Mogućnosti korištenja energije pare bile su poznate početkom naše ere. To potvrđuje naprava Geronovsky eolipil, koju je stvorio stari grčki mehaničar Heron of Alexandria. Drevni izum može se pripisati parnoj turbini, čija se kuglica okreće zbog sile mlazova vodene pare.

Prilagodba pare za motor postala je moguća u XVII stoljeću. Ovaj izum nije dugo korišten, ali je dao značajan doprinos razvoju čovječanstva. Povrh toga, povijest izuma parnih strojeva je vrlo uzbudljiva.

pojam

Parni stroj sastoji se od vanjskog toplinskog motora za sagorijevanje, koji iz energije vodene pare stvara mehaničko kretanje klipa, koji pak rotira osovinu. Snaga parnog stroja obično se mjeri u vatima.

Povijest izuma

Povijest izuma parnih strojeva povezana je s poznavanjem drevne grčke civilizacije. Dugo vremena nitko nije koristio djela ovog razdoblja. U XVI. Stoljeću napravljen je pokušaj stvaranja parne turbine. Turski fizičar i inženjer Takiyuddin ash-Shami radio je na tome u Egiptu.

Interes za ovaj problem pojavio se u XVII stoljeću. Godine 1629. Giovanni Branca predložio je vlastitu verziju parne turbine. Međutim, izum je izgubio veliku količinu energije. Daljnji razvoj zahtijevao je odgovarajuće gospodarske uvjete koji će se pojaviti kasnije.

Prvi koji je izumio parni stroj je Denis Papen. Izum je bio cilindar s klipom koji se diže zbog pare i silazio kao rezultat njegove kondenzacije. Isto načelo djelovanja imalo je uređaje Severyja i Newcomena (1705.). Oprema koja se koristi za pumpanje vode iz djelovanja u vađenju minerala.

Uređaj je konačno poboljšan Wattom 1769.

Izumi Denis Papen

Denis Papen bio je liječnik po obuci. Rođen u Francuskoj, 1675. preselio se u Englesku. Poznat je po brojnim izumima. Jedan od njih je lonac na pritisak, koji se zvao "Papen kotao".

Uspio je identificirati odnos između dviju pojava, naime točke vrenja tekućine (vode) i nastajućeg tlaka. Zbog toga je stvorio zapečaćeni kotao, unutar kojeg je povećan tlak, zbog čega je voda počela kuhati kasnije nego inače i temperatura obrade proizvoda u njoj se povećavala. Tako se povećala brzina kuhanja.

Godine 1674. medicinski je izumitelj stvorio praškasti stroj. Njegov je posao bio da se, kada se prah zapali, klip pomakne u cilindar. U cilindru je nastao slab vakuum, a atmosferski tlak vratio je klip na njegovo mjesto. Plinoviti elementi formirani u tom procesu izlaze kroz ventil, a ostatak se hladi.

povijest izuma parnih strojeva

Do 1698. Papen je uspio stvoriti agregat na istom principu, radeći ne na barutu, već na vodi. Tako je stvoren prvi parni stroj. Unatoč značajnom napretku koji je ideja mogla voditi, izumitelj nije donio značajne koristi. To je bilo zbog činjenice da je prethodno neki drugi mehaničar, Seyver, već patentirao pumpu za paru i još nije izumio nikakvu drugu uporabu za takve jedinice.

Denis Papen umro je 1714. u Londonu. Usprkos činjenici da je prvi izumio parni stroj, ostavio je ovaj svijet u potrebi i samoći.

Izumi Thomasa Newcomena

Uspješniji u smislu dividendi bio je Englez Newcomen. Kad je Papen stvorio automobil, Thomas je imao 35 godina. Pažljivo je proučavao rad Saverija i Papena i mogao je shvatiti nedostatke obje strukture. Od njih je uzeo sve najbolje ideje.

koji je izumio parni stroj

Već 1712. godine, u suradnji s voditeljem stakla i vodovoda Johnom Calliejem, stvorio je svoj prvi model. Tako je nastavljena povijest izuma parnih strojeva.

Napravljeni model možete ukratko objasniti na sljedeći način:

  • Dizajn je u sebi kombinirao vertikalni cilindar i klip, kao u Papenu.
  • Stvaranje pare odvijalo se u zasebnom kotlu, koji je radio na principu Saveri stroja.
  • Čvrstoća u parnom cilindru postignuta je kožom koja je bila pokrivena klipom.

Jedinica Newcomen podigla je vodu iz rudnika s atmosferskim tlakom. Stroj se razlikovao po svojoj čvrstoj veličini i zahtijevao je veliku količinu ugljena za rad. Unatoč tim nedostacima, Newcomenov model korišten je u rudnicima već pola stoljeća. Dopustila je čak i ponovno otvaranje rudnika, koji su napušteni zbog poplava podzemnih voda.

Godine 1722., Newcomenova zamisao dokazala je svoju učinkovitost ispumpavanjem vode s broda u Kronstadtu za samo dva tjedna. Sustav s vjetrenjača to mogu učiniti za godinu dana.

Zbog činjenice da je automobil nastao na temelju ranih verzija, engleski mehaničar za njega nije mogao dobiti patent. Dizajneri su pokušali primijeniti izum na kretanje vozila, ali nisu uspjeli. Istodobno se povijest izuma parnih strojeva nije zaustavila.

Wattov izum

Prvi koji je izmislio opremu je kompaktan po veličini, ali dovoljno snažan, James Watt. Parni stroj bio je prvi takve vrste. Mehaničar sa Sveučilišta u Glasgowu 1763. počeo je popravljati parnu jedinicu Newcomen. Kao rezultat popravka, shvatio je kako smanjiti potrošnju goriva. Za to je bilo potrebno držati cilindar u stalno zagrijanom stanju. Međutim, Wattov parni stroj nije mogao biti spreman dok se ne riješi problem kondenzacije pare.

Odluka je uslijedila kada je mehaničar prošao pokraj praonica i primijetio da izlazi ispod poklopaca kotla. Shvatio je da je para plin, i mora se pomaknuti u cilindru s smanjenim tlakom.

Postigavši ​​čvrstoću unutar parnog cilindra koristeći konopljinu užad namočenu u ulju, Watt je mogao odustati od atmosferskog tlaka. To je bio veliki korak naprijed.

Watt parni stroj

Godine 1769., mehaničar je dobio patent, koji navodi da će temperatura motora u parnom stroju uvijek biti jednaka temperaturi pare. Međutim, poslovi nesretnog izumitelja nisu išli tako dobro kao što se očekivalo. Bio je prisiljen položiti patent za dugove.

Godine 1772. upoznao je Matthewa Boltona, bogatog industrijalca. Kupio je i vratio Wattu svoje patente. Izumitelj se vratio na posao, uz potporu Boltona. Godine 1773. Wattov parni stroj prošao je test i pokazao da troši ugljen mnogo manje od svojih kolega. Godinu dana kasnije u Engleskoj je počeo izlazak njegovih automobila.

Godine 1781. izumitelj je uspio patentirati svoju sljedeću kreaciju - parni stroj za pogon industrijskih strojeva. Nakon nekog vremena, sve ove tehnologije omogućit će da se vlakovi i parobrodi pomiču uz pomoć pare. To će u potpunosti promijeniti život osobe.

Jedan od ljudi koji su promijenili živote mnogih bio je James Watt, čiji je parni stroj ubrzao tehnički napredak.

Izum Polzunova

Projekt prvog parnog stroja, koji bi mogao aktivirati različite radne mehanizme, nastao je 1763. godine. Razvio ju je ruski mehaničar I.Polzunov, koji je radio na rudarskim postrojenjima na Altaju.

Voditelj postrojenja upoznao se s projektom i dobio odobrenje za izradu uređaja iz Sankt Peterburga. Prepoznat je parni stroj Polzunova, a rad na njegovom stvaranju dodijeljen je autoru projekta. Potonji su htjeli najprije sastaviti model u minijaturi, kako bi identificirali i uklonili moguće nedostatke koji nisu vidljivi na papiru. Međutim, naređeno mu je da počne graditi veliki moćni stroj.

Polzunovu su dodijeljeni pomoćnici, od kojih su dvojica bili skloni mehaničarima, a dva su radila pomoćne poslove. Stvaranje parnog stroja trajalo je godinu i devet mjeseci. Kada je Polzunov parni stroj bio gotovo spreman, razbolio se od potrošnje. Stvoritelj je umro nekoliko dana prije prvih testova.

parni stroj za puzanje

Sve akcije u autu bile su automatske, mogla je raditi neprekidno. To je dokazano 1766. godine, kada su studenti Polzunova proveli posljednje testove. Mjesec dana kasnije, oprema je puštena u rad.

Automobil nije samo isplatio potrošeni novac, već je i vlasnicima dao dobit. Do jeseni, kotao je procurio i posao je prestao. Jedinica bi se mogla popraviti, ali tvornički šefovi nisu bili zainteresirani. Automobil je napušten, a desetljeće kasnije demontiran zbog beskorisnosti.

Načelo djelovanja

Za rad cijelog sustava potreban je parni kotao. Nastala para se širi i pritiska na klip, što dovodi do pomicanja mehaničkih dijelova.

Načelo rada najbolje je istražiti pomoću donje ilustracije.

učinkovitost parnog stroja

Ako ne obojite detalje, onda je rad parnog stroja pretvoriti energiju pare u mehaničko kretanje klip.

Koeficijent učinkovitosti

Učinkovitost parnog stroja određena je omjerom korisnog mehanički rad u odnosu na potrošenu toplinu koja se nalazi u gorivu. Energija koja se ispušta u okoliš kao toplina ne uzima se u obzir.

Učinkovitost parnog stroja mjeri se u postocima. Praktična učinkovitost bit će 1-8%. U prisutnosti kondenzatora i širenja protočnog dijela, indikator se može povećati na 25%.

prednosti

Glavna prednost parne opreme je da kotao može koristiti bilo koji izvor topline, i ugljen i uran, kao gorivo. To se značajno razlikuje od motora s unutarnjim izgaranjem. Ovisno o vrsti potonjega, potrebna je određena vrsta goriva.

Povijest izuma parnih strojeva pokazala je prednosti koje su i danas vidljive, jer se nuklearna energija može koristiti za parni analog. Sam po sebi nuklearni reaktor ne može pretvoriti svoju energiju u mehanički rad, ali je u stanju emitirati veliku količinu topline. Zatim se koristi za formiranje pare, koja će automobil pokrenuti. Solarna energija može se koristiti na isti način.

Lokomotive koje rade na paru pokazuju se na velikoj visini. Učinkovitost njihova rada ne pati od smanjenog atmosferskog tlaka u planinama. Lokomotive se još uvijek koriste u planinama Latinske Amerike.

prvi parni stroj

Austrija i Švicarska koriste nove verzije lokomotiva za suhu paru. Oni pokazuju visoku učinkovitost zbog mnogih poboljšanja. Oni ne zahtijevaju održavanje i konzumiranje frakcija lakog ulja kao goriva. Prema ekonomskim pokazateljima, oni su usporedivi s modernim električnim lokomotivama. U isto vrijeme, lokomotive su puno lakše od njihovih dizelskih i električnih kolega. To je velika prednost u planinskim uvjetima.

mane

Nedostaci uključuju, iznad svega, nisku učinkovitost. Dodajte tome glomazan dizajn i malu brzinu. To je postalo osobito vidljivo nakon pojave motora s unutarnjim izgaranjem.

primjena

Tko je izumio parni stroj već je poznat. Ostaje da saznate gdje su korišteni. Do sredine dvadesetog stoljeća u industriji su se koristili parni strojevi. Također su se koristili za prijevoz željeznicom i parom.

Biljke koje su eksploatirale parni strojevi :

  • šećer;
  • kutija šibica;
  • tvornice papira;
  • tekstil;
  • prehrambena poduzeća (u nekim slučajevima).

Parne turbine također pripadaju ovoj opremi. Uz njihovu pomoć, proizvođači električne energije i dalje rade. Oko 80% svjetske električne energije proizvodi se pomoću parnih turbina.

U jednom trenutku stvorene su različite vrste prijevoza koje rade na parnom stroju. Neki se nisu ukorijenili zbog neriješenih problema, dok drugi i dalje rade.

Vozila s parnim strojem:

  • automobil;
  • traktor;
  • bager;
  • zrakoplov;
  • lokomotiva;
  • brodovi;
  • tegljača

Takva je povijest izuma parnih strojeva. Možete ukratko razmotriti dobar primjer utrke Serpolla iz 1902. godine. Postavljen je svjetski rekord u brzini koja je iznosila 120 km na sat na kopnu. Zato su parni automobili bili konkurentni u odnosu na električnu i benzinsku opremu.

Tako je u SAD-u 1900. proizvedeno najviše parnih strojeva. Susreli su se na cestama sve do tridesetih godina dvadesetog stoljeća.

Veći dio tog transporta postao je nepopularan nakon pojave motora s unutarnjim izgaranjem, čija je učinkovitost znatno veća. Ovi su strojevi bili ekonomičniji, a lagani i brzi.

Steampunk kao duh ere parnih strojeva

povijest izuma parnih strojeva

Govoreći o parnim strojevima, želim spomenuti popularni smjer - steampunk. Pojam se sastoji od dvije engleske riječi - "parovi" i "prosvjedi". Steampunk je vrsta znanstvene fantastike koja pripovijeda o drugoj polovici XIX stoljeća u viktorijanskoj Engleskoj. Ovo razdoblje u povijesti često se naziva Doba para.

Sva djela imaju jednu posebnost - pripovijedaju o životu druge polovice XIX. Stoljeća, stil pripovijesti podsjeća na roman Herberta Wellsa „The Time Machine“. Parcele opisuju krajobraz grada, javne zgrade, opremu. Posebno mjesto imaju zračni brodovi, stari automobili, otmjeni izumi. Svi metalni dijelovi pričvršćeni su zakovicama, jer još nije učinjeno zavarivanje.

Pojam "steampunk" pojavio se 1987. Njegova popularnost povezana je s pojavom romana "Machine Difference". Napisao ju je 1990. William Gibson i Bruce Sterling.

Početkom XXI. Stoljeća objavljeno je nekoliko poznatih filmova u tom smjeru:

  • "Time Machine";
  • Liga izvanrednih gospodina;
  • "Van Helsing."

Preteče steampunk-a uključuju djela Julesa Vernea i Gregoryja Adamova. S vremena na vrijeme, interes za ovo područje očituje se u svim sferama života, od filma do casual odjeće.