กลไกของเครื่องจักรไอน้ำ รถจักรไอน้ำในศตวรรษที่ 21? มันสมจริงยิ่งกว่าที่เคย

ความสนใจในไอน้ำในฐานะแหล่งพลังงานที่เข้าถึงได้ปรากฏขึ้นพร้อมกับความรู้ทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกของคนโบราณ ผู้คนพยายามควบคุมพลังงานนี้มาสามพันปีแล้ว อะไรคือขั้นตอนหลักของเส้นทางนี้? ความคิดและโครงการของใครได้สอนมนุษยชาติให้ใช้ประโยชน์สูงสุดจากมัน?

ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการเกิดขึ้นของเครื่องยนต์ไอน้ำ

ความต้องการกลไกที่สามารถอำนวยความสะดวกให้กับกระบวนการที่ใช้แรงงานเข้มข้นนั้นมีอยู่เสมอ จนกระทั่งประมาณกลางศตวรรษที่ 18 มีการใช้กังหันลมและกังหันน้ำเพื่อจุดประสงค์นี้ ความเป็นไปได้ในการใช้พลังงานลมโดยตรงขึ้นอยู่กับความแตกต่างของสภาพอากาศ และเพื่อใช้กังหันน้ำ โรงงานจะต้องสร้างตามริมฝั่งแม่น้ำ ซึ่งไม่สะดวกหรือใช้งานได้จริงเสมอไป และประสิทธิภาพของทั้งสองก็ต่ำมาก มีความจำเป็นขั้นพื้นฐาน เครื่องยนต์ใหม่, จัดการได้ง่ายและปราศจากข้อเสียเหล่านี้

ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์และปรับปรุงเครื่องจักรไอน้ำ

การสร้าง เครื่องยนต์ไอน้ำ- ผลของความคิดอันยาวนาน ความสำเร็จ และความผิดหวังของนักวิทยาศาสตร์หลายคน

จุดเริ่มต้นของเส้นทาง

โครงการแรกที่แยกออกมาเป็นเพียงสิ่งที่น่าสนใจเท่านั้น ตัวอย่างเช่น, อาร์คิมีดีสออกแบบปืนไอน้ำ นกกระสาแห่งอเล็กซานเดรียใช้พลังงานไอน้ำเปิดประตูวัดโบราณ และนักวิจัยพบบันทึกเกี่ยวกับการใช้พลังงานไอน้ำในทางปฏิบัติเพื่อขับเคลื่อนกลไกอื่นๆ ในการทำงาน เลโอนาร์โด ดา วินชี.

ลองดูโครงการที่สำคัญที่สุดในหัวข้อนี้

ในศตวรรษที่ 16 Taghi al Din วิศวกรชาวอาหรับได้พัฒนาการออกแบบกังหันไอน้ำแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้จริงมันไม่ได้รับเนื่องจากการกระจายตัวที่รุนแรงของไอพ่นที่จ่ายให้กับใบพัดล้อกังหัน

ย้อนกลับไปในยุคกลางของฝรั่งเศส นักฟิสิกส์และนักประดิษฐ์ที่มีพรสวรรค์ Denis Papin หลังจากหลายโครงการที่ไม่ประสบความสำเร็จได้ตัดสินใจในการออกแบบดังต่อไปนี้: กระบอกแนวตั้งเต็มไปด้วยน้ำซึ่งอยู่เหนือลูกสูบที่ติดตั้งไว้

กระบอกถูกทำให้ร้อน น้ำก็เดือดและระเหยไป ไอน้ำที่ขยายตัวได้ยกลูกสูบขึ้น มันถูกตรึงไว้ที่จุดสูงสุดของการยกขึ้น และรอให้กระบอกสูบเย็นลงและไอน้ำควบแน่น หลังจากที่ไอน้ำควบแน่นจะเกิดสุญญากาศขึ้นในกระบอกสูบ ลูกสูบที่หลุดจากการยึดแล้วรีบเข้าไปในสุญญากาศภายใต้อิทธิพลของความดันบรรยากาศ การล่มสลายของลูกสูบนี้เองที่ควรจะใช้เป็นจังหวะการทำงาน

ดังนั้นจังหวะที่มีประโยชน์ของลูกสูบจึงเกิดจากการก่อตัวของสุญญากาศเนื่องจากการควบแน่นของไอน้ำและความดันภายนอก (บรรยากาศ)

เพราะเครื่องจักรไอน้ำของปาเปนเช่นเดียวกับโครงการต่อมาส่วนใหญ่ พวกมันถูกเรียกว่าเครื่องจักรไอน้ำบรรยากาศ

การออกแบบนี้มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญมาก - ไม่มีการระบุความสามารถในการทำซ้ำของวงจรเดนิสเกิดแนวคิดที่จะผลิตไอน้ำที่ไม่ได้อยู่ในกระบอกสูบ แต่แยกกันในหม้อต้มไอน้ำ

เดนิส ปาแปง เข้าสู่ประวัติศาสตร์ของการสร้างเครื่องจักรไอน้ำในฐานะผู้ประดิษฐ์ชิ้นส่วนที่สำคัญมาก นั่นคือหม้อต้มไอน้ำ

และเนื่องจากไอน้ำเริ่มถูกผลิตขึ้นนอกกระบอกสูบ เครื่องยนต์จึงกลายเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายนอก แต่เนื่องจากขาดกลไกการกระจายเพื่อให้แน่ใจว่าการดำเนินงานไม่หยุดชะงัก โครงการเหล่านี้จึงแทบไม่มีการใช้งานจริงเลย

ก้าวใหม่ในการพัฒนาเครื่องยนต์ไอน้ำ

เป็นเวลาประมาณ 50 ปีที่ใช้ในการสูบน้ำในเหมืองถ่านหิน เครื่องปั๊มไอน้ำ Thomas Newcomenส่วนใหญ่ทำซ้ำการออกแบบก่อนหน้านี้ แต่มีรายการใหม่ที่สำคัญมาก - ท่อสำหรับกำจัดไอน้ำที่ควบแน่นและวาล์วนิรภัยสำหรับปล่อยไอน้ำส่วนเกิน

ข้อเสียที่สำคัญคือต้องทำให้กระบอกสูบร้อนก่อนฉีดไอน้ำ หรือทำให้เย็นลงก่อนที่จะควบแน่น แต่ความต้องการเครื่องยนต์ดังกล่าวมีสูงมากถึงแม้จะไร้ประสิทธิภาพอย่างเห็นได้ชัด แต่สำเนาสุดท้ายของเครื่องจักรเหล่านี้ก็ให้บริการจนถึงปี 1930

ในปี ค.ศ. 1765 ช่างชาวอังกฤษ James Watt,หลังจากเริ่มปรับปรุงเครื่องของ Newcomen แล้ว แยกคอนเดนเซอร์ออกจากกระบอกไอน้ำ

มันเป็นไปได้ที่จะทำให้กระบอกสูบร้อนอยู่ตลอดเวลา ประสิทธิภาพของเครื่องจักรเพิ่มขึ้นทันที ในปีต่อๆ มา วัตต์จะปรับปรุงแบบจำลองของเขาอย่างมีนัยสำคัญ โดยติดตั้งอุปกรณ์สำหรับจ่ายไอน้ำด้านใดด้านหนึ่ง

มันเป็นไปได้ที่จะใช้เครื่องนี้ไม่เพียง แต่เป็นปั๊มเท่านั้น แต่ยังใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องจักรต่าง ๆ อีกด้วย วัตต์ได้รับสิทธิบัตรสำหรับการประดิษฐ์ของเขา - เครื่องจักรไอน้ำแบบต่อเนื่อง การผลิตเครื่องจักรเหล่านี้จำนวนมากเริ่มต้นขึ้น

ถึง ต้น XIXศตวรรษ เครื่องยนต์ไอน้ำมากกว่า 320 วัตต์ดำเนินการในอังกฤษ ประเทศในยุโรปอื่น ๆ ก็เริ่มซื้อสิ่งเหล่านี้ สิ่งนี้มีส่วนทำให้การผลิตภาคอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในหลายอุตสาหกรรมทั้งในอังกฤษและในประเทศเพื่อนบ้าน

ยี่สิบปีก่อนวัตต์ ช่างเครื่องของอัลไต Ivan Ivanovich Polzunov กำลังทำงานในโครงการเครื่องยนต์ไอน้ำในรัสเซีย

ฝ่ายบริหารโรงงานเชิญเขาให้สร้างหน่วยที่จะขับเคลื่อนเครื่องเป่าลมของเตาถลุง

เครื่องจักรที่เขาสร้างเป็นแบบสองสูบและรับประกันการทำงานอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่

หลังจากดำเนินการได้สำเร็จเป็นเวลากว่าเดือนครึ่ง หม้อน้ำก็รั่ว ในเวลานี้ Polzunov เองก็ไม่ได้มีชีวิตอยู่อีกต่อไป รถไม่ได้รับการซ่อม และการสร้างสรรค์อันมหัศจรรย์ของนักประดิษฐ์ชาวรัสเซียผู้โดดเดี่ยวก็ถูกลืมไป

เนื่องจากความล้าหลังของรัสเซียในขณะนั้น โลกได้เรียนรู้เกี่ยวกับการประดิษฐ์ของ I. I. Polzunov ด้วยความล่าช้าอย่างมาก...

ดังนั้นในการใช้งานเครื่องจักรไอน้ำ ไอน้ำที่ผลิตโดยหม้อต้มไอน้ำจึงจำเป็นต้องขยายตัวและกดบนลูกสูบหรือใบพัดกังหัน จากนั้นการเคลื่อนที่ของพวกมันก็ถูกส่งไปยังชิ้นส่วนกลไกอื่นๆ

การใช้เครื่องจักรไอน้ำในการขนส่ง

แม้ว่าประสิทธิภาพของเครื่องจักรไอน้ำในเวลานั้นจะไม่เกิน 5% แต่เมื่อถึงปลายศตวรรษที่ 18 พวกเขาก็เริ่มนำไปใช้อย่างแข็งขันในการเกษตรและการขนส่ง:

• รถยนต์พลังไอน้ำปรากฏในฝรั่งเศส
• ในสหรัฐอเมริกา เรือเริ่มให้บริการระหว่างเมืองฟิลาเดลเฟียและเบอร์ลิงตัน
• มีการสาธิตหัวรถจักรรถไฟพลังไอน้ำในอังกฤษ
• ชาวนาชาวรัสเซียจากจังหวัด Saratov จดสิทธิบัตรรถแทรกเตอร์ตีนตะขาบขนาด 20 แรงม้าที่เขาสร้างขึ้น กับ.;
• มีการพยายามสร้างเครื่องบินด้วยเครื่องยนต์ไอน้ำหลายครั้ง แต่น่าเสียดายที่พลังงานต่ำของหน่วยเหล่านี้ประกอบกับเครื่องบินที่มีน้ำหนักมากทำให้ความพยายามเหล่านี้ไม่ประสบความสำเร็จ

แล้วโดย ปลายศตวรรษที่ 19ศตวรรษ เครื่องยนต์ไอน้ำซึ่งมีบทบาทในความก้าวหน้าทางเทคนิคของสังคม หลีกทางให้กับมอเตอร์ไฟฟ้า

อุปกรณ์ไอน้ำในศตวรรษที่ 21

ด้วยการถือกำเนิดของแหล่งพลังงานใหม่ในศตวรรษที่ 20 และ 21 ความต้องการใช้พลังงานไอน้ำก็เกิดขึ้นอีกครั้ง กังหันไอน้ำกำลังกลายเป็นส่วนสำคัญของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไอน้ำที่ให้พลังงานนั้นได้มาจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

กังหันเหล่านี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการควบแน่นโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

ในหลายประเทศ มีการทดลองเพื่อผลิตไอน้ำโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์

เครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบก็ไม่ลืมเช่นกัน ในพื้นที่ภูเขาเป็นหัวรถจักร หัวรถจักรไอน้ำยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน

คนงานที่เชื่อถือได้เหล่านี้ปลอดภัยกว่าและราคาถูกกว่า พวกเขาไม่ต้องการสายไฟ และเชื้อเพลิง - ไม้และถ่านหินราคาถูก - ก็อยู่ใกล้แค่เอื้อม

เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้สามารถดักจับการปล่อยบรรยากาศได้มากถึง 95% และเพิ่มประสิทธิภาพเป็น 21% เพื่อให้ผู้คนตัดสินใจที่จะไม่แยกทางกับพวกเขาในตอนนี้และกำลังทำงานกับตู้รถไฟไอน้ำรุ่นใหม่

หากข้อความนี้เป็นประโยชน์ต่อคุณ ฉันยินดีที่จะพบคุณ

ตลอดประวัติศาสตร์ เครื่องจักรไอน้ำมีรูปลักษณ์ที่เป็นโลหะหลายรูปแบบ หนึ่งในอวตารเหล่านี้คือเครื่องยนต์โรตารีไอน้ำของวิศวกรเครื่องกล N.N. ตเวียร์สกอย เครื่องยนต์โรตารีไอน้ำ (เครื่องจักรไอน้ำ) นี้ถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในสาขาเทคโนโลยีและการขนส่งต่างๆ ในประเพณีทางเทคนิคของรัสเซียในศตวรรษที่ 19 เครื่องยนต์โรตารีดังกล่าวเรียกว่าเครื่องโรตารี เครื่องยนต์โดดเด่นด้วยความทนทาน ประสิทธิภาพ และแรงบิดสูง แต่ด้วยการกำเนิดของกังหันไอน้ำมันก็ถูกลืมไป ด้านล่างนี้เป็นเอกสารสำคัญที่จัดทำโดยผู้เขียนไซต์นี้ วัสดุมีความหลากหลายมาก ดังนั้นจึงนำเสนอเพียงบางส่วนเท่านั้น

ทดสอบการหมุนของเครื่องยนต์โรตารีด้วยไอน้ำด้วยลมอัด (3.5 atm)
รุ่นนี้ได้รับการออกแบบสำหรับกำลัง 10 kW ที่ 1,500 รอบต่อนาที ที่แรงดันไอน้ำ 28-30 atm

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 เครื่องยนต์ไอน้ำ - "เครื่องยนต์โรตารีของ N. Tverskoy" ถูกลืมไปเนื่องจากเครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบกลายเป็นเรื่องง่ายกว่าและมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากกว่า (สำหรับอุตสาหกรรมในยุคนั้น) และกังหันไอน้ำให้พลังงานมากกว่า .
แต่ข้อสังเกตเกี่ยวกับกังหันไอน้ำนั้นเป็นจริงเฉพาะในน้ำหนักที่มากและขนาดโดยรวมเท่านั้น ด้วยกำลังมากกว่า 1.5-2 พันกิโลวัตต์ กังหันไอน้ำแบบหลายสูบจึงมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครื่องยนต์โรตารีแบบไอน้ำทุกประการ แม้ว่ากังหันจะมีราคาสูงก็ตาม และเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อมีการเดินเรือ โรงไฟฟ้าและ หน่วยพลังงานโรงไฟฟ้าเริ่มมีกำลังการผลิตหลายหมื่นกิโลวัตต์ จึงมีเพียงกังหันเท่านั้นที่สามารถให้ความสามารถดังกล่าวได้

แต่ - กังหันไอน้ำมีข้อเสียเปรียบอีกประการหนึ่ง เมื่อปรับขนาดพารามิเตอร์มิติมวลลง ลักษณะการทำงานของกังหันไอน้ำจะลดลงอย่างมาก พลังงานจำเพาะลดลงอย่างมากประสิทธิภาพลดลงแม้ว่าต้นทุนการผลิตจะสูงและก็ตาม รอบสูงเพลาหลัก (ต้องใช้กระปุกเกียร์) - ยังคงอยู่ นั่นคือเหตุผลว่าทำไม - ในพื้นที่ที่มีพลังงานน้อยกว่า 1.5 พันกิโลวัตต์ (1.5 เมกะวัตต์) แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะหากังหันไอน้ำที่มีประสิทธิภาพทุกประการแม้จะใช้เงินเป็นจำนวนมากก็ตาม...

นั่นคือเหตุผลว่าทำไมในช่วงพลังงานนี้จึงมี "ช่อดอกไม้" ของการออกแบบแปลกใหม่และไม่ค่อยมีใครรู้จัก แต่บ่อยครั้งที่พวกมันมีราคาแพงและไม่มีประสิทธิภาพ... กังหันแบบสกรู กังหันเทสลา กังหันแนวแกน ฯลฯ
แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างทุกคนลืมเกี่ยวกับ "เครื่องจักรโรตารี" ของไอน้ำ - เครื่องยนต์ไอน้ำแบบหมุน ในขณะเดียวกันเครื่องจักรไอน้ำเหล่านี้ราคาถูกกว่ากลไกใบมีดและสกรูใด ๆ หลายเท่า (ฉันพูดแบบนี้ด้วยความรู้ในเรื่องนี้ในฐานะบุคคลที่สร้างเครื่องจักรดังกล่าวมากกว่าหนึ่งโหลด้วยเงินของเขาเอง) ในเวลาเดียวกัน "เครื่องจักรโรตารี่" ไอน้ำของ N. Tverskoy มีแรงบิดที่ทรงพลังจากความเร็วต่ำมาก และมีความเร็วเฉลี่ยของการหมุนของเพลาหลักที่ความเร็วเต็มตั้งแต่ 1,000 ถึง 3,000 รอบต่อนาที เหล่านั้น. เครื่องจักรดังกล่าว ไม่ว่าจะเป็นสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือรถพลังไอน้ำ (รถบรรทุก รถแทรกเตอร์ รถแทรกเตอร์) จะไม่จำเป็นต้องมีกระปุกเกียร์ คลัตช์ ฯลฯ แต่จะเชื่อมต่อโดยตรงกับเพลากับไดนาโม ล้อของรถจักรไอน้ำ ฯลฯ .
ดังนั้นในรูปแบบของเครื่องยนต์โรตารีแบบไอน้ำ - ระบบ "เครื่องโรตารี่ N. Tverskoy" เรามีเครื่องจักรไอน้ำสากลที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์แบบโดยใช้หม้อต้มเชื้อเพลิงแข็งในองค์กรป่าไม้ห่างไกลหรือหมู่บ้านไทกาในสนาม ตั้งแคมป์ หรือผลิตไฟฟ้าในห้องหม้อไอน้ำในชุมชนในชนบท หรือ "ปั่น" ความร้อนเหลือทิ้งจากกระบวนการ (อากาศร้อน) ในโรงงานอิฐหรือซีเมนต์ ในโรงหล่อ เป็นต้น
แหล่งความร้อนทั้งหมดมีพลังงานน้อยกว่า 1 mW ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมกังหันแบบธรรมดาจึงใช้ประโยชน์ได้น้อย แต่ในทางปฏิบัติทางเทคนิคทั่วไปยังไม่ทราบว่ามีเครื่องจักรอื่นในการรีไซเคิลความร้อนโดยการแปลงแรงดันของไอน้ำที่เกิดขึ้นให้เป็นงาน ดังนั้นความร้อนนี้จึงไม่ได้ใช้ในทางใดทางหนึ่ง - มันหายไปอย่างโง่เขลาและแก้ไขไม่ได้
ฉันได้สร้าง “เครื่องอบไอน้ำแบบหมุน” เพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 3.5 - 5 kW (ขึ้นอยู่กับแรงดันไอน้ำ) หากทุกอย่างเป็นไปตามแผนที่วางไว้ เร็วๆ นี้จะมีเครื่องจักรทั้ง 25 และ 40 kW สิ่งที่จำเป็นในการจัดหาไฟฟ้าราคาถูกจากหม้อต้มเชื้อเพลิงแข็งหรือความร้อนจากกระบวนการเหลือทิ้งให้กับนิคมในชนบทขนาดเล็ก เกษตรกรรม, ค่ายสนาม ฯลฯ
โดยหลักการแล้ว เครื่องยนต์โรตารีจะขยายขนาดสูงขึ้น ดังนั้น ด้วยการวางส่วนโรเตอร์หลายส่วนไว้บนเพลาเดียว จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะเพิ่มกำลังของเครื่องจักรดังกล่าวซ้ำๆ โดยเพียงแค่เพิ่มจำนวนโมดูลโรเตอร์มาตรฐาน นั่นคือค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะสร้างเครื่องหมุนด้วยไอน้ำที่มีกำลัง 80-160-240-320 kW ขึ้นไป...

แต่นอกเหนือจากโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำขนาดกลางและขนาดค่อนข้างใหญ่แล้ว วงจรพลังไอน้ำที่มีเครื่องยนต์โรตารีไอน้ำขนาดเล็กก็เป็นที่ต้องการในโรงไฟฟ้าขนาดเล็กเช่นกัน
ตัวอย่างเช่น หนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ของฉันคือ “เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับตั้งแคมป์และท่องเที่ยวโดยใช้เชื้อเพลิงแข็งในท้องถิ่น”
ด้านล่างนี้เป็นวิดีโอที่มีการทดสอบต้นแบบที่เรียบง่ายของอุปกรณ์ดังกล่าว
แต่เครื่องจักรไอน้ำขนาดเล็กกำลังหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและผลิตไฟฟ้าโดยใช้ฟืนและเชื้อเพลิงทุ่งหญ้าอื่นๆ อย่างสนุกสนานและกระฉับกระเฉงอยู่แล้ว

ทิศทางหลักของการใช้งานเชิงพาณิชย์และทางเทคนิคของเครื่องยนต์โรตารีแบบไอน้ำ (เครื่องยนต์ไอน้ำแบบหมุน) คือการผลิตไฟฟ้าราคาถูกโดยใช้เชื้อเพลิงแข็งราคาถูกและของเสียที่ติดไฟได้ เหล่านั้น. พลังงานขนาดเล็ก - การผลิตไฟฟ้าแบบกระจายโดยใช้เครื่องยนต์โรตารีไอน้ำ ลองนึกภาพว่าเครื่องจักรไอน้ำแบบหมุนจะเข้ากับการทำงานของโรงเลื่อยได้อย่างสมบูรณ์แบบ ที่ไหนสักแห่งในรัสเซียตอนเหนือหรือไซบีเรีย ( ตะวันออกอันไกลโพ้น) หากไม่มีไฟฟ้าส่วนกลาง จะมีการจ่ายไฟฟ้าในราคาแพงโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลที่ขับเคลื่อนด้วยน้ำมันดีเซลนำเข้าจากระยะไกล แต่โรงเลื่อยเองผลิตเศษขี้เลื่อยอย่างน้อยครึ่งตันต่อวัน ซึ่งเป็นแผ่นคอนกรีตที่ไม่มีที่สำหรับวาง...

เศษไม้ดังกล่าวมีเส้นทางตรงไปยังเตาหม้อไอน้ำ หม้อไอน้ำผลิตไอน้ำ ความดันสูงไอน้ำจะขับเคลื่อนเครื่องจักรไอน้ำแบบหมุนซึ่งจะเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถเผาขยะพืชผลทางการเกษตรได้ไม่จำกัดหลายล้านตัน ฯลฯ และยังมีพีทราคาถูก ถ่านหินให้ความร้อนราคาถูก และอื่นๆ ผู้เขียนเว็บไซต์คำนวณว่าต้นทุนเชื้อเพลิงเมื่อผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำขนาดเล็ก (เครื่องจักรไอน้ำ) ด้วยเครื่องยนต์โรตารีไอน้ำที่มีกำลัง 500 กิโลวัตต์จะอยู่ที่ 0.8 ถึง 1

2 รูเบิลต่อกิโลวัตต์

อีกทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการใช้เครื่องยนต์โรตารีไอน้ำคือการติดตั้งเครื่องจักรไอน้ำบนรถไอน้ำ รถบรรทุกเป็นรถจักรไอน้ำที่มีแรงบิดทรงพลังและใช้เชื้อเพลิงแข็งราคาถูก ซึ่งเป็นเครื่องจักรไอน้ำที่จำเป็นอย่างยิ่งในการเกษตรและอุตสาหกรรมป่าไม้ ด้วยการใช้เทคโนโลยีและวัสดุที่ทันสมัย ​​รวมถึงการใช้ "วงจรแรงคินอินทรีย์" ในวงจรอุณหพลศาสตร์ จะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพเป็น 26-28% โดยใช้เชื้อเพลิงแข็งราคาถูก (หรือเชื้อเพลิงเหลวราคาไม่แพง เช่น “เชื้อเพลิงเตา” หรือน้ำมันเครื่องใช้แล้ว) เหล่านั้น. รถบรรทุก - รถแทรคเตอร์พร้อมเครื่องยนต์ไอน้ำ

และเครื่องจักรไอน้ำแบบหมุนที่มีกำลังประมาณ 100 กิโลวัตต์ จะใช้ถ่านหินร้อนประมาณ 25-28 กิโลกรัมต่อ 100 กม. (ราคา 5-6 รูเบิลต่อกิโลกรัม) หรือเศษขี้เลื่อยประมาณ 40-45 กิโลกรัม (ราคาที่เข้า ภาคเหนือให้ฟรี)...

มีพื้นที่การใช้งานเครื่องจักรไอน้ำแบบหมุนที่น่าสนใจและมีแนวโน้มอีกมากมาย แต่ขนาดของหน้านี้ไม่อนุญาตให้เราพิจารณารายละเอียดทั้งหมด เป็นผลให้เครื่องจักรไอน้ำยังคงสามารถครองตำแหน่งที่โดดเด่นมากในหลาย ๆ ด้านของเทคโนโลยีสมัยใหม่และในหลายภาคส่วนของเศรษฐกิจของประเทศ

เปิดตัวรุ่นทดลองเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังไอน้ำพร้อมเครื่องยนต์ไอน้ำ

พฤษภาคม -2018 หลังจากการทดลองและสร้างต้นแบบเป็นเวลานาน ก็ได้มีการสร้างหม้อต้มน้ำแรงดันสูงขนาดเล็กขึ้น หม้อต้มมีแรงดันอยู่ที่ 80 atm ดังนั้นจึงจะคงอยู่ ความดันใช้งานที่ 40-60 atm ได้โดยไม่ยาก นำไปปฏิบัติด้วยโมเดลต้นแบบของเครื่องยนต์ลูกสูบแกนไอน้ำตามการออกแบบของฉัน ใช้งานได้ดี - ดูวิดีโอ หลังจากจุดไฟบนไม้ภายใน 12-14 นาที ก็พร้อมที่จะผลิตไอน้ำแรงดันสูง

ตอนนี้ฉันกำลังเริ่มเตรียมตัวสำหรับการผลิตชิ้นส่วนของหน่วยดังกล่าว - หม้อต้มน้ำแรงดันสูง เครื่องจักรไอน้ำ (ลูกสูบแบบหมุนหรือตามแนวแกน) และคอนเดนเซอร์ การติดตั้งจะดำเนินการในวงจรปิดที่มีการหมุนเวียนของน้ำ-ไอน้ำ-คอนเดนเสท

ความต้องการเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวสูงมาก เนื่องจาก 60% ของดินแดนรัสเซียไม่มีแหล่งจ่ายไฟส่วนกลางและอาศัยการผลิตดีเซล และราคาน้ำมันดีเซลก็เพิ่มขึ้นตลอดเวลาถึง 41-42 รูเบิลต่อลิตรแล้ว และแม้แต่ในพื้นที่ที่มีไฟฟ้า บริษัทพลังงานก็ยังคงขึ้นภาษี และพวกเขาต้องการเงินจำนวนมากเพื่อเชื่อมโยงกำลังการผลิตใหม่

ความเป็นไปได้ในการใช้พลังงานไอน้ำเป็นที่รู้จักตั้งแต่ต้นยุคของเรา สิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดยอุปกรณ์ที่เรียกว่าเฮโรเนียนเอโอลิไพล์ ซึ่งสร้างขึ้นโดยช่างเครื่องชาวกรีกโบราณเฮรอนแห่งอเล็กซานเดรีย สิ่งประดิษฐ์โบราณนี้สามารถนำมาประกอบกับกังหันไอน้ำซึ่งลูกบอลหมุนได้เนื่องจากพลังของไอพ่นของไอน้ำ

สามารถใช้ไอน้ำควบคุมเครื่องยนต์ได้ในศตวรรษที่ 17 สิ่งประดิษฐ์นี้ไม่ได้ใช้เป็นเวลานาน แต่มีส่วนสำคัญต่อการพัฒนามนุษยชาติ นอกจากนี้ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์เครื่องยนต์ไอน้ำยังน่าสนใจมากอีกด้วย

แนวคิด

เครื่องจักรไอน้ำประกอบด้วย เครื่องยนต์ความร้อนการเผาไหม้ภายนอกซึ่งจากพลังงานของไอน้ำทำให้เกิดการเคลื่อนไหวทางกลของลูกสูบซึ่งในทางกลับกันจะหมุนเพลา พลังของเครื่องจักรไอน้ำมักจะวัดเป็นวัตต์

ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์

ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์เครื่องยนต์ไอน้ำนั้นเชื่อมโยงกับความรู้เกี่ยวกับอารยธรรมกรีกโบราณ เป็นเวลานานไม่มีใครใช้ผลงานในยุคนี้ ในศตวรรษที่ 16 มีการพยายามสร้างกังหันไอน้ำ นักฟิสิกส์และวิศวกรชาวตุรกี Takiyuddin al-Shami ทำงานในอียิปต์

ความสนใจในปัญหานี้ปรากฏขึ้นอีกครั้งในศตวรรษที่ 17 ในปี 1629 Giovanni Branca ได้เสนอกังหันไอน้ำเวอร์ชันของเขาเอง อย่างไรก็ตาม สิ่งประดิษฐ์ต่างๆ ก็ได้สูญหายไป จำนวนมากพลังงาน. การพัฒนาเพิ่มเติมจำเป็นต้องมีสภาวะเศรษฐกิจที่เหมาะสม ซึ่งจะปรากฏในภายหลัง

เดนิส ปาแปง ถือเป็นคนแรกที่ประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำ การประดิษฐ์คือกระบอกสูบที่มีลูกสูบที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากไอน้ำและตกลงมาเนื่องจากการควบแน่น อุปกรณ์ของ Savery และ Newcomen (1705) มีหลักการทำงานเหมือนกัน อุปกรณ์นี้ใช้ในการสูบน้ำออกจากการทำงานระหว่างการขุด

วัตต์สามารถปรับปรุงอุปกรณ์ได้ในที่สุดในปี พ.ศ. 2312

สิ่งประดิษฐ์ของเดนิส ปาแปง

เดนิส ปาแปงเป็นแพทย์โดยผ่านการฝึกอบรม เกิดในฝรั่งเศส เขาย้ายไปอังกฤษในปี ค.ศ. 1675 เขามีชื่อเสียงในด้านสิ่งประดิษฐ์มากมาย หนึ่งในนั้นคือหม้ออัดแรงดันที่เรียกว่า "หม้อต้มพาเพน"

เขาสามารถระบุความสัมพันธ์ระหว่างปรากฏการณ์สองประการ ได้แก่ จุดเดือดของของเหลว (น้ำ) และความดันที่เกิดขึ้น ด้วยเหตุนี้เขาจึงสร้างหม้อต้มที่ปิดสนิทซึ่งมีแรงดันเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้น้ำเดือดช้ากว่าปกติและเพิ่มอุณหภูมิในการประมวลผลของผลิตภัณฑ์ที่วางอยู่ในนั้น สิ่งนี้ทำให้ความเร็วในการปรุงอาหารเพิ่มขึ้น

ในปี 1674 นักประดิษฐ์ทางการแพทย์ได้สร้างเครื่องจักรสำหรับดินปืน งานประกอบด้วยความจริงที่ว่าเมื่อดินปืนติดไฟในกระบอกสูบลูกสูบก็เคลื่อนที่ สุญญากาศอ่อน ๆ ก่อตัวขึ้นในกระบอกสูบ และความดันบรรยากาศทำให้ลูกสูบกลับเข้าที่ องค์ประกอบของก๊าซที่เกิดขึ้นในกรณีนี้จะออกจากวาล์วและส่วนที่เหลือจะถูกทำให้เย็นลง

ในปี ค.ศ. 1698 ปาเปนสามารถสร้างหน่วยโดยใช้หลักการเดียวกัน ไม่ได้ทำงานบนดินปืน แต่ทำงานบนน้ำ ดังนั้นเครื่องจักรไอน้ำเครื่องแรกจึงถูกสร้างขึ้น แม้ว่าแนวคิดนี้จะนำไปสู่ความก้าวหน้าที่สำคัญ แต่ก็ไม่ได้ก่อให้เกิดประโยชน์ที่สำคัญแก่นักประดิษฐ์ เนื่องจากก่อนหน้านี้ช่างเครื่อง Savery อีกคนหนึ่งได้จดสิทธิบัตรปั๊มไอน้ำไว้แล้ว และเมื่อถึงเวลานั้นยังไม่มีการคิดค้นแอปพลิเคชันอื่นสำหรับหน่วยดังกล่าว

เดนิส ปาแปงเสียชีวิตในลอนดอนในปี พ.ศ. 2257 แม้ว่าเขาจะประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำเครื่องแรก แต่เขาก็จากโลกนี้ไปด้วยความต้องการและความเหงา

สิ่งประดิษฐ์ของโทมัส นิวโคเมน

Newcomen ชาวอังกฤษประสบความสำเร็จมากขึ้นในแง่ของเงินปันผล ตอนที่ปาแปงสร้างเครื่องจักรของเขา โทมัสมีอายุ 35 ปี เขาศึกษางานของ Savery และ Papin อย่างรอบคอบและสามารถเข้าใจข้อบกพร่องของการออกแบบทั้งสองได้ เขานำความคิดที่ดีที่สุดทั้งหมดมาจากพวกเขา

ในปี 1712 โดยความร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญด้านกระจกและประปา John Culley เขาได้สร้างแบบจำลองแรกของเขาขึ้นมา นี่คือประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์เครื่องยนต์ไอน้ำอย่างต่อเนื่อง

โมเดลที่สร้างขึ้นสามารถอธิบายโดยย่อได้ดังนี้:

• การออกแบบผสมผสานกระบอกสูบแนวตั้งและลูกสูบแบบเดียวกับของปาแปง
• การสร้างไอน้ำเกิดขึ้นในหม้อไอน้ำที่แยกจากกันซึ่งทำงานบนหลักการของเครื่อง Savery
• ความแน่นในกระบอกไอน้ำเกิดขึ้นได้เนื่องจากหนังที่หุ้มลูกสูบไว้

หน่วยของ Newcomen ยกน้ำจากเหมืองโดยใช้ความดันบรรยากาศ เครื่องจักรมีขนาดใหญ่และต้องใช้ถ่านหินจำนวนมากในการทำงาน แม้จะมีข้อบกพร่องเหล่านี้ แต่แบบจำลองของ Newcomen ก็ถูกใช้ในเหมืองมาครึ่งศตวรรษแล้ว มันยังอนุญาตให้เปิดเหมืองที่ถูกทิ้งร้างเนื่องจากน้ำท่วมใต้ดินได้อีกครั้ง

ในปี 1722 ผลงานของ Newcomen ได้พิสูจน์ประสิทธิภาพโดยการสูบน้ำออกจากเรือใน Kronstadt ในเวลาเพียงสองสัปดาห์ ระบบกังหันลมสามารถทำได้ภายในหนึ่งปี

เนื่องจากเครื่องจักรถูกสร้างขึ้นจากรุ่นก่อนหน้า ช่างชาวอังกฤษจึงไม่สามารถขอรับสิทธิบัตรได้ นักออกแบบพยายามใช้สิ่งประดิษฐ์เพื่อการเคลื่อนไหว ยานพาหนะแต่ไม่สำเร็จ ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์เครื่องยนต์ไอน้ำไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น

สิ่งประดิษฐ์ของวัตต์

เจมส์ วัตต์เป็นคนแรกที่ประดิษฐ์อุปกรณ์ที่มีขนาดกะทัดรัดแต่ทรงพลังเพียงพอ เครื่องจักรไอน้ำเป็นเครื่องจักรประเภทแรก ช่างเครื่องจากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์เริ่มซ่อมเครื่องอบไอน้ำของ Newcomen ในปี 1763 จากการซ่อมแซมทำให้เขาสามารถลดการใช้เชื้อเพลิงลงได้ ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องรักษากระบอกสูบให้อยู่ในสถานะร้อนตลอดเวลา อย่างไรก็ตาม เครื่องจักรไอน้ำของวัตต์ไม่สามารถเตรียมพร้อมได้จนกว่าปัญหาการควบแน่นของไอน้ำจะได้รับการแก้ไข

วิธีแก้ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อช่างเครื่องเดินผ่านร้านซักรีดและสังเกตเห็นเมฆไอน้ำออกมาจากใต้ฝาหม้อต้ม เขาตระหนักว่าไอน้ำคือก๊าซ และจำเป็นต้องเคลื่อนที่ในกระบอกสูบโดยมีแรงดันลดลง

ด้วยการปิดผนึกด้านในของกระบอกไอน้ำด้วยเชือกป่านแช่ในน้ำมัน วัตต์จึงสามารถกำจัดความดันบรรยากาศได้ นี่เป็นก้าวสำคัญไปข้างหน้า

ในปี ค.ศ. 1769 ช่างเครื่องได้รับสิทธิบัตรซึ่งระบุว่าอุณหภูมิของเครื่องยนต์ในเครื่องจักรไอน้ำจะเท่ากับอุณหภูมิของไอน้ำเสมอ อย่างไรก็ตาม สิ่งต่าง ๆ ไม่เป็นไปด้วยดีอย่างที่คาดไว้สำหรับนักประดิษฐ์ผู้โชคร้ายรายนี้ เขาถูกบังคับให้จำนำสิทธิบัตรเพื่อชำระหนี้

ในปี พ.ศ. 2315 เขาได้พบกับแมทธิว โบลตัน ซึ่งเป็นนักอุตสาหกรรมผู้มั่งคั่ง เขาซื้อและคืนสิทธิบัตรของวัตต์ นักประดิษฐ์กลับไปทำงานโดยได้รับการสนับสนุนจากโบลตัน ในปี พ.ศ. 2316 เครื่องจักรไอน้ำของวัตต์ได้รับการทดสอบและแสดงให้เห็นว่าใช้ถ่านหินน้อยกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำอย่างมีนัยสำคัญ หนึ่งปีต่อมาการผลิตรถยนต์ของเขาเริ่มต้นขึ้นในอังกฤษ

ในปี พ.ศ. 2324 นักประดิษฐ์สามารถจดสิทธิบัตรการสร้างสรรค์ครั้งต่อไปของเขา - เครื่องจักรไอน้ำสำหรับขับเคลื่อนเครื่องจักรอุตสาหกรรม เมื่อเวลาผ่านไป เทคโนโลยีทั้งหมดเหล่านี้จะทำให้สามารถเคลื่อนย้ายรถไฟและเรือกลไฟโดยใช้ไอน้ำได้ สิ่งนี้จะเปลี่ยนชีวิตของบุคคลโดยสิ้นเชิง

หนึ่งในคนที่เปลี่ยนชีวิตของใครหลายๆ คนคือ James Watt ซึ่งเป็นเครื่องจักรไอน้ำที่เร่งความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี

สิ่งประดิษฐ์ของโปลซูนอฟ

การออกแบบเครื่องจักรไอน้ำเครื่องแรกซึ่งสามารถขับเคลื่อนกลไกการทำงานได้หลากหลายนั้นถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2306 ได้รับการพัฒนาโดยช่างเครื่องชาวรัสเซีย I. Polzunov ซึ่งทำงานในโรงงานเหมืองแร่อัลไต

หัวหน้าโรงงานคุ้นเคยกับโครงการนี้และได้รับโครงการเดินหน้าสร้างอุปกรณ์จากเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก เครื่องจักรไอน้ำของ Polzunov ได้รับการยอมรับและผลงานการสร้างสรรค์ได้รับความไว้วางใจจากผู้เขียนโครงการ อย่างหลังต้องการประกอบแบบจำลองเป็นขนาดจิ๋วก่อนเพื่อระบุและกำจัดข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้บนกระดาษ อย่างไรก็ตาม เขาได้รับคำสั่งให้เริ่มสร้างเครื่องจักรขนาดใหญ่และทรงพลัง

Polzunov ได้รับผู้ช่วย สองคนในนั้นมีความโน้มเอียงทางกลไก และอีกสองคนต้องทำงานเสริม ใช้เวลาหนึ่งปีเก้าเดือนในการสร้างเครื่องจักรไอน้ำ เมื่อเครื่องจักรไอน้ำของ Polzunov ใกล้จะพร้อมเขาก็ล้มป่วยลงจากการบริโภค ผู้สร้างเสียชีวิตไม่กี่วันก่อนการทดสอบครั้งแรก

การดำเนินการทั้งหมดในเครื่องเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติและสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วในปี 1766 เมื่อนักเรียนของ Polzunov ทำการทดสอบครั้งสุดท้าย หนึ่งเดือนต่อมา อุปกรณ์ก็ถูกนำไปใช้งาน

เครื่องจักรไม่เพียงชดใช้เงินที่ใช้ไป แต่ยังให้ผลกำไรแก่เจ้าของอีกด้วย ในฤดูใบไม้ร่วง หม้อต้มน้ำรั่วและงานหยุดลง สามารถซ่อมแซมหน่วยได้ แต่ฝ่ายบริหารโรงงานไม่สนใจเรื่องนี้ รถถูกทิ้งร้าง และอีกหนึ่งทศวรรษต่อมาก็ถูกรื้อออกโดยไม่จำเป็น

หลักการทำงาน

จำเป็นต้องมีหม้อต้มไอน้ำเพื่อใช้งานทั้งระบบ ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะขยายตัวและกดทับลูกสูบส่งผลให้ชิ้นส่วนกลไกเคลื่อนที่

สามารถศึกษาหลักการทำงานได้ดีขึ้นโดยใช้ภาพประกอบด้านล่าง

หน้าที่ของเครื่องจักรไอน้ำคือการแปลงพลังงานของไอน้ำให้เป็นการเคลื่อนที่ทางกลของลูกสูบโดยไม่ต้องลงรายละเอียด

ประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพของเครื่องจักรไอน้ำถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของงานเครื่องจักรกลที่มีประโยชน์ซึ่งสัมพันธ์กับปริมาณความร้อนที่ใช้ไปในเชื้อเพลิง พลังงานที่ปล่อยออกมาใน สิ่งแวดล้อมเป็นความร้อน

ประสิทธิภาพของเครื่องจักรไอน้ำวัดเป็นเปอร์เซ็นต์ ประสิทธิภาพในทางปฏิบัติจะอยู่ที่ 1-8% หากมีคอนเดนเซอร์และขยายเส้นทางการไหลตัวเลขอาจเพิ่มขึ้นได้ถึง 25%

ข้อดี

ข้อได้เปรียบหลักของอุปกรณ์ไอน้ำคือหม้อไอน้ำสามารถใช้แหล่งความร้อนใดก็ได้ทั้งถ่านหินและยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิง สิ่งนี้ทำให้แตกต่างจากเครื่องยนต์อย่างมาก สันดาปภายใน- จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงบางประเภททั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของส่วนหลัง

ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำได้แสดงให้เห็นข้อดีที่ยังคงพบเห็นได้ในปัจจุบัน เนื่องจากพลังงานนิวเคลียร์สามารถนำไปใช้เทียบเท่ากับไอน้ำได้ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เองไม่สามารถแปลงพลังงานเป็นงานกลได้ แต่สามารถสร้างความร้อนปริมาณมากได้ นี่คือสิ่งที่ใช้ในการสร้างไอน้ำ ซึ่งจะทำให้รถเคลื่อนที่ได้ พลังงานแสงอาทิตย์ก็สามารถนำมาใช้ในลักษณะเดียวกันได้

หัวรถจักรที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำทำงานได้ดีในระดับความสูง ประสิทธิภาพการทำงานไม่ได้รับความกดอากาศต่ำในภูเขา ตู้รถไฟไอน้ำยังคงใช้ในภูเขาของละตินอเมริกา

ในออสเตรียและสวิตเซอร์แลนด์ มีการใช้ตู้รถไฟไอน้ำรุ่นใหม่ที่ใช้ไอน้ำแห้ง พวกมันแสดงประสิทธิภาพสูงด้วยการปรับปรุงมากมาย พวกเขาไม่ต้องการการบำรุงรักษาและใช้เศษปิโตรเลียมเบาเป็นเชื้อเพลิง ในด้านตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจเทียบได้กับตู้รถไฟไฟฟ้าสมัยใหม่ ในขณะเดียวกันตู้รถไฟไอน้ำก็เบากว่าตู้รถไฟดีเซลและไฟฟ้ามาก นี่เป็นข้อได้เปรียบอย่างมากในพื้นที่ภูเขา

ข้อบกพร่อง

ข้อเสียประการแรกคือประสิทธิภาพต่ำ ควรเพิ่มความเทอะทะของการออกแบบและความเร็วต่ำด้วย สิ่งนี้สังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษหลังจากการถือกำเนิดของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

แอปพลิเคชัน

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าใครเป็นผู้คิดค้นเครื่องจักรไอน้ำ ยังคงต้องค้นหาว่าพวกเขาถูกใช้ที่ไหน จนถึงกลางศตวรรษที่ 20 เครื่องจักรไอน้ำถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรม พวกมันยังใช้สำหรับการขนส่งทางรถไฟและไอน้ำด้วย

โรงงานที่ใช้เครื่องจักรไอน้ำ:

• น้ำตาล;
• จับคู่;
• โรงงานกระดาษ
• สิ่งทอ;
• สถานประกอบการด้านอาหาร (ในบางกรณี)

กังหันไอน้ำก็เป็นของอุปกรณ์นี้เช่นกัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังคงทำงานโดยได้รับความช่วยเหลือ ประมาณ 80% ของไฟฟ้าในโลกนี้ผลิตจากกังหันไอน้ำ

ครั้งหนึ่งพวกมันถูกสร้างขึ้น ชนิดที่แตกต่างกันการขนส่งที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องจักรไอน้ำ บางคนไม่ได้หยั่งรากเนื่องจากปัญหาที่ไม่ได้รับการแก้ไข ในขณะที่บางคนยังคงทำงานต่อไปในปัจจุบัน

การขนส่งด้วยพลังไอน้ำ:

• รถยนต์;
• รถแทรกเตอร์;
• รถขุด;
• เครื่องบิน;
• หัวรถจักร;
• เรือ;
• รถแทรกเตอร์

นี่คือประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์เครื่องยนต์ไอน้ำ ให้เราพิจารณาตัวอย่างที่ประสบความสำเร็จโดยย่อ รถแข่ง Serpollet สร้างขึ้นในปี 1902 สร้างสถิติความเร็วโลกบนบกที่ 120 กม.ต่อชั่วโมง นั่นคือเหตุผลที่รถไอน้ำสามารถแข่งขันกับรถยนต์ไฟฟ้าและน้ำมันเบนซินได้

ดังนั้นในสหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2443 มีการผลิตเครื่องจักรไอน้ำมากที่สุด พบพวกเขาบนถนนจนถึงสามสิบของศตวรรษที่ยี่สิบ

การขนส่งประเภทนี้ส่วนใหญ่ไม่ได้รับความนิยมหลังจากการถือกำเนิดของเครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก รถยนต์ประเภทนี้ประหยัดกว่าในขณะที่เบาและรวดเร็ว

Steampunk เป็นเทรนด์แห่งยุคของเครื่องจักรไอน้ำ

พูดคุยเกี่ยวกับ เครื่องยนต์ไอน้ำฉันอยากจะพูดถึงเทรนด์ยอดนิยม - Steampunk คำนี้ประกอบด้วยสอง คำภาษาอังกฤษ- "ไอน้ำ" และ "การประท้วง" Steampunk เป็นนิยายวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่งที่มีเรื่องราวเกิดขึ้นในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 ในประเทศอังกฤษในยุควิคตอเรียน ช่วงเวลานี้ในประวัติศาสตร์มักเรียกกันว่ายุคแห่งไอน้ำ

งานทั้งหมดมีอย่างใดอย่างหนึ่ง คุณสมบัติที่โดดเด่น- พวกเขาเล่าถึงชีวิตในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 รูปแบบการบรรยายชวนให้นึกถึงนวนิยายเรื่อง "The Time Machine" ของ H.G. Wells เรื่องราวต่างๆ บรรยายถึงทิวทัศน์ของเมือง อาคารสาธารณะ และเทคโนโลยี สถานที่พิเศษมอบให้กับเรือเหาะ รถยนต์โบราณ และสิ่งประดิษฐ์ที่แปลกประหลาด ชิ้นส่วนโลหะทั้งหมดถูกยึดด้วยหมุดย้ำเนื่องจากยังไม่ได้ใช้การเชื่อม

คำว่า "steampunk" เกิดขึ้นในปี 1987 ความนิยมนั้นสัมพันธ์กับการปรากฏตัวของนวนิยายเรื่อง “The Difference Engine” มันถูกเขียนขึ้นในปี 1990 โดย William Gibson และ Bruce Sterling

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 21 ภาพยนตร์ชื่อดังหลายเรื่องได้รับการปล่อยตัวในทิศทางนี้:

• "เครื่องย้อนเวลา";
• "สมาพันธ์สุภาพบุรุษวิสามัญ";
• "แวนเฮลซิง"

ผู้บุกเบิก Steampunk รวมถึงผลงานของ Jules Verne และ Grigory Adamov ความสนใจในเทรนด์นี้แสดงออกมาเป็นครั้งคราวในทุกด้านของชีวิตตั้งแต่ภาพยนตร์ไปจนถึงเสื้อผ้าในชีวิตประจำวัน

ฉันเจอบทความที่น่าสนใจบนอินเทอร์เน็ต

"นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน Robert Greene ได้พัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่สร้างพลังงานจลน์โดยการแปลงพลังงานที่เหลือ (เช่นเดียวกับเชื้อเพลิงประเภทอื่น) เครื่องจักรไอน้ำของ Greene ได้รับการเสริมกำลังลูกสูบและออกแบบมาเพื่อการใช้งานจริงที่หลากหลาย"
แค่นั้นแหละ ไม่มาก ไม่น้อย อย่างแน่นอน เทคโนโลยีใหม่- แน่นอนว่าฉันเริ่มดูและพยายามทำความเข้าใจ มันเขียนไว้ทุกที่ ข้อดีอย่างหนึ่งที่เป็นเอกลักษณ์ที่สุดของเครื่องยนต์นี้คือความสามารถในการสร้างพลังงานจากพลังงานที่เหลือของเครื่องยนต์ แม่นยำยิ่งขึ้น พลังงานไอเสียที่ตกค้างจากเครื่องยนต์สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานสำหรับปั๊มและระบบทำความเย็นของตัวเครื่องได้ตามที่ฉันเข้าใจ แล้วสิ่งนี้ล่ะ ใช้ก๊าซไอเสียเพื่อต้มน้ำให้เดือด แล้วเปลี่ยนไอน้ำให้เคลื่อนที่ สิ่งนี้จำเป็นและต้นทุนต่ำแค่ไหน เพราะ... แม้ว่าเครื่องยนต์นี้อย่างที่พวกเขาพูดกันว่าได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษจากจำนวนชิ้นส่วนขั้นต่ำ แต่ก็ยังมีราคาสูงและมีประโยชน์ในการทำสวนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อฉัน ไม่เห็นอะไรใหม่ที่เป็นพื้นฐานในสิ่งประดิษฐ์นี้ใช่ไหม และมีกลไกมากมายในการแปลงการเคลื่อนที่แบบลูกสูบเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนได้ถูกประดิษฐ์ขึ้นแล้ว โดยหลักการแล้วมีการขายรุ่นสองสูบในเว็บไซต์ของผู้เขียนซึ่งไม่แพง
เพียง 46 ดอลลาร์
ในเว็บไซต์ของผู้เขียนมีวิดีโอที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์และยังมีรูปถ่ายของคนบนเรือที่ใช้เครื่องยนต์นี้ด้วย
แต่ในทั้งสองกรณีจะเห็นได้ชัดว่าไม่มีความร้อนตกค้าง ในระยะสั้นฉันสงสัยความน่าเชื่อถือของเครื่องยนต์ดังกล่าว: “ข้อต่อลูกหมากก็เป็นช่องกลวงในเวลาเดียวกันซึ่งไอน้ำจะถูกส่งไปยังกระบอกสูบ”ผู้ใช้ไซต์ที่รักมีความคิดเห็นอย่างไร?
บทความเป็นภาษารัสเซีย

เครื่องจักรไอน้ำ

เวลาในการผลิต: หนึ่งวัน

วัสดุที่มีอยู่: ████████░░ 80%

ในบทความนี้ฉันจะบอกวิธีสร้างเครื่องจักรไอน้ำด้วยมือของคุณเอง เครื่องยนต์จะมีขนาดเล็กแบบลูกสูบเดี่ยวพร้อมสปูลวาล์ว มีกำลังเพียงพอที่จะหมุนโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็ก และใช้เครื่องยนต์นี้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าอัตโนมัติขณะเดินป่า

• เสาอากาศแบบยืดหดได้ (สามารถถอดออกจากทีวีหรือวิทยุเครื่องเก่าได้) เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่หนาที่สุดควรมีอย่างน้อย 8 มม
• ท่อเล็กสำหรับคู่ลูกสูบ(ร้านประปา)
• ลวดทองแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.5 มม. (หาซื้อได้ตามขดลวดหม้อแปลงหรือร้านวิทยุ)
• สลักเกลียว น็อต สกรู
• ตะกั่ว (ตามร้านขายปลาหรือพบในเก่า แบตเตอรี่รถยนต์- จำเป็นต้องหล่อมู่เล่ลงในแม่พิมพ์ ฉันพบมู่เล่สำเร็จรูป แต่รายการนี้อาจมีประโยชน์สำหรับคุณ
• แท่งไม้.
• ซี่ล้อสำหรับล้อจักรยาน
• ขาตั้ง (ในกรณีของฉันทำจากแผ่น PCB หนา 5 มม. แต่ไม้อัดก็ใช้ได้เช่นกัน)
• บล็อกไม้ (ชิ้นส่วนของกระดาน)
• โถมะกอก
• ท่อ

• กาวซุปเปอร์กาว การเชื่อมเย็น อีพอกซีเรซิน (ตลาดการก่อสร้าง)
• กากกะรุน
• เจาะ
• หัวแร้ง
• เลื่อยตัดโลหะ

วิธีทำเครื่องจักรไอน้ำ




แผนภาพเครื่องยนต์






กระบอกและท่อสปูล

ตัด 3 ชิ้นจากเสาอากาศ:
- ชิ้นแรกมีความยาว 38 มม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 มม. (ตัวกระบอกสูบเอง)
- ชิ้นที่สองยาว 30 มม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม.
- อันที่สามยาว 6 มม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม.




ลองใช้ท่อหมายเลข 2 แล้วเจาะรูโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. ตรงกลาง นำหลอดหมายเลข 3 มาทากาวตั้งฉากกับหลอดหมายเลข 2 หลังจากที่กาวซุปเปอร์กาวแห้งแล้ว ให้คลุมทุกอย่างด้วยการเชื่อมเย็น (เช่น POXIPOL)




เราแนบแหวนรองเหล็กทรงกลมที่มีรูตรงกลางเข้ากับชิ้นส่วนหมายเลข 3 (เส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าท่อหมายเลข 1 เล็กน้อย) และหลังจากการอบแห้งเราก็เสริมด้วยการเชื่อมเย็น


นอกจากนี้เรายังเคลือบตะเข็บทั้งหมดด้วยอีพอกซีเรซินเพื่อความแน่นยิ่งขึ้น

วิธีทำลูกสูบพร้อมก้านสูบ

ใช้สลักเกลียว (1) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 มม. แล้วยึดเข้าที่รอง เราเริ่มพันลวดทองแดง (2) รอบ ๆ ประมาณ 6 รอบ เราเคลือบแต่ละรอบด้วยกาวซุปเปอร์ เราตัดปลายส่วนเกินของสลักเกลียวออก




เราเคลือบลวดด้วยอีพ็อกซี่ หลังจากการอบแห้ง เราจะปรับลูกสูบด้วยกระดาษทรายใต้กระบอกสูบเพื่อให้ลูกสูบเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระโดยไม่ปล่อยให้อากาศผ่าน




จากแผ่นอลูมิเนียมเราทำแถบยาว 4 มม. และยาว 19 มม. ให้มันเป็นรูปร่างของตัวอักษร P (3)




เราเจาะรู (4) เส้นผ่านศูนย์กลาง 2 มม. ที่ปลายทั้งสองข้างเพื่อให้สามารถสอดเข็มถักได้ ด้านข้างของชิ้นส่วนรูปตัวยูควรมีขนาด 7x5x7 มม. เราติดไว้ที่ลูกสูบด้วยด้าน 5 มม.





ก้านสูบ (5) ทำจากซี่ล้อจักรยาน ที่ปลายทั้งสองด้านของเข็มถักเราติดหลอดเล็ก ๆ สองชิ้น (6) จากเสาอากาศที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาว 3 มม. ระยะห่างระหว่างศูนย์กลางของก้านสูบคือ 50 มม. ต่อไปเราสอดก้านสูบที่ปลายด้านหนึ่งเข้าไปในส่วนรูปตัวยูแล้วบานพับด้วยเข็มถัก


เราติดเข็มถักที่ปลายทั้งสองข้างเพื่อไม่ให้หลุดออกมา






ก้านต่อสามเหลี่ยม

ก้านสูบรูปสามเหลี่ยมทำในลักษณะเดียวกันมีเพียงเข็มถักด้านหนึ่งและมีท่ออยู่อีกด้านหนึ่ง ความยาวก้านสูบ 75 มม.







สามเหลี่ยมและสปูล


เราตัดสามเหลี่ยมออกจากแผ่นโลหะแล้วเจาะ 3 รูในนั้น
สปูล ความยาวของลูกสูบแกนสปูลคือ 3.5 มม. และควรเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระไปตามท่อแกนสปูล ความยาวของก้านขึ้นอยู่กับขนาดของมู่เล่






ข้อเหวี่ยงก้านลูกสูบควรมีขนาด 8 มม. และข้อเหวี่ยงแกนลูกสูบควรมีขนาด 4 มม.


• หม้อไอน้ำ

  
  หม้อต้มไอน้ำจะเป็นขวดมะกอกที่มีฝาปิดสนิท ฉันยังบัดกรีน็อตเพื่อให้สามารถเทน้ำเข้าไปได้และขันให้แน่นด้วยสลักเกลียว ฉันบัดกรีท่อเข้ากับฝาด้วย
  นี่คือรูปถ่าย:
  

  

  
  

  ภาพถ่ายการประกอบเครื่องยนต์

  
  

  เราประกอบเครื่องยนต์บนแท่นไม้ โดยวางแต่ละองค์ประกอบไว้บนฐานรองรับ

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

  วิดีโอการทำงานของเครื่องจักรไอน้ำ

  
  
  
  

• เวอร์ชัน 2.0

  
  การดัดแปลงเครื่องยนต์ให้สวยงาม ขณะนี้ถังมีแท่นไม้และจานรองสำหรับเม็ดเชื้อเพลิงแห้ง ทุกส่วนทาสีด้วยสีที่สวยงาม โดยวิธีการที่ดีที่สุดคือใช้แบบโฮมเมดเป็นแหล่งความร้อน