzturbina tervet. azonban praktikus alkalmazás nem kapott a turbinakerék lapátjaira szállított gőzsugár erős szórása miatt.

Térjünk vissza a középkori Franciaországba. A fizikus és tehetséges feltaláló, Denis Papin sok sikertelen projekt után a következő tervet választotta: egy függőleges hengert töltöttek meg vízzel, amely fölé dugattyút szereltek fel.

A hengert felmelegítettük, a vizet felforraltuk és elpárologtattuk. A táguló gőz felemelte a dugattyút. Az emelkedés felső pontján rögzítették, és megvárták, amíg a henger lehűl és a gőz lecsapódik. A gőz lecsapódása után a hengerben vákuum keletkezett. A rögzítésétől megszabadult dugattyú a légköri nyomás hatására a vákuumba rohant. A dugattyúnak ez volt az esése, amelyet munkalöketként kellett volna használni.

Tehát a dugattyú hasznos löketét a gőzkondenzáció és a külső (légköri) nyomás miatti vákuumképződés okozta.

Mert Papen gőzgépe mint a legtöbb későbbi projektet, ezeket is gőz-atmoszférikus gépeknek hívták.

Ennek a kialakításnak volt egy nagyon jelentős hátránya - a ciklus megismételhetősége nem biztosított. Denis azzal az ötlettel áll elő, hogy a gőzt ne hengerben, hanem külön gőzkazánban állítsa elő.

Denis Papin egy nagyon fontos alkatrész - a gőzkazán - feltalálójaként lépett be a gőzgépek létrehozásának történetébe.

És mivel a gőzt a hengeren kívül kezdtek termelni, maga a motor külső égésű motor lett. De a zavartalan működést biztosító elosztási mechanizmus hiánya miatt ezek a projektek gyakorlatilag nem találtak gyakorlati alkalmazást.

Új szakasz a gőzgépek fejlesztésében

Körülbelül 50 évig használták víz szivattyúzására a szénbányákban. Thomas Newcomen gőzszivattyú. Nagyrészt megismételte a korábbi terveket, de nagyon fontos új elemeket tartalmazott - egy csövet a lecsapódott gőz eltávolítására és egy biztonsági szelepet a felesleges gőz kibocsátására.

Jelentős hátránya volt, hogy a hengert vagy melegíteni kellett a gőzbefecskendezés előtt, vagy le kellett hűteni, mielőtt lecsapódott volna. De az ilyen motorok iránti igény olyan nagy volt, hogy nyilvánvaló hatástalanságuk ellenére ezeknek a gépeknek az utolsó példányai 1930-ig szolgáltak.

1765-ben James Watt angol szerelő, miután elkezdte fejleszteni Newcomen gépét, elválasztotta a kondenzátort a gőzhengertől.

Lehetővé vált a henger állandó fűtése. A gép hatékonysága azonnal megnőtt. A következő években Watt jelentősen továbbfejlesztette modelljét, és felszerelte egy készülékkel, amely az egyik vagy a másik oldalon gőzellátást biztosít.

Lehetővé vált, hogy ezt a gépet ne csak szivattyúként használják, hanem különféle gépek meghajtására is. Watt szabadalmat kapott találmányára - egy folyamatos gőzgépre. Megkezdődik ezeknek a gépeknek a tömeggyártása.

NAK NEK eleje XIX században több mint 320 Wattos gőzgép üzemelt Angliában. Más európai országok elkezdték vásárolni őket. Ez hozzájárult az ipari termelés jelentős növekedéséhez számos iparágban mind Angliában, mind a szomszédos országokban.

Húsz évvel korábban, mint Watt, Oroszországban dolgozott a projekten gőzgép Ivan Ivanovics Polzunov altáji szerelő dolgozott.

A gyár vezetése felkérte, hogy építsen egy olyan egységet, amely meghajtja az olvasztó kemence fúvóját.

Az általa épített gép kéthengeres volt, és biztosította a hozzá csatlakoztatott készülék folyamatos működését.

Több mint másfél hónapos sikeres működés után a kazán szivárgott. Polzunov ekkor már nem élt. Az autót nem javították meg. A magányos orosz feltaláló csodálatos alkotása pedig feledésbe merült.

Oroszország akkori elmaradottsága miatt a világ nagy késéssel értesült I. I. Polzunov találmányáról...

Tehát a gőzgép működtetéséhez szükséges, hogy a gőzkazán által termelt gőz kitáguljon és rányomja a dugattyú- vagy turbinalapátokat. Aztán mozgásuk átkerült más mechanikai alkatrészekre is.

Gőzgépek használata a közlekedésben

Annak ellenére, hogy az akkori gőzgépek hatásfoka nem haladta meg az 5%-ot, a 18. század végére elkezdték aktívan használni őket. mezőgazdaságés szállításkor:

gőzhajtású autó jelenik meg Franciaországban;
az USA-ban egy hajó kezd közlekedni Philadelphia és Burlington városai között;
gőzhajtású vasúti mozdonyt mutattak be Angliában;
Egy Szaratov tartományból származó orosz paraszt szabadalmaztatott egy általa épített 20 lóerős lánctalpas traktort. Val vel.;
Többször próbálkoztak gőzgépes repülőgép megépítésével, de sajnos ezeknek az egységeknek a kis teljesítménye és a gép nagy tömege párosulva sikertelenné tette ezeket a próbálkozásokat.

Már általa század végeévszázadok óta a gőzgépek, amelyek szerepet játszottak a társadalom technikai fejlődésében, átadják helyét az elektromos motoroknak.

Gőzkészülékek a 21. században

Az új energiaforrások megjelenésével a 20. és 21. században ismét felmerül az igény a gőzenergia felhasználására. A gőzturbinák az atomerőművek szerves részévé válnak. Az őket tápláló gőzt nukleáris üzemanyagból nyerik.

Ezeket a turbinákat széles körben használják kondenzációs hőerőművekben is.

Számos országban folynak kísérletek gőz előállítására napenergia felhasználásával.

Nem feledkeztek meg a dugattyús gőzgépekről sem. Hegyvidéken mozdonyként A gőzmozdonyokat továbbra is használják.

Ezek a megbízható munkavállalók biztonságosabbak és olcsóbbak is. Nincs szükségük elektromos vezetékekre, és az üzemanyag - fa és olcsó szén - mindig kéznél van.

A modern technológiák lehetővé teszik a légköri kibocsátás akár 95%-ának megkötését és a hatékonyság 21%-ra történő növelését, így az emberek úgy döntöttek, hogy egyelőre nem válnak meg tőlük, és a gőzmozdonyok új generációján dolgoznak.

Ha ez az üzenet hasznos volt számodra, szívesen látlak

Története során a gőzgépnek számos fém kiviteli változata volt. Az egyik ilyen inkarnáció N. N. gépészmérnök forgó gőzgépe volt. Tverskoy. Ezt a forgó gőzgépet (gőzgépet) aktívan használták a technológia és a közlekedés különböző területein. A 19. századi orosz műszaki hagyományban az ilyen forgómotort forgógépnek nevezték. A motort tartósság, hatékonyság és nagy nyomaték jellemezte. De a gőzturbinák megjelenésével ez feledésbe merült. Az alábbiakban az oldal szerzője által összeállított archív anyagok találhatók. Az anyagok nagyon bőségesek, ezért itt ezeknek csak egy részét mutatjuk be.

Próba forgó gőzgép sűrített levegővel (3,5 atm).
A modellt 10 kW teljesítményre tervezték 1500 ford./perc mellett, 28-30 atm gőznyomás mellett.

A 19. század végén feledésbe merültek a gőzgépek - „N. Tverskoy forgómotorjai”, mert a dugattyús gőzgépek egyszerűbbnek és technológiailag fejlettebbnek bizonyultak (az akkori iparágak számára), és a gőzturbinák nagyobb teljesítményt adtak. .
De a gőzturbinákkal kapcsolatos megjegyzés csak nagy tömegükben és teljes méretükben igaz. Valóban, több mint 1,5-2 ezer kW teljesítménnyel a többhengeres gőzturbinák minden tekintetben felülmúlják a forgó gőzmotorokat, még a turbinák magas költsége mellett is. És a 20. század elején, amikor a hajók erőművekÉs erőegységek az erőművek kezdtek sok tízezer kilowatt teljesítményűek lenni, akkor már csak a turbinák tudtak ilyen képességeket biztosítani.

DE - a gőzturbináknak van még egy hátránya. Ha tömegdimenziós paramétereiket lefelé skálázzuk, a gőzturbinák teljesítményjellemzői meredeken romlanak. A fajlagos teljesítmény jelentősen csökken, a hatásfok csökken, annak ellenére, hogy a magas gyártási költség és magas fordulatszám főtengely (sebességváltó kell) - marad. Éppen ezért - az 1,5 ezer kW (1,5 MW) alatti teljesítmény területén szinte lehetetlen minden szempontból hatékony gőzturbinát találni, még sok pénzért sem...

Éppen ezért az egzotikus és kevéssé ismert dizájnok egész „csokorja” jelent meg ebben a teljesítménytartományban. De leggyakrabban ezek is drágák és hatástalanok... Csavaros turbinák, Tesla turbinák, axiális turbinák stb.
De valamilyen oknál fogva mindenki megfeledkezett a gőz „forgógépekről” - a forgó gőzgépekről. Mindeközben ezek a gőzgépek sokszor olcsóbbak minden penge-csavaros mechanizmusnál (ezt a dolog ismeretében mondom, mint aki már több mint egy tucat ilyen gépet készített saját pénzén). Ugyanakkor N. Tverskoy gőz „forgógépei” nagyon alacsony fordulatszámon erőteljes nyomatékkal rendelkeznek, és a főtengely átlagos forgási sebessége teljes fordulatszámon 1000 és 3000 fordulat / perc között van. Azok. Az ilyen gépekhez, legyen az elektromos generátor vagy gőzautó (teherautó, traktor, traktor), nem kell sebességváltó, kuplung stb., hanem közvetlenül a tengelyükkel csatlakozik a dinamóhoz, a gőzautó kerekeihez stb. .
Tehát egy forgó gőzgép formájában - az „N. Tverskoy forgógép” rendszerben - van egy univerzális gőzgépünk, amely tökéletesen termel egy szilárd tüzelőanyaggal működő kazánnal egy távoli erdőgazdaságban vagy tajga faluban, egy tábori táborban. , vagy vidéki településen kazánházban villamos energiát termelnek vagy folyamathőhulladékon (forró levegőn) „pörögve” tégla- vagy cementgyárban, öntödében stb.
Minden ilyen hőforrás 1 mW-nál kisebb teljesítményű, ezért a hagyományos turbinák itt kevéssé használhatók. De az általános műszaki gyakorlat még nem ismer más gépeket, amelyek a keletkező gőz nyomását munkává alakítva újrahasznosítják a hőt. Tehát ezt a hőt semmiképpen nem hasznosítják – egyszerűen ostobán és visszahozhatatlanul elveszik.
Létrehoztam már egy „gőzforgató gépet” 3,5-5 kW-os elektromos generátor meghajtására (a gőznyomástól függően), ha minden a tervek szerint megy, hamarosan lesz 25 és 40 kW-os gép is. Pont ami kell ahhoz, hogy szilárd tüzelésű kazánból vagy hőhulladékból olcsó áramot biztosítsunk egy vidéki birtokra, kis farmra, táborba stb. stb.
Elvileg a forgómotorok jól skálázódnak felfelé, ezért sok forgórészszakaszt egy tengelyre helyezve könnyen meg lehet ismételni az ilyen gépek teljesítményét a szabványos rotormodulok számának növelésével. Vagyis teljesen lehetséges 80-160-240-320 kW vagy nagyobb teljesítményű gőzforgógépeket létrehozni...

De a közepes és viszonylag nagy gőzerőművek mellett a kis erőművekben is kereslet lesz a kis gőzmotoros gőzerőművekre.
Például az egyik találmányom a „Kemping és turisztikai elektromos generátor helyi szilárd tüzelőanyaggal”.
Az alábbiakban egy videó, ahol egy ilyen eszköz egyszerűsített prototípusát tesztelik.
De a kis gőzgép már vidáman és lendületesen forgatja villanygenerátorát, és fával és egyéb legelőtüzelőanyaggal termeli az áramot.

A forgógőzgépek (forgógőzgépek) kereskedelmi és műszaki alkalmazásának fő iránya az olcsó villamos energia előállítása olcsó szilárd tüzelőanyag és éghető hulladék felhasználásával. Azok. kisüzemi energia - elosztott energiatermelés rotációs gőzgépekkel. Képzeld el, hogy egy forgó gőzgép tökéletesen illeszkedne egy fűrészüzem működési sémájába, valahol az oroszországi északon vagy Szibériában (Távol-Keleten), ahol nincs központi áramellátás, az áramot egy dízelmotoros dízelgenerátor biztosítja drága áron. messziről importált üzemanyag. De maga a fűrészüzem legalább fél tonna fűrészpor forgácsot termel naponta - olyan lapot, amelyet nincs hova tenni...

Az ilyen fahulladéknak közvetlen útja van a kazánkemencéhez, a kazán gőzt termel magas nyomású, a gőz egy forgó gőzgépet hajt meg, amely egy elektromos generátort forgat.

Ugyanígy korlátlanul el lehet égetni több millió tonna mezőgazdasági növényi hulladékot stb. És van még olcsó tőzeg, olcsó termikus szén stb. Az oldal szerzője kiszámította, hogy az üzemanyagköltségek egy kis gőzerőműben (gőzgépen) keresztül, 500 kW teljesítményű forgó gőzgéppel történő villamosenergia-termelés során 0,8 és 1 között lesznek.

2 rubel kilowattonként.

Egy másik érdekes lehetőség a forgó gőzgép használatára az ilyen gőzgép felszerelése egy gőzkocsira. A teherautó egy traktor-gőzjármű, erős nyomatékkal és olcsó szilárd tüzelőanyaggal - nagyon szükséges gőzgép a mezőgazdaságban és az erdészetben. A modern technológiák és anyagok alkalmazásával, valamint a termodinamikai körfolyamatban az „Organic Rankine ciklus” alkalmazásával a hatékony hatásfok 26-28%-ra növelhető olcsó szilárd tüzelőanyag (vagy olcsó folyékony tüzelőanyag, mint a „kemence tüzelőanyaga” vagy használt motorolaj). Azok. teherautó - traktor gőzgéppel

és egy körülbelül 100 kW teljesítményű forgógőzgép körülbelül 25-28 kg termikus szenet fogyaszt 100 km-enként (5-6 rubel/kg) vagy körülbelül 40-45 kg fűrészporforgácsot (amelynek ára az észak szabad...)

A forgó gőzgépnek még sok érdekes és ígéretes alkalmazási területe van, de ennek az oldalnak a mérete nem teszi lehetővé, hogy mindegyiket részletesen megvizsgáljuk. Ennek eredményeként a gőzgép továbbra is nagyon előkelő helyet foglalhat el a modern technika számos területén és a nemzetgazdaság számos ágazatában.

GŐZMOTORÚ GŐZERŐMŰ ELEKTROMOS GENERÁTOR KÍSÉRLETI MODELLÉNEK BEINDÍTÁSA

május - 2018 Hosszas kísérletek és prototípusok után egy kisméretű nagynyomású kazán készült. A kazánban 80 atm nyomás van, így bírja üzemi nyomás 40-60 atm-en nehézség nélkül. Üzembe helyezésem az általam tervezett gőzaxiális dugattyús motor prototípus modelljével. Kiválóan működik - nézze meg a videót. A fára történő begyújtástól számított 12-14 percen belül készen áll a nagynyomású gőz előállítására.

Most kezdek felkészülni az ilyen egységek darabgyártására - egy nagynyomású kazán, egy gőzgép (forgó vagy axiális dugattyús) és egy kondenzátor. A berendezések zárt körben működnek, víz-gőz-kondenzátum keringtetéssel.

Az ilyen generátorok iránti kereslet nagyon magas, mivel Oroszország területének 60% -a nem rendelkezik központi áramellátással, és dízeltermelésre támaszkodik. A dízel üzemanyag ára pedig folyamatosan növekszik, és már elérte a 41-42 rubelt literenként. És ott is, ahol van áram, az energiacégek folyamatosan emelik a tarifákat, és rengeteg pénzt követelnek az új kapacitások bekötéséért.

A gőzenergia felhasználásának lehetőségei már korszakunk elején ismertek voltak. Ezt erősíti meg a Heronian aeolipile nevű eszköz, amelyet az ókori görög szerelő, Alexandriai Heron készített. Az ősi találmány a gőzturbinának tudható be, melynek golyója a vízgőzsugár ereje miatt forgott.

A 17. században vált lehetővé a gőz használata a motorok működtetésére. Ezt a találmányt nem sokáig használták, de jelentősen hozzájárult az emberiség fejlődéséhez. Ezenkívül a gőzgépek feltalálásának története nagyon lenyűgöző.

Koncepció

A gőzgép áll hőerőgép külső égés, amely a vízgőz energiájából hozza létre a dugattyú mechanikus mozgását, ami viszont forgatja a tengelyt. A gőzgép teljesítményét általában wattban mérik.

A találmány története

A gőzgépek feltalálásának története az ókori görög civilizáció ismereteihez kapcsolódik. Hosszú ideig senki sem használta ennek a korszaknak a alkotásait. A 16. században kísérletet tettek gőzturbina létrehozására. Takiyuddin al-Shami török fizikus és mérnök dolgozott ezen Egyiptomban.

A probléma iránti érdeklődés a 17. században ismét megjelent. 1629-ben Giovanni Branca javasolta a gőzturbina saját változatát. A találmányok azonban elvesztek nagyszámú energia. A további fejlesztések megfelelő gazdasági feltételeket igényeltek, amelyek később jelentkeznek.

Denis Papint tartják az elsőnek, aki feltalálta a gőzgépet. A találmány egy dugattyús henger volt, amely gőz hatására felemelkedik és kondenzációja következtében leesik. Savery és Newcomen (1705) készülékei ugyanazzal a működési elvvel rendelkeztek. A berendezést a bányászat során a víz kiszivattyúzására használták.

Wattnak végül 1769-ben sikerült továbbfejlesztenie a készüléket.

Denis Papin találmányai

Denis Papin végzettsége szerint orvos volt. Franciaországban született, 1675-ben Angliába költözött. Számos találmányáról híres. Az egyik egy gyorsfőző, amelyet „Papen üstjének” neveztek.

Meg tudta azonosítani a kapcsolatot két jelenség között, nevezetesen a folyadék (víz) forráspontja és a keletkező nyomás között. Ennek köszönhetően kialakított egy zárt üstöt, melynek belsejében megnövelték a nyomást, aminek következtében a víz a szokásosnál később forrt fel és megemelkedett a benne elhelyezett termékek feldolgozási hőmérséklete. Ez növelte a főzés sebességét.

1674-ben egy orvosi feltaláló megalkotott egy puskaporos motort. A munkája abban állt, hogy amikor a lőpor meggyulladt a hengerben, a dugattyú megmozdult. A hengerben gyenge vákuum alakult ki, és a légköri nyomás visszahelyezte a dugattyút a helyére. Az ilyenkor képződött gáznemű elemek a szelepen keresztül távoztak, a megmaradtak pedig lehűlnek.

1698-ra Papennek sikerült létrehoznia egy egységet ugyanazon az elven, amely nem lőporral, hanem vízzel dolgozott. Így létrejött az első gőzgép. Annak ellenére, hogy az ötlet jelentős előrelépéshez vezethet, nem hozott jelentős hasznot feltalálójának. Ennek oka az volt, hogy korábban egy másik szerelő, Savery már szabadalmaztatott egy gőzszivattyút, és addigra még nem találtak más alkalmazást az ilyen egységekre.

Denis Papin 1714-ben halt meg Londonban. Annak ellenére, hogy ő találta fel az első gőzgépet, szükségben és magányban hagyta el ezt a világot.

Thomas Newcomen találmányai

Az osztalék tekintetében az angol Newcomen bizonyult sikeresebbnek. Amikor Papin megalkotta a gépét, Thomas 35 éves volt. Gondosan tanulmányozta Savery és Papin munkásságát, és képes volt megérteni mindkét terv hiányosságait. Tőlük vette át a legjobb ötleteket.

Már 1712-ben John Culley üveg- és vízvezeték-szerelő mesterrel együttműködve megalkotta első modelljét. Így folytatódott a gőzgépek feltalálásának története.

Az elkészített modell röviden a következőképpen magyarázható:

A kialakítás egy függőleges hengert és egy dugattyút kombinált, mint a Papiné.
A gőz létrehozása külön kazánban történt, amely a Savery gép elvén működött.
A gőzhenger tömítettségét a bőrnek köszönhetően sikerült elérni, amellyel a dugattyút borították.

Newcomen egysége atmoszférikus nyomással emelte ki a vizet a bányákból. A gép nagy méretű volt, működéséhez nagy mennyiségű szénre volt szükség. E hiányosságok ellenére a Newcomen modelljét fél évszázadon át használták a bányákban. Még a talajvíz áradása miatt felhagyott bányák újbóli megnyitását is lehetővé tette.

1722-ben Newcomen agyszüleménye bizonyította hatékonyságát azzal, hogy mindössze két hét alatt vizet szivattyúzott ki egy kronstadti hajóból. Egy szélmalom rendszer ezt egy év alatt meg tudná tenni.

Mivel a gépet korábbi verziók alapján hozták létre, az angol szerelő nem tudott rá szabadalmat szerezni. A tervezők megpróbálták a találmányt mozgásra használni jármű, de sikertelenül. A gőzgépek feltalálásának története ezzel nem állt meg.

Watt találmánya

James Watt volt az első, aki feltalált egy kompakt méretű, de elég erős berendezést. A gőzgép volt az első a maga nemében. A Glasgow Egyetem egyik szerelője 1763-ban kezdte megjavítani Newcomen gőzegységét. A javítás eredményeként rájött, hogyan csökkentheti az üzemanyag-fogyasztást. Ehhez a hengert folyamatosan melegített állapotban kellett tartani. Watt gőzgépe azonban nem állhatott készen addig, amíg a gőzkondenzáció problémáját meg nem oldották.

A megoldás akkor jött, amikor egy szerelő elhaladt a mosodák mellett, és gőzfelhőket vett észre a kazán fedelei alól. Rájött, hogy a gőz gáz, és csökkentett nyomású hengerben kell mozognia.

A gőzhenger belsejét olajba áztatott kenderkötéllel lezárva Watt képes volt megszüntetni a légköri nyomást. Ez nagy előrelépés volt.

1769-ben egy szerelő szabadalmat kapott, amely kimondta, hogy a gőzgépben a motor hőmérséklete mindig megegyezik a gőz hőmérsékletével. A szerencsétlen feltaláló számára azonban nem úgy alakultak a dolgok, ahogy azt várták. Kénytelen volt zálogba adni az adósságok szabadalmát.

1772-ben találkozott Matthew Boltonnal, aki gazdag iparos volt. Megvette és visszaadta Watt szabadalmait. A feltaláló visszatért a munkához, Bolton támogatásával. 1773-ban Watt gőzgépét tesztelték, és kimutatták, hogy lényegesen kevesebb szenet fogyaszt, mint társai. Egy évvel később Angliában megkezdődött autóinak gyártása.

1781-ben a feltalálónak sikerült szabadalmaztatnia következő alkotását - az ipari gépek meghajtására szolgáló gőzgépet. Idővel mindezek a technológiák lehetővé teszik a vonatok és gőzhajók gőzzel történő mozgatását. Ez teljesen megváltoztatja az ember életét.

Az egyik ember, aki sokak életét megváltoztatta, James Watt volt, akinek gőzgépe felgyorsította a technológiai fejlődést.

Polzunov találmánya

Az első gőzgépet, amely különféle működési mechanizmusokat tudott meghajtani, 1763-ban alkották meg. I. Polzunov orosz szerelő fejlesztette ki, aki az altaji bányászati üzemekben dolgozott.

A gyárak vezetője megismerkedett a projekttel, és Szentpétervárról kapott engedélyt a készülék elkészítésére. Polzunov gőzgépét elismerték, és a létrehozását a projekt szerzőjére bízták. Utóbbi először miniatűrben akarta összeállítani a modellt, hogy azonosítsa és kiküszöbölje a papíron nem látható esetleges hiányosságokat. Azonban parancsot kapott, hogy kezdje meg egy nagy, erős gép építését.

Polzunov asszisztenseket kapott, akik közül kettő mechanikus hajlású volt, kettőnek pedig segédmunkát kellett végeznie. A gőzgép megalkotása egy év és kilenc hónapig tartott. Amikor Polzunov gőzgépe már majdnem készen volt, megbetegedett a fogyasztástól. Az alkotó néhány nappal az első tesztek előtt meghalt.

A gépben minden művelet automatikusan megtörtént, folyamatosan működhetett. Ezt 1766-ban bebizonyították, amikor Polzunov tanítványai elvégezték az utolsó teszteket. Egy hónappal később a berendezést üzembe helyezték.

A gép nem csak az elköltött pénzt megtérítette, hanem nyereséget is biztosított tulajdonosainak. Őszre a kazán szivárgott és a munka leállt. Az egységet meg lehetett javítani, de a gyárvezetést ez nem érdekelte. Az autót elhagyták, majd egy évtizeddel később szétszedték, mint szükségtelen.

Működési elve

A teljes rendszer működtetéséhez gőzkazán szükséges. A keletkező gőz kitágul és rányomja a dugattyút, ami a mechanikai alkatrészek mozgását eredményezi.

A működési elv jobban tanulmányozható az alábbi ábra segítségével.

Anélkül, hogy a részletekbe mennénk, a gőzgép feladata az, hogy a gőz energiáját a dugattyú mechanikus mozgásává alakítsa.

Hatékonyság

A gőzgép hatásfokát a hasznos mechanikai munka és az üzemanyagban lévő hőmennyiség aránya határozza meg. A felszabaduló energia a környezet mint hő.

A gőzgép hatásfokát százalékban mérik. A gyakorlati hatékonyság 1-8% lesz. Ha van kondenzátor, és az áramlási útvonalat kibővítjük, az érték akár 25%-kal is növekedhet.

Előnyök

A gőzberendezések fő előnye, hogy a kazán bármilyen hőforrást, szenet és uránt is felhasználhat tüzelőanyagként. Ez jelentősen megkülönbözteti a motortól belső égés. Ez utóbbi típusától függően bizonyos típusú üzemanyagra van szükség.

A gőzgépek feltalálásának története ma is észrevehető előnyöket mutatott, hiszen az atomenergia felhasználható gőzegyenértékként. Az atomreaktor maga nem tudja az energiáját mechanikai munkává alakítani, de nagy mennyiségű hő előállítására képes. Ezzel gőzt generálnak, ami mozgásba hozza az autót. A napenergia ugyanígy használható fel.

A gőzzel hajtott mozdonyok jól teljesítenek nagy magasságban. Munkájuk hatékonysága nem csorbítja a hegyekben az alacsony légköri nyomást. Latin-Amerika hegyvidékein még mindig használnak gőzmozdonyokat.

Ausztriában és Svájcban száraz gőzzel üzemelő gőzmozdonyok új változatait használják. A sok fejlesztésnek köszönhetően nagy hatékonyságot mutatnak. Nem igényelnek karbantartást, és tüzelőanyagként könnyű petróleum-frakciókat fogyasztanak. Gazdasági mutatóit tekintve a modern elektromos mozdonyokhoz hasonlíthatók. Ugyanakkor a gőzmozdonyok sokkal könnyebbek, mint dízel és elektromos társai. Ez nagy előny a hegyvidéki területeken.

Hibák

A hátrányok közé tartozik mindenekelőtt az alacsony hatékonyság. Ehhez hozzá kell adni a tervezés terjedelmességét és az alacsony sebességet. Ez különösen a belső égésű motor megjelenése után vált szembetűnővé.

Alkalmazás

Az már ismert, hogy ki találta fel a gőzgépet. Még ki kell deríteni, hol használták őket. A huszadik század közepéig a gőzgépeket az iparban használták. Vasúti és gőzszállításra is használták.

Gőzgépeket üzemeltető gyárak:

cukor;
mérkőzés;
papírmalmok;
textil;
élelmiszeripari vállalkozások (egyes esetekben).

Ehhez a berendezéshez tartoznak a gőzturbinák is. Az áramfejlesztők továbbra is az ő segítségükkel működnek. A világ villamos energiájának mintegy 80%-át gőzturbinák segítségével állítják elő.

Egy időben létrehozták őket különböző fajták gőzgéppel hajtott szállítás. Egyesek a megoldatlan problémák miatt nem vertek gyökeret, mások viszont ma is dolgoznak.

Gőzzel hajtott szállítás:

autó;
traktor;
kotrógép;
repülőgép;
mozdony;
hajó;
traktor.

Ez a gőzgépek feltalálásának története. Nézzünk meg röviden egy sikeres példát versenyautó Serpollet, 1902-ben keletkezett. Szárazföldön 120 km/órás sebességi világrekordot állított fel. Ez az oka annak, hogy a gőzautók versenyképesek voltak az elektromos és benzines társaikkal.

Így 1900-ban az USA-ban gyártották a legtöbb gőzgépet. A huszadik század harmincas éveiig megtalálhatók az utakon.

A legtöbb ilyen típusú szállítás népszerűtlenné vált a belső égésű motor megjelenése után, amelynek hatékonysága sokkal magasabb. Az ilyen autók gazdaságosabbak voltak, miközben könnyűek és gyorsak.

Steampunk, mint a gőzgépek korszakának trendje

A gőzgépekről szólva szeretnék megemlíteni egy népszerű irányzatot - a steampunkot. A kifejezés két angol szóból áll - "steam" és "protest". A Steampunk a sci-fi egyik fajtája, amely a 19. század második felében játszódik a viktoriánus Angliában. A történelem ezen időszakát gyakran a gőz korának nevezik.

Minden műnek van egy jellegzetes tulajdonsága- a 19. század második felének életéről mesélnek, az elbeszélés stílusa H.G. Wells „Az időgép” című regényére emlékeztet. A történetek városi tájakat, középületeket és technológiát írnak le. Különleges helyet kapnak a léghajók, az ősi autók és a bizarr találmányok. Minden fém alkatrészt szegecsekkel rögzítettek, mivel a hegesztést még nem alkalmazták.

A "steampunk" kifejezés 1987-ben keletkezett. Népszerűsége a „Különbség motorja” című regény megjelenéséhez kapcsolódik. 1990-ben írta William Gibson és Bruce Sterling.

A 21. század elején több híres film is megjelent ebben az irányban:

"Időgép";
"A Rendkívüli Urak Ligája";
"Van Helsing".

A steampunk elődjei közé tartoznak Jules Verne és Grigory Adamov művei. Az irányzat iránti érdeklődés időről időre az élet minden területén megnyilvánul - a mozitól a mindennapi ruházatig.

Érdekes cikkre bukkantam az interneten.

"Robert Greene amerikai feltaláló egy teljesen új technológiát fejlesztett ki, amely kinetikus energiát állít elő a maradék energia átalakításával (mint más típusú üzemanyagok). A Greene gőzgépei dugattyús erősítésűek, és sokféle gyakorlati célra tervezték."
Ennyi, se több, se kevesebb: abszolút új technológia. Nos, természetesen elkezdtem nézni, és próbáltam megérteni. Mindenhol le van írva Ennek a motornak az egyik legkülönlegesebb előnye, hogy a motorok maradék energiájából képes energiát termelni. Pontosabban, a motorból származó maradék kipufogógáz energiává alakítható az egység szivattyúi és hűtőrendszerei számára. Szóval mi van ebből, ahogy én értem, kipufogógázokkal felforralni a vizet, majd a gőzt mozgássá alakítani. Ez mennyire szükséges és olcsó, mert... bár ez a motor, ahogy mondani szokás, kifejezetten minimális alkatrészből készült, mégis sokba kerül, és van-e értelme kertet csinálni, főleg, hogy én nem lát semmi alapvetően újat ebben a találmányban? És már sok olyan mechanizmust feltaláltak, amely az oda-vissza mozgást forgó mozgássá alakítja. A szerző honlapján egy kéthengeres modellt árulnak, elvileg nem drága
csak 46 dollár.
A szerző honlapján napenergiát használó videó található, és van egy fotó is arról, hogy valaki egy hajón használja ezt a motort.
De mindkét esetben nyilvánvalóan nem maradékhőről van szó. Röviden, kétlem egy ilyen motor megbízhatóságát: "A gömbcsuklók egyben üreges csatornák is, amelyeken keresztül a gőz a hengerekhez jut." Mi a véleményetek, kedves oldalhasználók?
Orosz nyelvű cikkek

Gőzgép

Gyártási nehézség: ★★★★☆

Gyártási idő: egy nap

Kéznél lévő anyagok: ████████░░ 80%

Ebben a cikkben elmondom, hogyan készítsünk gőzgépet saját kezűleg. A motor kicsi, egydugattyús lesz, orsószeleppel. Az erő teljesen elegendő egy kis generátor forgórészének forgatásához, és ezt a motort önálló áramforrásként használja túrázás közben.

Teleszkópos antenna (régi tévéről vagy rádióról eltávolítható), a legvastagabb cső átmérője legalább 8 mm
Kis cső a dugattyúpárhoz (vízvezeték bolt).
Kb. 1,5 mm átmérőjű rézhuzal (transzformátor tekercsben vagy rádió boltban található).
Csavarok, anyák, csavarok
Ólom (egy horgászboltban vagy egy régiben található autó akkumulátor). A lendkerék formába öntéséhez szükséges. Találtam egy kész lendkereket, de ez az elem hasznos lehet az Ön számára.
Fa rudak.
Küllők kerékpár kerekekhez
Állvány (esetemben 5 mm vastag NYÁK lapból készült, de a rétegelt lemez is bejön).
Fa tömbök (deszkadarabok)
Olíva tégely
Egy cső

Szuperragasztó, hideghegesztés, epoxigyanta (építőipari piac).
Csiszolópor
Fúró
Forrasztópáka
fémfűrész

Hogyan készítsünk gőzgépet

Motor diagram

Henger és orsócső.

Vágjon 3 darabot az antennából:
? Az első darab 38 mm hosszú és 8 mm átmérőjű (maga a henger).
? A második darab 30 mm hosszú és 4 mm átmérőjű.
? A harmadik 6 mm hosszú és 4 mm átmérőjű.

Vegyünk egy 2-es számú csövet, és készítsünk bele egy 4 mm átmérőjű lyukat a közepébe. Vegyük a 3. számú csövet és ragasszuk rá merőlegesen a 2. számú tubusra, miután a szuperragasztó megszáradt, fedjünk le mindent hideghegesztéssel (például POXIPOL).

A 3. számú darabra (átmérője valamivel nagyobb, mint az 1. számú cső) egy középen furattal ellátott kerek vas alátétet rögzítünk, száradás után hideghegesztéssel megerősítjük.

Ezenkívül minden varrást epoxigyantával vonunk be a jobb tömítettség érdekében.

Hogyan készítsünk dugattyút hajtórúddal

Vegyen egy 7 mm átmérőjű csavart (1), és rögzítse egy satuba. Elkezdjük a rézdrótot (2) körbetekerni körülbelül 6 fordulatig. Minden egyes fordulatot bekenünk szuperragasztóval. Levágjuk a csavar felesleges végeit.

A huzalt epoxival bevonjuk. Száradás után a henger alatt csiszolópapírral beállítjuk a dugattyút, hogy ott szabadon mozogjon anélkül, hogy levegőt engedne át.

Alumíniumlapból 4 mm hosszú és 19 mm hosszú szalagot készítünk. Adja meg a P betű alakját (3).

Mindkét végére 2 mm átmérőjű lyukakat (4) fúrunk, hogy a kötőtű egy darabját be lehessen szúrni. Az U alakú rész oldalai 7x5x7 mm-esek legyenek. 5 mm-es oldalával a dugattyúra ragasztjuk.

Az összekötő rúd (5) kerékpárküllőből készül. A kötőtű mindkét végére ragasztunk az antennából két kis darab 3 mm átmérőjű és hosszúságú csövet (6). A hajtórúd középpontjai közötti távolság 50 mm. Ezután a hajtórudat az egyik végén az U alakú részbe helyezzük, és egy kötőtűvel összecsukjuk.

A kötőtűt mindkét végén felragasztjuk, hogy ne essen ki.

Háromszög hajtókar

A háromszög hajtórúd is hasonlóan készül, csak az egyik oldalon lesz egy darab kötőtű, a másikon pedig egy cső. Összekötő rúd hossza 75 mm.

Háromszög és orsó

Gőz bojler

A gőzkazán egy olajbogyó üveg lesz, lezárt fedéllel. Egy anyát is forrasztottam, hogy át lehessen önteni a vizet, és a csavarral szorosan meghúztam. A csövet is a fedélhez forrasztottam.
Itt egy fotó:

Fotó a motor szerelvényéről

A motort egy fa platformra szereljük össze, minden elemet egy tartóra helyezünk

Videó egy gőzgépről működés közben
2.0 verzió

A motor kozmetikai módosítása. A tartálynak most saját fa platformja és csészealja van a száraz üzemanyag tabletták számára. Minden alkatrész gyönyörű színekre van festve. Egyébként a legjobb, ha házi készítésűt használunk hőforrásként.