Энергия старого мира / Хабр

Введение

Эта статья является продолжением публикации «Взгляд в прошлое. Технология 18 века».

В ней мы построили реально работающий паровой двигатель, который должен стать главной частью будущего парового мотоцикла, и даже провели пробные эксперименты по его запуску на воздухе.

Теперь нужно решить энергетический вопрос. И тут начинаются основные отличия от двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В таких двигателях бензин, смешиваясь с воздухом, попадает в цилиндр двигателя и при воспламенении этой воздушно-топливной смеси выделяется энергия. Расширившиеся продукты горения давят на поршень, производя работу. Но вот у паровых машин, энергия рождается не в двигателе. Она рождается в котле. Котёл производит пар, который в свою очередь и будет давить на поршень нашего двигателя. Эту древнюю энергию нам и требуется обуздать!

Устройство

Паровой котёл — котёл, предназначенный для генерации насыщенного или перегретого пара. Может использовать энергию топлива, сжигаемого в своей топке, электрическую энергию или утилизировать теплоту, выделяющуюся в других установках. (Википедия)

Существует два основных типа котлов: классический и прямоточный. Первый тип чаще всего использовался для работы паровых машин. Его можно описать как железный резервуар, в который врезана топка. Топливо горит в топке, обогревая воду в резервуаре. Вода в нём начинает кипеть и создаётся пар под давлением. Такой тип использовался на паровозах и всех первых паровых машинах:

У классических котлов есть как преимущества, так и недостатки. Преимущества заключаются в том, что для создания давления пара не требуется каких — либо насосов, так как накопленная энергия воды может ещё долго снабжать двигатель паром даже при отсутствии огня. Такие котлы не очень требовательны к качеству воды. Паровозы заправляли самой обычной водой из речек, родников, колодцев и прочее.

Прямоточный котёл можно представить как длинную, компактно свёрнутую трубку, обтекаемую пламенем, в которую насосом закачивают воду. Такой тип котла обладает целым рядом преимуществ:

1. Позволяет создавать пар большего давления при меньшей массе и небольшом объёме котла.
2. Из-за того, что в трубке не так много носителя, такой котёл считается более безопасным (не запасается большое количество энергии).
3. Быстрый выход на режим, так как не нужно прогревать большое количество воды.

Для лёгкого понимания работу такого котла можно представить в упрощённой форме:

Создание прямоточного котла

И, конечно, мне захотелось сделать именно прямоточный котёл.

Подобрав длинные нержавеющие трубки разного сечения, я сварил их вместе таким образом, чтобы сечение постепенно увеличивалось. Затем, весь этот 8 метровый «кишечник» был компактно свёрнут и уложен в раму мотоцикла. Внешние стенки, которые должны удерживать пламя и направлять его в нужную сторону, были сделаны из простой жести. Насос, закачивающий воду (носитель), изготовил из газового доводчика, который обычно придерживает капоты и багажники автомобилей. Конструктивно, «доводчик» — это готовое изделие. Мне необходимо было только приварить вход и выход для воды и приделать клапан, который не пускал бы закаченную воду обратно. Насос подвижно крепился одной своей частью к раме, а второй к кривошипу на валу колеса. С помощью гибкого шланга высокого давления (тормозной шланг от авто) вода под давлением закачивалась в котёл, а забиралась из отдельного бачка, располагавшегося выше насоса. Горелку сделал по типу «кровельных», такими рабочие греют рубероид на крышах зданий. Чтобы процент обтекания трубок был больше, горелки поставил сразу две.

Итог

Испытания парового мотоцикла, оснащённого прямоточным котлом, с самого начала пошли не так. Самой первой проблемой стало отсутствие «начального» давления в котле. Приходилось руками покручивать колесо, чтобы насос отправлял некое количество воды в трубопровод. Но, когда я открывал ручку газа (подавая пар на двигатель) давление пара мгновенно падало, не успевая закрутить колесо. Выход нашёлся не сразу. Был сделан небольшой воздушный ресивер после насоса. Он работал как пружина для воды. Запасал энергию сжатия от насоса и отдавал её обратно, когда насос был в мёртвой точке или в фазе всасывания питательной воды.

Двигатель заработал! Но проработал, около 10 секунд. Золотниковый клапан заклинил. При разборе двигателя, никаких проблем выявлено не было. Собрав его обратно и запустив снова, я столкнулся с той же проблемой. Она оказалась приходящей и уходящей сама собой. После изучения этой проблемы, нашлась ошибка в расчётах теплового расширения. Изначально, золотник представлял собой цельную деталь из фторопласта, а у него, как оказалось, очень большой коэффициент теплового расширения (22) и он при прогреве расширялся настолько, что его насмерть заклинивало в корпусе.

После подробных и тщательных расчётов тепловых расширений был выточен стальной золотник, оснащённый фторопластовыми кольцами, шириной 2 миллиметра.

Поскольку корпус алюминиевый, а золотник стальной, вся разница тепловых расширений была сведена практически к нулю.

Новое испытание показало, что золотник работает просто прекрасно и без замечаний. Вывешенное колесо крутилось, вода закачивалась, прямоточный котёл работал. Пришло время прокатиться. Но тут возникла новая проблема. Мне не удавалось на нём проехать больше нескольких метров. И опять я был сбит с толку. Всё же работало! На холостом ходу всё отлажено! Что ещё не так?

После долгого анализа других подобных паровых аппаратов,

Я понял, что у меня слишком маленький котёл (длина обогреваемой трубки), в следствие этого при увеличении производительности, вода просто не успевала испаряться и вылетала вместе с паром в двигатель. От такого эффекта пропадает КПД всей установки, так как расширение воды слишком мало или не происходит вовсе. Увеличить длину котловой трубки уже задача не такая простая. Но и на этом моё горе не закончилось.

Во время очередных испытаний, я мучил аппарат, заставляя его работать, но состояние двигателя начало резко ухудшаться и в какой-то момент он заклинил. На этот раз, просто остудить его снегом, не помогло. Снова понадобилась капитальная переборка. Результаты вскрытия показали, что расплавились все фторопластовые кольца и даже алюминиевый поршень от нагрева расширился настолько, что начал задирать цилиндр. И это оказалось фатальной проблемой. Дело в том, что при большом расходе, данный котёл не успевал производить должное количество пара, а при маленьком расходе, он создал пар такой энергии, что просто вышел из строя весь двигатель. И не удивительно. Ведь выходные трубки котла были раскалены докрасна. То есть пар, достигал температур, порядка 600-700 *С. Как мы знаем, фторопласт распадается при 400*С. Для меня, это и стало «последней каплей»! Мне уже хотелось получить работоспособный мотоцикл, а я погряз в каких-то бесконечных проблемах!

Нужно было переделывать в котле почти всё. И в этот-то момент я понял, что, несмотря на неоспоримые преимущества прямоточного котла, это изделие весьма не простое и требует тонкого расчёта, дополнительного регулирующего оборудования, да и насос съедал не малую часть вращательной энергии. Сложилось чёткое понимание, что, если бы я делал классический котёл, то ни одной из этих проблем просто не возникло бы!

Классический котёл

После всех тех бесконечных проблем с прямоточным котлом, создавая классический, я просто, можно сказать, отдыхал. Как уже говорил выше, это всего-то железная бочка, в которую врезана топка. Можно было совершенно не задумываться о температуре пара, ведь при лишнем давлении срабатывает предохранительный клапан и сбрасывает излишки, уменьшая температуру воды и поддерживая давление в заданных пределах. Не нужно было создавать начальное вращение колеса, чтобы нагнать первоначальное давление. Пар для «старта» был готов сразу и даже запасён с излишком. Всё, что требовалось — это придумать эффективную топку. Но тут пришлось хорошенько подумать, ведь места у нас не так много.

Изготовление

На металлоприёмке я нашёл какой-то ресивер или баллон из-под пропана с толщиной стенки 3-4 мм, так что габариты котла уже были заданы жёстко.

Если сильно заморачиваться с массивной и эффективной топкой, то останется мало места для самой воды (носителя). Если топка будет слишком маленькой, то у нас не будет достаточной энергии для более менее удовлетворительной крейсерской скорости, ну и сам процесс нагрева котла займёт слишком много времени.

И вот, что я придумал. Топка будет подвержена сдавливанию огромным давлением, поэтому решено было сделать её простой, сквозной и круглого сечения. Под это пошла обычная труба 100 мм. Для увеличения КПД нашей топки (теплообменника), были врезаны 12 поперечных сквозных трубок.

Я посчитал это очень выгодным, так как они обтекались бы пламенем и выхлопными газами под прямым углом,

а вода внутри них циркулировала бы под естественным эффектом конвекции. Это позволит сохранить максимальный объём воды в котле, а для нас это запас хода. И, как бонус, такую топку было легко врезать в резервуар. Следовало всего лишь сделать два отверстия по обоим краям.

Для контроля давления установил небольшой манометр. Температуру носителя контролировать не обязательно, так как она напрямую связана с давлением и явно не выходит за критическую отметку (400*С). Давление в котле решил сделать как у реальных паровозов 16 bar.

Предохранительный клапан настроил на 18 bar. Теперь осталось его опрессовать. Это своего рода проверка на прочность. Котёл наполняется доверху водой и накачивается повышенное давление. Сначала, я это делал оставшимся от предыдущей котловой системы, насосом из доводчика, но сжимать такой насос при давлении более 20 bar, оказалось не простой задачкой (очень хорошо, что мы теперь можем отказаться от такого узла, ведь он забирал уйму мощности на себя). Оказалось, что опрессовывать удобнее всего углекислотным огнетушителем. Им я без труда создал давление в котле в 25 bar (это был максимум моего манометра) и, выждав несколько минут, приступил к настройке предохранительного клапана.

Итог

Котёл получился на славу. Даже давление в 25 bar оказалось ему нипочём. Он даже не начал хрустеть. Предохранительный клапан (использовал от компрессоров) срабатывал чётко, хоть и ронял давление с 18 до 9. Этот для нас очень не выгодно, но он будет срабатывать только в тех случаях, когда сам за давлением не уследишь. Так что, до его срабатывания лучше не доводить. Это будет бессмысленное выбрасывание ресурсов.

Пламя

Теперь нужно решить вопрос с огнём. Конечно, было бы красиво и приятно топить подобный мотоцикл дровами. Это же ретроспектива в прошлое, стимпанк, классичность, но, как я уже говорил, у нас очень мало для этого места, ведь наша топка чуть больше локтя. Конечно, можно туда уместить шапку угля, но этого не хватит даже на то, чтобы просто прогреть котёл. Тут пришлось отступить от романтичности и изготовить газовую горелку. На самом деле это очень эффективное, мощное и удобное топливо. Газ жидкий, поэтому его легко запасать, легко подавать в горелку и он сразу идёт под давлением, что позволяет создавать скоростной горячий поток в топке, тем самым улучшая теплообменный процесс (не требуется поддув).

Изготовление

На металлоприёмке нашёл отличные, маленьких размеров, нержавеющие бачки. Судя по их форме и синей окраске, это кислородные баки от какого-то пассажирского самолёта. Я собрал несколько таких бачков в батарею и объединил магистралями подачи газа и заправки. Объём каждого бачка примерно 1.7 л, а значит, можно будет везти с собой запас топлива более 5л. жидкого газа. Согласитесь, не плохой запас энергии.

С горелкой не стал мудрить и просто скопировал систему с советской бензиновой паяльной лампы. Тут я должен кое-что пояснить. Паяльная лампа устроена таким образом, что бензин сначала попадает в некую полость, где должен испариться и уже в виде паров выпускается в зону горения. А пламя горелки обогревает эту самую «испарительную» камеру. То же самое потребуется и нам. Представьте, что будет, если жидкий газ начнёт вылетать из такой горелки… Процесс испарения газа относительно долгий, а ко всему прочему, ещё и сопровождается криогенным эффектом. Пламя из такой горелки будет длинным, не эффективным, не экономичным и даже пожароопасным.

Эксперимент (рис А)Пламя с не прогретой горелки (рис В)Правильный режим, прогретая горелка

Поэтому подавать газ, в нашу горелку следует плавно, чтобы она успела прогреться.

Испытания котла прошли как по маслу. Заправил примерно 35 л воды, горелку вывел на полную мощность и ждал. Через 14 минут вода закипела, и давление потихоньку начало подниматься. Примерно через такое же время в котле было 16 bar.

Для управления подачей пара я использовал простой водопроводный шаровой кран, который отлично справлялся и с температурой, и с давлением. В них используется тот же самый фторопласт, так что проблем, думаю, не будет.

Для интереса, я решил открыть кран на полную и посмотреть на нашу энергию. Струя пара долетала до соседних гаражей и создавала шум взлетающей ракеты. При этом я ощутил силу реактивной тяги, пришлось даже придерживать котёл, чтобы он не начал летать по всей улице. Я был очень доволен!

В котле подобного типа запасается огромное количество энергии. При выпускании пара в течение 5 секунд через отверстие ½ дюйма, давление в котле упало всего лишь наполовину. Дело в том, что при уменьшении давления смещается и точка кипения воды. То есть вода начинает кипеть и без подогрева, всего лишь от уменьшения давления. Этот эффект будет работать до тех пор, пока температура воды не упадёт до 100 *С. Это для нас приятная новость. Значит, можно будет долго ездить и с выключенной горелкой.

Но есть и один не совсем для меня понятный эффект. При активном выпускании пара при давлении менее 5 bar, начинает вылетать вода. Я предположил, что она кипит столь интенсивно, что в своём неистовом бурлении долетает до сухопарника и подхваченная потоком пара улетает наружу. Для эксперимента я слил часть воды, оставив уровень 20%. Эффект конечно уменьшился, но всё равно остался. Неужели вода подпрыгивает в котле на 30-40см? Если честно, с этим я пока так и не разобрался. Такая вот небольшая загадка.

Ну да ладно! Функционал готов, пора собрать наш аппарат!

Стиль

Во время конструирования нашего необычного мотоцикла, многие «учёные мужи» советовали мне сделать замкнутую систему воды. То есть, что бы из двигателя пар не вылетал на улицу, а попадал в конденсатор (охладитель) и получившаяся вода снова закачивалась бы в котёл с помощью маленького насоса. Это очень хорошая идея, я и сам постоянно об этом думал. Но цель нашего проекта не кругосветное путешествие на дровах, а рассмотреть технологию позапрошлого века, победить инженерный вызов и насладиться работой настоящего парового двигателя. Ну, а какой же паровой двигатель без этого легендарного «чух-чух». Кроме того, хочется наблюдать вылетающий пар, он будет многое рассказывать о режимах происходящих внутри двигателя. Ну и наконец, я просто нахожу очень красивым, когда от паровоза идут клубы пара, особенно если они подсвечены солнцем. Романтика паровозов, так сказать. Но, не смотря на это всё, для образа, я решил всё-таки сделать конденсатор, что бы было видно о наших замашках, и просто для стиля.

Большинство различных самоделок имеют стиль «Безумного макса» или «Постапокалиптического мира». Да, так проще всего. Особо то и делать ничего не нужно. Ржавые железки, приваренные гаечные ключи, немного висящих тряпок и стиль готов. Но этой простоты, или так сказать «ленивого стиля» в нашем мире очень много. Мне захотелось сделать что-то маленькое, милое и красивое. Сделать «конфетку», так сказать. И раз уж у нас древняя паровая технология, сам собой напрашивается «Стимпанк».

Стимпанк – это вымышленный мир. Такой, каким он стал бы, если человечество не изобрело электричество, ДВС и прочие технологии и существовала бы только энергия пара.

Я, конечно, не дизайнер, но при сборке мотоцикла, некоторые вещи всё же пришли на ум.

Испытание парового мотоцикла

«Гаражные» испытания полностью готового парового мотоцикла, оснащённого котлом классической конструкции, прошли на удивление гладко. Пока я его строил, в комментариях к видеороликам, люди рекомендовали много правильных и умных вещей. По ходу дела, некоторые из них я применял и в итоге они отлично себя показали. Так, например, при прогреве двигателя паром, в нём конденсируется много воды, которая блокирует поршень и может привести к гидроудару. Люди предложили сделать маленькое отверстие с резьбой, с помощью которого можно было бы выпускать пар и сливать сконденсировавшуюся воду, тем самым быстро его прогревать. Потом, заглушить его винтиком и спокойно сразу ехать.

На удивление, самая первая попытка проехать на полностью готовом мотоцикле, прошла без каких — либо проблем. Как говорится, «сел и поехал». Покатавшись немного перед гаражом, я понял, что для меня этого не достаточно и я хочу больше. Разумеется, чтобы замерить все параметры, увидеть слабые места, ощутить и понять этот аппарат, нужна прямая, пустая, бесконечная трасса. Поэтому пришлось вывезти мотоцикл за город и спокойненько со всем этим разобраться.

Об испытаниях:

В целом, я очень доволен результатами. Они даже превзошли мои ожидания. Видя, как ездят подобные паровые мотоциклы во всём мире, наша малютка оказалась далеко не на последнем месте.

Заключение

Когда задумывал строить этот паровой мотоцикл, я рассуждал так: вот сделаю его, как – нибудь это всё проедет и, удовлетворив все свои инженерные интересы, поставлю его дома напротив дивана в качестве эстетического элемента, навсегда. Но нет! Теперь это наоборот не даёт мне покоя. Я хочу его изучать, модернизировать, переделывать и побивать его же рекорды, хочу определить его максимум, понять всё, на что он способен! Конечно, в рамках этой концепции.

Первое с чего начну, это переделаю систему переключения пара на классическую. Мне стало интересно, какова будет разница. И ещё, при последующих испытаниях нужно будет «поиграть» с настройками. Добиться максимальной скорости, подобрав наиболее правильное опережение впуска пара. Ещё, хочу поэкспериментировать с разными видами топлива.

Видимо грядёт большая модернизация. Так что, если наш «паровоз» собирался уйти на пенсию и отсидеться где-нибудь в музее, тут я его сильно разочарую! У него впереди ещё длинное, тяжелое, но интереснейшее будущее!

Более подробно о создании и испытаниях в видео материалах:

Энергия пара покорилась!

Отличная идея или фиаско? Разбираемся с прямоточным котлом

Создание паровозного свистка, сборка аппарата

Испытания парового мотоцикла

Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла — Энергетика и промышленность России — № 09 (365) май 2019 года — WWW.EPRUSSIA.RU



Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла — Энергетика и промышленность России — № 09 (365) май 2019 года — WWW.EPRUSSIA.RU — информационный портал энергетика

http://www.eprussia.ru/epr/365/7592624.htm

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 09 (365) май 2019 года

Автором разработан новый тип двигателя, предназначенный для военных и гражданских судов.

В известных паровых установках для судов с химическим источником тепловой энергии или ядерным, осуществляется замкнутый цикл генерации водяного пара и многократный цикл преобразования его потенциальной энергии в механическую в паровой турбине, механической энергии паровой турбины – в электрическую в электрогенераторе, электрической электрогенератора – в механическую в электродвигателе, которая затем через понижающий редуктор используется для вращения винта, создающего пропульсивную энергию для движения судна.

Идея для торпеды

Многие специалисты считают, что подводные и надводные корабли с электродвижением, наиболее распространенные сегодня, в дальнейшем будут лишь совершенствоваться, особенно с учетом все более широкого применения винто-рулевых комплексов, при этом в будущем электродвижение на кораблях военно-морского флота во всех странах мира будет приобретать все больший размах, так как никакую другую энергетическую установку невозможно сделать менее шумной, чем установку с электродвигателем.

Возможность создания менее шумного и более эффективного судового двигателя прямой реакции без подвижных частей и многократного преобразования видов энергии впервые была высказана академиком А. Д. Сахаровым для торпеды: «…Я фантазировал, что можно разработать для такой торпеды прямоточный водопаровой атомный реактивный двигатель…»

Эта идея реализована в изобретенном бесконтурном, прямоточном паровом двигателе с ядерным источником тепловой энергии и может быть использована не только для торпеды, но и для подводных и надводных судов различного назначения.

Двигатель обеспечивает создание пропульсивной реактивной тяги без преобразования энергии одного вида в другой и без подвижных частей.

Он характеризуется простой конструкцией и содержит менее радиационно опасный упрощенный ядерный источник тепловой энергии – тепловыделяющую сборку (ТВС) с тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ).

В качестве рабочего тела для генерации пара и создания реактивной силы в прямоточном паровом двигателе используется только забортная вода, в которой движется судно и которая в рабочем цикле лишь один раз меняет свое физическое состояние, поступая по каналу в парогенератор в жидком состоянии, в парогенераторе испаряется, образуя пар высокого давления, совершающий максимально эффективное объемное расширение и, контактируя с забортной водой, находящейся в канале после парогенератора, конденсируется, возвращаясь снова в жидкое состояние.

Используемый в двигателе ядерный источник тепловой энергии резко упрощен по конструкции и при меньшей вырабатываемой мощности, чем используемые на судах атомные энергетические установки с атомным реактором, обеспечивает создание требуемой тяги с максимальной эффективностью, так как при его работе отсутствуют этапы многократного преобразования энергии из одного вида в другой и сопровождающие их потери, снижающие эффективность пропульсивной тяги.

Принцип работы

Двигатель содержит заборник воды, канал подачи воды в парогенератор и сам парогенератор, выполненные соосно и расположенные ниже ватерлинии судна.

Прямоточный паровой двигатель для судов выполнен в виде двух сообщающихся труб круглого или прямоугольного сечения, разделенных между собой плоской стенкой, у которой установлен ядерный источник тепла – тепловыделяющая сборка (ТВС) и которая является поверхностью, на которой давлением пара создается реактивная тяга, двигающая судно.

Забортная вода, поступающая через заборник по каналу в полость парогенератора, испаряясь тепловой энергией ядерного источника тепла, переходит в состояние насыщенного пара и затем конденсируется.

При движении судна через двигатель проходит скоростной поток воды, при этом генерируемый в парогенераторе пар визуально воспринимается как стоп-кадр.

Преимущества

В прямоточном паровом двигателе отсутствуют источники вибрации и шума для появления их в гидростатическом поле, окружающем судно, что снижает вероятность его обнаружения, что особенно важно для атомных подводных лодок.

Для разворота судна на месте не требуются получившие распространение винто-рулевые комплексы (ВРК) с погруженным гребным двигателем, установленные вне корпуса судна и увеличивающие гидросопротивление при основном ходе.

Изменение направления движения судна – задний ход (реверс) или разворот на месте – обеспечиваются поворотом рулевой насадки с приводом или перекрытием главного осевого канала и переключением потока воды в ответвления – дополнительные боковые каналы, обеспечивающие движение судна в требуемом направлении при отталкивании водой, выходящей из двигателя, от забортной воды, – что более эффективно, чем создание усилия вращением винта.

Атомные подводные лодки с прямоточным паровым двигателем получат дополнительные возможности скрытности и более эффективного маневрирования – изменения курса, разворота на месте, погружения, подъема или всплытия, недоступные при создании пропульсивной тяги винтом.

Экологические нюансы

Вода является замедлителем нейтронов, кроме того, масса ядерного топлива, содержащегося в ТВС двигателя, минимальна, при этом количество нейтронов при делении ядра, поступающих в воду, проходящую через проточную часть двигателя при движении судна, также минимальна, что обеспечивает низкую степень ее радиационного загрязнения.

Для речных и озерных судов, перемещающихся в ограниченном по объему водном бассейне (реки, озера), двигатель выполняется с одноконтурным ядерным источником тепла, полностью исключающим радиационное загрязнение проходящей через двигатель воды.

Увеличится полезный объем двигателя, уменьшится водоизмещение – объем воды, вытесняемый корпусом при его погружении по конструктивной ватерлинии, – и уменьшится осадка и массовое (весовое) водоизмещение, что позволит проходить участки с меньшей глубиной.

Эффективность двигателя нетрудно проверить на простейших моделях, имеющихся в НИИ и КБ, производящих работы по совершенствованию судовых энергетических установок.

Также читайте в номере № 09 (365) май 2019 года:

• За кулисы статистики

  Аварий меньше. Но за счет чего? Попробуем подвести итоги ОЗП вместе с Минэнерго
  …

• Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла

  Автором разработан новый тип двигателя, предназначенный для военных и гражданских судов.
  …

• Полвека на территории достижений

  Международная выставка «Электро» вот уже почти полвека демонстрирует своим посетителям лучшие достижения электротехнической отрасли и остается крупнейшим отраслевым выставочным проектом на постсоветском пространстве.
  …

• Совершенствование законодательного регулирования – в атомной энергетике – важнейшая составляющая «технологического прорыва»

  Все очевиднее, что Россия стала мировым лидером в области использования атомной энергии. Это подтвердил и состоявшийся 15‑16 апреля в Сочи XI Международный форум «Атомэкспо-2019».
  …

• Импортозамещение в действии: цель – обеспечить независимость

  В прошлом году ООО «Вега-ГАЗ» силами своих специалистов-монтажников выполняло работы на многочисленных объектах строительства и капитального ремонта единой системы газоснабжения.
  …



Смотрите и читайте нас в

• — Выберите область поиска —
• — Выберите область поиска —
• Искать в новостях
• Икать в газете
• Искать в каталоге

‘

Паровая машина — HiSoUR История культуры

Паровой автомобиль — автомобиль (автомобиль), работающий от парового двигателя. Паровой двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания (ЕЭК), где топливо сгорает от двигателя, в отличие от двигателя внутреннего сгорания (ICE), где топливо сгорает внутри двигателя. ЕЭК имеют более низкий тепловой КПД, но легче регулировать производство угарного газа.

Первый автомобиль с паровым двигателем предположительно был построен в 1672 году Фердинандом Вербисти, фламандским иезуитом в Китае. Автомобиль был игрушкой для китайского императора. Хотя устройство не предназначено для перевозки пассажиров и, следовательно, не совсем «автомобиль», устройство Verbiest, вероятно, станет первым в мире двигателем с двигателем. Первые настоящие экспериментальные паровые машины были построены в конце 18-го и 19-го веков, но только после того, как Ричард Тревитик разработал использование пара высокого давления, около 1800, мобильные двигатели стали практичным предложением. К 1850-м годам было бы целесообразно производить их коммерчески: паровые дорожные транспортные средства использовались для многих применений.

Развитию мешало неблагоприятное законодательство с 1830-х годов, а затем быстрое развитие технологии двигателей внутреннего сгорания в 1900-х годах, что привело к их коммерческой гибели. Относительно несколько автомобилей с паровым двигателем оставались в эксплуатации после Второй мировой войны. Многие из этих автомобилей были приобретены энтузиастами для сохранения.

Поиск возобновляемых источников энергии привел к случайному возрождению интереса к использованию паровой энергии для дорожных транспортных средств.

Технология
Паровой двигатель — двигатель внутреннего сгорания (ECE: топливо сжигается от двигателя), в отличие от двигателя внутреннего сгорания (ICE: топливо сжигается внутри двигателя). В то время как бензиновые двигатели ICE имеют эксплуатационный термический КПД от 15% до 30%, первые паровые паровые агрегаты способны обеспечить примерно половину этой эффективности. Значительным преимуществом ЕЭК является то, что топливная горелка может быть сконфигурирована для очень низких выбросов окиси углерода, оксидов азота и несгоревшего углерода в выхлопных газах, что позволяет избежать загрязнения.

Наибольшие технические проблемы для парового автомобиля были сосредоточены на его котле. Это значительная часть общей массы транспортного средства, что делает автомобиль тяжелым (двигатель с внутренним сгоранием не требует котла) и требует пристального внимания со стороны водителя, хотя даже автомобили 1900 года имели значительную автоматизацию для управления этим. Единственное ограничение — необходимость подачи питательной воды в котел. Это должно либо переноситься, либо часто пополняться, либо автомобиль должен быть оснащен конденсатором, дополнительным весом и неудобством.

Паровые и электромобили перегоняли бензиновые двигатели во многих штатах США до изобретения электрического стартера, поскольку автомобили внутреннего сгорания полагались на рукоятку для запуска двигателя, что было трудно и иногда опасно для использования, поскольку неправильный проворачивание может привести к обратному огню, способному разбить руку оператора. Электрические автомобили были в какой-то степени популярны, но имели небольшой диапазон и не могли быть заряжены на дороге, если батареи разрядились.

Ранние паровые машины, после достижения рабочего давления, можно было мгновенно отключить с большим ускорением; но они обычно занимают несколько минут, чтобы начать с холода, плюс время, чтобы заставить рабочую температуру работать. Чтобы преодолеть это, разработка была направлена ​​на флеш-котлы, которые нагревают намного меньшее количество воды, чтобы запустить транспортное средство, а в случае автомобилей Doble — дизельные горелки с искровым зажиганием.

Паровой автомобиль имеет преимущества перед автомобилями с внутренним сгоранием, хотя большинство из них сейчас менее важны, чем в начале 20-го века. Двигатель (исключая котел) меньше и легче двигателя внутреннего сгорания. Он также лучше подходит для характеристик скорости и крутящего момента оси, что позволяет избежать необходимости тяжелой и сложной передачи, необходимой для двигателя внутреннего сгорания. Автомобиль также тише, даже без глушителя.

Паровой двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания. Поэтому он отличается от внутреннего сгорания одним из-за того, что топливо сгорает из реального двигателя. На автомобилях с этим типом тяги сердце тяговой системы — парогенератор (или бойлер), задачей которого является создание пара, необходимого для перемещения двигателя. Пар генерируется теплом, образующимся при сжигании топлива, которое происходит в горелке. Для того чтобы двигатель мог производить движение, пар должен генерироваться при определенных рабочих условиях (то есть при определенном давлении) и в достаточных количествах. После производства пар под давлением отправляется на фактический двигатель, где он генерирует механическую энергию благодаря перемещению поршней. В качестве термодинамического цикла паровой двигатель описывает цикл Ренкина.

На паровых машинах начала 20-го века котел был самым важным компонентом автомобиля. Этот вес был выше, чем у коробки передач и группы сцепления двигателей внутреннего сгорания. Фактически, благодаря большому крутящему моменту, который был предусмотрен во всех режимах, паровой двигатель был подключен непосредственно к ведущим колесам без использования двух упомянутых механических компонентов. Автомобили с таким типом тяги, как только рабочее давление было достигнуто, могли фактически начаться со значительным ускорением, поскольку энергия была сохранена в котле благодаря пару, и поэтому мощность была полностью готова в любое время и в любом режиме , Кроме того, большие охлаждающие вентиляторы, связанные с паровым двигателем, также весили больше, чем коробка передач и трение автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Таким образом, в целом этот больший вес отменил преимущество, заключающееся в том, что паровой двигатель должен работать без коробки передач (когда двигатель был неподвижен, двигатель был неподвижным, и поэтому он не терял энергию с вращением в нейтральном положении). Из верхней массы он также обеспечивал, чтобы паровые машины, как правило, были тяжелее, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания, и поэтому их проводимость требовала большего внимания со стороны водителя.

Другим важным ограничением парового двигателя моделей начала 20-го века было подача воды в котел. В то время, по сути, упомянутую жидкость пришлось транспортировать и добавлять часто, потому что автомобили, выпущенные до начала двадцатого века, сбросили пар в атмосферу. Чтобы избежать этих частых пополнений, на следующих моделях был установлен конденсатор, т. Е. Дополнительный довольно громоздкий тяжелый аппарат, который также вызвал множество недостатков, целью которых было конденсацию и рециркуляцию выработанного пара. Конденсатор выглядел как радиатор для автомобилей внутреннего сгорания, но, по сравнению с ним, имел большие размеры, связанные с содержанием теплоносителя; последнее, по сути, должно было быть — как и больше — еще быстрее. В дополнение к очень большому объему конденсатор должен был подвергаться воздействию воздуха из-за значительного вычитания тепла, которое должно было быть реализовано. То же самое не требовалось для реального двигателя, который также из-за его ограниченного размера и того факта, что он был соединен с простыми трубами с котлом и конденсатором, вместо этого был помещен в наиболее удобное положение для управления ведущими колесами. например, под полом.

Однако, помимо упомянутых, для паровых машин начала ХХ века возникла еще одна серьезная проблема: время, необходимое для достижения условий эксплуатации. Фактически, потребовалось больше минуты, чтобы получить их и запустить двигатель. Чтобы решить это ограничение, на моделях, выпущенных позднее, был разработан тип котла, где время достижения рабочей температуры было намного короче, чем у традиционного, поскольку в нем было нагрето небольшое количество воды. Последний обеспечил двигателю достаточную энергию для запуска транспортного средства до того, как все количество жидкости было нагрето. В последнее время на паровых автомобилях Doble была также система зажигания горелки, работающая на дизельном топливе и которая еще больше ускорила эту фазу.

Однако паровой двигатель имел много преимуществ. Двигатель (исключая котел) был фактически намного меньше и легче двигателя внутреннего сгорания. Он также лучше подходит для работы на более высокой скорости и требует более простой передачи, чем требуется автомобилю с двигателем внутреннего сгорания, поскольку, как уже упоминалось, коробка передач и муфта отсутствуют. Автомобиль был намного тише даже без глушителя (на самом деле в двигателе не было «взрывов»). Другим несомненным преимуществом парового двигателя, помимо его бесшумности, было то, что в этом двигателе сгорание было непрерывным. Поэтому горелка может быть сконфигурирована таким образом, чтобы обеспечить оптимальное сгорание, минимизирующее загрязнение атмосферы, благодаря низким выбросам окиси углерода, оксидов азота и углеводородов в выхлопных газах.

история

Ранняя история
Французский изобретатель Николас-Джозеф Кугнот построил первый рабочий самоходный наземный механический корабль. Существует необоснованная история о том, что у пары йоркширменов, инженера Роберта Фурнесса и его двоюродного брата, доктора Джеймса Эшворта была паровая карета, работающая в 1788 году, после того как ему был предоставлен британский патент №674 от 1788 года. Иллюстрация этого даже появилась в Книга Херги «Тинтин раконте л’Истор де л’Армомобиль» (Casterman, 1953). Первой обоснованной паровой машиной для личного пользования был Иосиф Божек в 1815 году. За ним последовали Томас Бланшар из Массачусетса в 1825 году. Прошло более тридцати лет, прежде чем с 1859 года начался шквал паровых машин с Dugeon, Roper и Spenser из США, Томс Рикетт, Остин, Кэтли и Айрес из Англии, а Иннокенцо Манзетти из Италии — самое раннее. Другие последовали за первым канадцем, Генри Тейлором в 1867 году, Амеде Болле и Луи Леженом из Франции в 1878 году и Рене Тури из Швейцарии в 1879 году.

В 1880-х годах появились первые производители крупного масштаба, особенно во Франции, первым из которых был Болле (1878), затем Де Дион-Бутон (1883), Уитни из Восточного Бостона (1885), Рэнсом Э. Олдс (1886), Серполет (1887) и Пежо (1889).

Этот ранний период также видел первое возвращение автомобиля в 1867 году и первый автомобиль с возвращением в тот же год — и Фрэнсис Кертис из Ньюберипорта, штат Массачусетс.

Коммерческое производство 1890-х годов
В 1890-х годах преобладали многочисленные компании-производители автомобилей. Двигатель внутреннего сгорания находился в зачаточном состоянии, тогда как мощность пара была хорошо установлена. Электрические автомобили стали доступны, но пострадали от их неспособности путешествовать на большие расстояния.

Большинство производителей автомобилей с паровым двигателем из этого периода были из Соединенных Штатов. Наиболее примечательными из них были Кларк с 1895 по 1909 год, Локомобиль с 1899 по 1903 год, когда он переключился на газолиновые двигатели, и Стэнли с 1897 по 1924 год. Помимо Англии и Франции, другие страны также предпринимали попытки создать паровые машины: Cederholm of Швеция (1892 г.), Бельвег (1898-1905 гг.), Шёше (1895 г.) и Герберт Томсон из Австралии (1896-1901)

Из всех новых производителей с 1890-х годов только четыре продолжали выпускать паровые машины после 1910 года. Это были Стэнли (до 1924 года) и Уэверли (до 1916 года) из Соединенных Штатов, Бвард Франции (до 1914 года) и Миссе Бельгии ( до 1926 года).

Объем производства 1900-1913 гг.
В период с 1898 по 1905 год образовалось большое количество новых компаний. Паровые автомобили превосходили другие виды движений среди самых ранних автомобилей. В США в 1902 году 485 из 909 новых регистраций автомобилей были пароходами. С 1899 года у Mobile было десять филиалов и 58 дилеров по США. Центром производства пароходов в США была Новая Англия, где находилось 38 из 84 производителей. Примеры включают Белый (Кливленд), Затмение (Истон, Массачусетс), Котта (Ланарк, Иллинойс), Крауч (Нью-Брайтон, Пенсильвания), Худ (Данверс, Массачусетс, длился всего один месяц), Киддер (Нью-Хейвен, Коннектикут), Век (Сиракузы, Нью-Йорк), и Скин (Льюистон, штат Мэн, компания построила все, кроме шин). К 1903 году 43 из них исчезли, и к концу 1910 года из тех компаний, которые были начаты в течение десятилетия, оставались белые, которые продолжались до 1911 года, Конрад, который длился до 1924 года, Тернер-Миссе Англии, который продолжался до 1913 года, Моррисс 1912, Добле до 1930 года, Резерфорд до 1912 года и Пирсон-Кокс до 1916 года.

Массовое производство в сборе Генри Форда резко сократило стоимость владения обычным автомобилем, также было сильным фактором в кончине парового автомобиля, поскольку модель T была дешевой и надежной. Кроме того, во время «расцвета» паровых машин двигатель внутреннего сгорания добивался устойчивого повышения эффективности, сопоставляя, а затем превосходя эффективность парового двигателя при учете веса котла.

Снижение с 1914 по 1939 год
С введением электрического стартера двигатель внутреннего сгорания стал более популярным, чем пар, но двигатель внутреннего сгорания не всегда превосходил показатели производительности, дальности, экономии топлива и выбросов. Некоторые паровые энтузиасты чувствуют, что пар не получил своей доли внимания в области эффективности автомобилей.

Помимо Брукс Канады, все производители паровых автомобилей, которые начались между 1916 и 1926 годами, были в Соединенных Штатах. Выносливость (1924-1925) была последним производителем паровых автомобилей для начала операций. American / Derr продолжал модернизировать производственные автомобили различных марок с паровыми двигателями, а Doble был последним производителем паровых автомобилей. Они прекратили свою деятельность в 1930 году.

Возрождение — энтузиасты, загрязнение воздуха и топливные кризисы
С 1940-х годов были построены различные паровые машины, как правило, энтузиастами. Среди упомянутых были Чарльз Кин, 1950 Ford Conversion, Уильямс Уильямса, Форрест R Детрик 1957 Detrick S-101 прототип, и Гарри Петерсон Стэнли приводил Питерсона в действие. Детрик был построен Детриком, Уильямом Херлингом и Ли Гаеком, который проектировал двигатель на основе Стэнли.

Чарльз Кин начал строительство парового автомобиля в 1940 году с намерением возобновить производство паровых автомобилей. Семья Кина имела долгую историю участия в парах, которые возвращались к прадедушке в 1830-х годах, которые помогали строить ранние паровозы. Его первый автомобиль, Plymouth Coupe, использовал двигатель Стэнли. В 1948 и 1949 годах Кин использовал Абнера Добле для создания более мощного парового двигателя, v4. Он использовал это в спортивной машине L Dawri Victress S4. Обе эти машины все еще существуют. Кин умер в 1969 году, прежде чем завершить дальнейшую машину. В то время его бумаги и образцы были уничтожены.

В 1950-х годах единственным производителем для исследования паровых автомобилей был Paxton. Абнер Добль разработал двигатель Doble Ultimax для парового автомобиля Paxton Phoenix, построенный подразделением компании Paxton Engineering McCulloch Motors Corporation, Лос-Анджелес. Устойчивая максимальная мощность двигателя составляла 120 л.с. (89 кВт). Ford Coupe использовался как испытательный стенд для двигателя. Проект был в конечном итоге сброшен в 1954 году.

В 1957 году Williams Engine Company Incorporated of Ambler начала предлагать конверсии паровых двигателей для существующих серийных автомобилей. Когда загрязнение воздуха стало серьезной проблемой для Калифорнии в середине 1960-х годов, государство поощрило проведение расследования использования паровых автомобилей. Топливные кризисы начала 1970-х годов вызвали дальнейшую работу. Ничего из этого не привело к обновлению производства паровых автомобилей.

Паровые машины остаются областью энтузиастов, случайными экспериментами производителей и теми, кто хочет установить данные о скорости движения на суше.

Влияние калифорнийского законодательства
В 1967 году Калифорния создала Калифорнийский совет по воздушным ресурсам и приступила к осуществлению законодательства, которое резко сократило выбросы выхлопных газов. Это вызвало возобновление интереса к альтернативным видам топлива для автотранспортных средств и возрождение интереса к паровым автомобилям в штате.

Идея иметь патрульные машины, оснащенные паровыми двигателями, была связана с неофициальной встречей в марте 1968 года членов Комитета по сбору электроэнергии в Калифорнии. В обсуждении, Карстен Виг, адвокат, приложенный к Комитету, предложил, чтобы шесть автомобилей были оснащены паровыми двигателями для тестирования начальниками полиции округа Калифорнии. Законопроект был принят законопроектом для финансирования судебного разбирательства.

В 1969 году Калифорнийский дорожный патруль инициировал проект под инспектором Дэвида Сьюэя, чтобы исследовать возможность использования автомобилей с паровым двигателем. Первоначально General Motors согласилась выплатить выбранному поставщику 20 000 долларов США за счет разработки механизма цикла Rankine и до 100 000 долларов США для оснащения шести Oldsmobile Delmont 88s в качестве оперативных патрульных автомобилей. Эта сделка провалилась, потому что производители двигателей Rankine отказались от предложения General Motors.

План был пересмотрен, и два 1969 Dodge Polaras должны были быть модернизированы с паровыми двигателями для тестирования. Один автомобиль должен был быть модифицирован Доном Джонсоном из Thermodynamic Systems Inc., а другой — промышленником Уильямом Пиром Лиром Моторсом, Incorporated. В то время законодательная власть штата Калифорния вводила строгие правила регулирования загрязнения для автомобилей, и председатель Комитета по транспорту Ассамблеи Джон Фрэнсис Форан поддерживал эту идею. В этом году Комитет также предложил провести испытания четырех паровых автобусов в районе залива Сан-Франциско.

Вместо «Полары» Термодинамические системы (позже называемые General Steam Corp) получили позднюю модель Oldsmobile Delmont 88. Лиру дали Polara, но он, похоже, не был построен. Обеим фирмам было предоставлено 6 месяцев для завершения своих проектов, когда Лир должен был завершиться 1 августа 1969 года. Ни один автомобиль не был завершен к установленному сроку, а в ноябре 1969 года Лиру сообщили, что автомобиль будет готов через 3 месяца. Единственным известным модификатором Лира был Chevrolet Monte Carlo, не имеющий отношения к проекту. Что касается проекта, он, похоже, никогда не был завершен, и Лир вытащил к декабрю.

В 1969 году Национальное управление по контролю за загрязнением воздуха объявило конкурс на заключение контракта на разработку практичного парового двигателя для пассажирских автомобилей. Вступили пять фирм. Они были консорциумом Плановой исследовательской корпорации и STP Corporation; Мемориальный институт Баттель, Колумбус, Огайо; Continental Motors Corporation, Детройт; Воевал Авиационная дивизия Линг-Темко-Вьют, Даллас; и Thermo Electron Corporation, Уолтем, штат Массачусетс.

В 1969 году General Motors представила два экспериментальных паровых автомобиля. Один из них был SE 124 на базе переделанного Chevrolet Chevelle, а другой был обозначен SE 101 на основе Гран-при Pontiac. В SE 124 был установлен стандартный бензиновый двигатель с паровым двигателем V4 мощностью 50 л.с. с использованием патентов 1920 Doble; SE 101 был оснащен паровым двигателем мощностью 160 л.с., разработанным GM Engineering. Мощность передавалась через автоматическую коробку передач Toric. Результаты оказались разочаровывающими. Паровой двигатель был тяжелым и взвешен на 300 кг больше, чем стандартный V8, и дал примерно половину мощности.

В октябре 1969 года Массачусетский технологический институт и Калифорнийский технологический институт поставили задачу провести гонку в августе 1970 года из Кембриджа, штат Массачусетс, в Пасадена, штат Калифорния, для любого колледжа, который хотел участвовать. Гонка была открыта для электрического, мощность турбин и двигатели внутреннего сгорания: двигатели с жидким топливом, газовые двигатели и гибриды. В гонку вошли два паровых автомобиля. Калифорнийский университет, модифицированный в Сан-Диего AMC Javelin и Worcester Polytechnic Institute, преобразованный в 1970 Chevrolet Chevelle, назвал чайный чайник. Оба бросили на второй день гонки.

Калифорнийская Ассамблея приняла законодательство в 1972 году, чтобы договориться с двумя компаниями о разработке паровых автомобилей. Это были Аиржетская жидкая ракетная компания Сакраменто и паросиловых систем Сан-Диего. Aerojet установил паровую турбину в Chevrolet Vega, в то время как Steam Power Systems построили Dutcher, автомобиль, названный в честь основателя компании Корнелиуса Датчера. Оба автомобиля были испытаны к 1974 году, но ни одна машина не вошла в производство. Dutcher выставлен в Музее автомобильной промышленности Петерсена в Лос-Анджелесе.

Современные паровые машины
После десятилетий исчезновения с рынка автомобили с таким типом тяги появились на этапе прототипа во второй половине 20-го века. Паровой двигатель, по сути, изготовлен с использованием современных технологий, обладает многими характеристиками, которые могли бы сделать его действительным в качестве альтернативной двигательной установки.

Технический прогресс
Главная новинка современных паровых двигателей, по сравнению с традициями начала ХХ века, заключается в уменьшении веса компонентов, составляющих силовую систему. Благодаря технологическому прогрессу действительно удалось сделать размеры парогенератора и конденсатора скромными. Это было достигнуто за счет резкого уменьшения массы рабочей жидкости (воды), увеличения поверхности теплообмена и повышения эффективности генератора. Современное оборудование позволяет легко регулировать сжигание и подачу воды. Как следствие, можно получить пар в очень точных условиях эксплуатации (другими словами, его можно получить при очень точной температуре и давлении). Системы обнаружения приборов также могут ускорить адаптацию рабочих параметров к оптимальным, которые также связаны, в частности, с условиями движения. С развитием технологии этот тип двигателя больше не зависит от проблемы времени, необходимого для запуска, что фактически стало несколько секунд.

Паровой двигатель технически намного свободен от характеристик используемого топлива, чем для внутреннего сгорания. Непрерывное горение (а не «взрыв»), контролируемое и проводимое оптимальным образом, помимо минимизации загрязнения, также позволяет использовать различные экологически чистые виды топлива с действующими нормами борьбы с загрязнением (например, сырые растительные масла, спирты, так далее.) . Кроме того, по сравнению с двигателями внутреннего сгорания паровые двигатели обеспечивают более высокий выход и не требуют, как уже упоминалось, сложной передачи. Когда автомобиль неподвижен, например, на светофоре, котел работает в режиме «stand-by» (т.е. в условиях поддержания температуры и давления пара), и двигатель неподвижен; по этой причине двигатель, в отличие от двигателя внутреннего сгорания, потребляет очень мало энергии и не производит шума.

Фактически, в современных паровых двигателях уже нет «бойлера» в общем смысле этого слова: парогенератор состоит из серии испарителей, состоящих из очень тонких пучков труб или других устройств с очень высокой поверхностью которые содержат очень мало воды. Вода и пар содержатся в герметично замкнутом контуре, и поэтому минимальная дозаправка рабочей жидкости не требуется. Как и во всех замкнутых цепях, используемая жидкость является чистым техническим продуктом, и хотя это вода, это не обычная вода, она фактически очищается, деминерализуется и дегазируется.

Поскольку использование специальных материалов широко используется в современных паровых двигателях, использование обычных смазочных материалов на масляной основе оказывается бесполезным. Их смазочная функция фактически выполнена превосходным образом самой рабочей жидкостью как в виде воды, так и в виде пара. В паровом двигателе минеральное смазочное масло в прошлом было основной причиной повреждения, ненадежности и неисправностей. Фактически, после эмульгирования водой и паром он контактировал с горячими поверхностями и быстро карбонизировался. Углеродные остатки и желатиновые эмульсии, осажденные на поверхности обмена, повреждали передачу тепла и забивали конденсаторные трубки, заставляя их проводить непрерывные и дорогостоящие операции по техническому обслуживанию, в результате чего управление было дорогостоящим и ненадежным.

Автомобили Indy
И Джонсон, и Лир планировали построить паровые автомобили для Indy 500, Johnson сначала в начале 1960-х годов, когда с Controlled Steam Dynamics и в 1968 году с Thermodynamic Systems and Lear в 1969 году. Третий автомобиль для гоночных автомобилей рассматривался консорциумом планирования Исследовательской корпорации и Энди Гранателли из STP Corporation. Лир приступил к идее и построил автомобиль, но у него не хватало средств, пытаясь развить двигатель. Предполагается, что автомобиль находится в Национальном музее автомобильных и грузовых автомобилей Соединенных Штатов в Оберне, штат Индиана. Джонсон также отметил, что он работает на паровом вертолете.

Уильям Д. Томпсон, 69-летний отставной инженер Сан-Диего Сан-Диего, также объявил, что он планирует ввести гоночный автомобиль с паровым двигателем. Томпсон работал над роскошным автомобилем с паровым двигателем стоимостью 35 000 долларов, и он намеревался использовать двигатель автомобиля в гоночном автомобиле. Он утверждал, что у него было почти 250 заказов на его машины. Для сравнения, Rolls Royces стоил около 17 000 долларов в то время.

Дональд Хили
Когда Лир вытащил попытку сделать паровую машину, Дональд Хейли решил сделать базовую технологию паровых машин более подходящей для Стэнли или Добле и нацеленную на энтузиастов. Он планировал создать автомобиль к 1971 году.

Ted Pritchard Falcon
Эдвард Притчард создал паровой 1963 модель Ford Falcon в 1972 году. Он был оценен федеральным правительством Австралии и также был доставлен в Соединенные Штаты в рекламных целях.

Паровая машина Saab и Ranotor
В результате нефтяного кризиса 1973 года SAAB начал проект в 1974 году под кодовым названием ULF (сокращение от utan luftföroreningar, шведский для без загрязнения воздуха)) во главе с доктором Ове Плателлом, который сделал прототип парового автомобиля. В двигателе использовался электронно управляемый 28-фунтовый многопараллельный парогенератор с 1-миллиметровым насосно-компрессорным трубопроводом и 16 галлонов в час, который предназначен для производства непрерывной мощности мощностью 160 л. с. (119 кВт) и был примерно таким же размер как стандартная автомобильная батарея. Длительное время запуска избегалось с помощью сжатого и накапливаемого воздуха, когда автомобиль работал, чтобы привести в действие автомобиль при запуске до тех пор, пока не будет создано достаточное давление пара. В двигателе использовался конический поворотный клапан из чистого нитрида бора. Для сохранения воды использовалась герметичная система водоснабжения.

Pelland Steamer
В 1974 году британский дизайнер Питер Пелландин выпустил первый Pelland Steamer для контракта с правительством Южной Австралии. Он имел стекловолоконное монококовое шасси (основанное на Pelland Sports с внутренним сгоранием) и использовал двухцилиндровый двухтактный составной двигатель. Он был сохранен в Национальном моторном музее в Бердвуде, Южная Австралия.

В 1977 году был построен паровой автомобиль Pelland Mk II, на этот раз Pelland Engineering в Великобритании. Он имел трехцилиндровый двигатель двойного действия в конфигурации с широкой стрелкой, установленный в трубчатом стальном шасси с корпусом кевлара, при этом общий вес составлял всего 1050 фунтов (476 кг). Несложный и надежный, паровой двигатель, как утверждается, обеспечивал бесперебойную и эффективную работу. Он имел огромный крутящий момент (1,100 фут / фунт или 1500 Нм) при нулевых оборотах двигателя и мог ускоряться от 0 до 60 миль в час (от 0 до 97 км / ч) менее чем за 8 секунд.

Пелландин сделал несколько попыток сломать рекорд скорости земли для мощности пара, но был сорван техническими проблемами. [Указать] Пелландин вернулся в Австралию в 1990-х годах, где продолжал развивать Пароход. Последняя версия — Mark IV.

Enginion Steamcell
С 1996 года подразделение R & D группы Volkswagen под названием Enginion AG разрабатывало систему под названием ZEE (Zero Emission Engine). Он производил пар почти мгновенно без открытого пламени и занимал 30 секунд, чтобы достичь максимальной мощности от холодного старта. Их третий прототип, EZEE03, был трехцилиндровым агрегатом, предназначенным для установки в автомобиль Škoda Fabia. EZEE03 был описан как имеющий двухтактный двигатель (то есть односторонний) мощностью 1000 куб. См (61 куб. Дюйм), мощностью до 220 л.с. (164 кВт) (500 Нм или 369 футов). [dead link] Выхлопные выбросы, как говорили, намного ниже стандарта SULEV. У него был безмасляный двигатель с керамическими облицовками цилиндров, в качестве смазки использовался вместо масла вместо масла. Тем не менее, Enginion обнаружил, что рынок не был готов к паровым автомобилям, поэтому они решили вместо этого разработать генератор / систему отопления Steamcell на основе аналогичной технологии.

Созданные прототипы
После энергетического кризиса 1973 года Saab разработал проект, начатый в следующем году под руководством Ove Platell, который был направлен на строительство парового двигателя. Был построен прототип, в котором был котел, состоящий из многопараллельной схемы тонких трубок с внутренним диаметром около одного миллиметра. Этот парогенератор производил мощность 250 л.с. и был размером с автомобильную батарею. Для обеспечения возможности запуска прототипа была предоставлена ​​вспомогательная система подачи сжатого воздуха. Паровой двигатель этого автомобиля был оснащен девятью цилиндрами.

В период с 1973 по 1974 год британский дизайнер Питер Пелландин в Австралии выпустил бренд Pellandini Cars — свою первую паровую машину. Проект был результатом контракта с правительством Южной Австралии. Шасси и монокок транспортного средства были изготовлены из стекловолокна, в то время как механика была основана на модели Morris 1100 и Mini. В 1977 году Пелландин, вернувшись домой, построил второй паровой двигатель Paleand Mark II Steam Car, на этот раз с брендом Pelland Engineering. Двигатель этого последнего прототипа, который имел конфигурацию W, был трехцилиндровым двигателем двойного действия.

В девяностые годы двадцатого века подразделение группы Volkswagen, работающее в области исследований и разработок Enginion AG, разработало и построило паровой двигатель под названием «ZEE» (акроним для «двигателя с нулевыми выбросами», то есть «двигатель с нулевыми выбросами» «»), который произвел 220 л.с. мощности. Этот двигатель доставлял пар почти мгновенно без использования свободного пламени и не нуждался в смазочных маслах, поскольку для этого использовался сам пар. Гильзы цилиндров были изготовлены из керамического материала. двигатель также характеризовался очень низкими выбросами загрязняющих веществ и более высокой эффективностью, чем обычные двигатели внутреннего сгорания. Однако Enginion AG поняла, что рынок не готов к использованию в паровых двигателях, и предпочли продолжить разработку двигателя «Steamcell», т. е. генератор энергии и тепла (когенерация), основанный на аналогичном принципе.] Фактически, компания не смогла убедить любую компанию в массовом производстве собственного парового двигателя.

В начале 21-го века Гарри Шёлл экспериментировал с паровым двигателем Cyclone. Этот двигатель, способный начинать с холода примерно за десять секунд и достигать полной скорости примерно за одну минуту, характеризуется особенно низкими выбросами загрязняющих веществ. Двигатель Cyclone, который был выпущен в рамках «Cyclone Power Technologies», имеет выход 46% и имеет центробежную камеру сгорания, отсюда и название.

25 августа 2009 года британская Steam Car Challenge обыграла рекорд скорости наземной скорости, действующий для паровых машин.Эта запись длилась с 1906 года, когда она была зарегистрирована, как уже упоминалось, Стэнли Ракет. Новый рекорд, который был 225.055 км / ч, был построен на базе ВВС Эдвардс в пустыне Мохаве в Калифорнии. Автомобиль управлялся Чарльзом Бернеттом III. Учитывая, что эти приматы приземной скорости, было получена с учетом 219 037 км / ч первого прохода и 243 148 км / ч второй. В тот же день запись была подтверждена FIA. На следующий день Дон Уэльс, племянник Малкольма Кэмпбелла, предпринял новую попытку с тем же автомобилем, достигшим рекордной средней скорости 238,679 км / ч. Запись была снова избита по двум последовательным отклонениям, рассчитанным, на этот раз,на расстоянии одного километра. Эта запись также была записана FIA.

ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (parovoy dvigatel’) in English Translation

Паровой двигатель.

A steam engine.

Или паровой двигатель.

Or a steam engine.

Примерами таких технологий являются паровой двигатель электричество внутреннее сгорание и информационные технологии.

Examples include the steam engine electricity internal combustion and information technologies.

Разработал первый легкий паровой двигатель и быстрые торпедные катера.

Developed the first light steam engine and fast torpedo boats.

Паровой двигатель Ньюкомена использовал вакуум вместо давления чтобы управлять поршнем.

The Newcomen steam engine used vacuum instead of pressure to drive a piston.

People also translate

первый паровой двигатель

паровой баней

паровой турбины

паровой котел

паровой клапан

дизельный двигатель

Джеймс Уатт и паровой двигатель.

James Watt and the steam engine.

На судне был паровой двигатель.

It was a steam engine on a ship.

На Александровской бумагопрядильной мануфактуре установлен первый в С.- Петербурге паровой двигатель.

St. Petersburg’s first steam engine was installed at the Cotton Mill.

Я как Джон Генри когда он уделал паровой двигатель.

I’m like John Henry when he beat the steam engine.

Итак кто изобрел паровой двигатель?

So who invented the steam engine?

двигатель работает

двигатель может

базовый двигатель

барабанный двигатель

Эта нация подарила миру телевидение паровой двигатель гольф виски

пенициллин и конечно батончики Mars в кляре.

This nation brought the world television the steam engine golf whisky

penicillin and of course the deep fried Mars bar.

Например более эффективный паровой двигатель позволил сделать более дешевой перевозку товаров и людей

что способствовало промышленной революции.

For example a more efficient steam engine allowed the cheaper transport of goods

and people that contributed to the Industrial Revolution.

Самолет использовал очень компактный высокоскоростной циркуляционный паровой двигатель в связи с изобретением которого Феликс дю Тампль

подал заявку на патент 28 апреля 1876 года.

The aircraft used a very compact high-speed circulation steam engine for which Félix du Temple applied for a patent

on 28 April 1876.

Поскольку паровой двигатель еще не был известен в то время

Вербст использовал принцип эолипила.

Since the steam engine was still not known at that time

Verbiest used the principle of an aeolipile.

Ладно в 17- м веке народ работал

на ткацких станках знаешь да не знали о том что скоро появится паровой двигатель.

Okay the people working the weaving

machines in the 17th century they didn’t see the steam engine coming.

Церр Александр Андреевич студент КарГТУ автор проекта: « Паровой двигатель отрицательного давления ».

Cer Alexandr Andreyevich students of KSTU the author of the project:«The steam engine of negative pressure».

В 1820 году Джеймс ушел из школы и стал работать в мастерской отца Джимми Паттерсона

где в возрасте 17 лет он сделал свой первый паровой двигатель.

In 1820 he left the High School and again made great use of his father’s workshop

where at the age of 17 he made his first steam engine.

В 1864 году фрегат совершил плавание в Великобританию где на него был установлен паровой двигатель и наиболее современное оборудование включая электрическое освещение.

The frigate sailed to England in 1864 where she had steam engines and state of the art machinery installed including electrical lighting.

Автомобиль должен был использовать паровой двигатель работающий на делении урана аналогично тем которые используются на атомных подводных лодках.

The car was to use a steam engine powered by uranium fission similar to those found in nuclear submarines.

А вы знаете

что Ричард Тревитик отправился как-то в бар. .. Они сконструировали паровой двигатель нагнали давление пошли в бар всей честной компанией

и убились там в хлам.

And do you know that Richard Trevithick went into a pub one night and- this is true-

they built a steam engine and they got it up to pressure and they went into a pub

the whole gang of them and got absolutely slaughtered.

Многие величайшие изобретения человечества— колесо бумага

печатный станок паровой двигатель телефон самолет Интернет— стали результатом стремления людей двигаться быстрее и активнее общаться друг с другом.

Travelling faster and communicating better were the aspirations behind many of the greatest human inventions: the wheel paper

the printing press the steam engine the telephone the airplane the Internet.

Первая революция была когда был создан паровой двигатель второе-

электричество третье- эра интернета а сейчас четвертое- цифровизация все переходит в цифру.

The first revolution was when the steam engine was created

the second- electricity the third- the era of the Internet and now the fourth- digitization everything goes into the figure.

Транспортное средство передвигалось со скоростью 7 миль в час во время испытаний но считалось что окончательная версия будет достигать 15-

20 миль в час и будет превосходить паровой двигатель по скорости.

The vehicle travelled at 7 miles an hour during the trials but it was thought that a final version would reach 15

to 20 miles per hour and would outrun a steam engine.

В течение следующих нескольких лет Фитч и Фойгт работали над созданием лучших проектов а в июне 1790 установили на корме судна длиной 60 футов(

18 метров) паровой двигатель приводивший в движение весла

которые повторяли гребные движения ног утки.

During the next few years Fitch and Voigt worked to develop better designs and in June 1790 launched a 60-foot(18 m)

boat powered by a steam engine driving several stern-mounted oars.

Он установил мировой рекорд скорости для паровых двигателей в далеком 1938.

It set the world speed record for a steam engine back in 1938.

Паровые двигатели.

Steam engines.

Проживая в Кентукки Фитч продолжал работать над созданием парового двигателя.

While living in Kentucky Fitch continued to work on steam engine ideas.

Бумаги паровых двигателей.

Paper steam engines.

Я могу запустить что угодно- от парового двигателя до ТАРДИС.

I can start anything from a steam engine to a TARDIS.

Уголь использовался для отопления и для работы паровых двигателей.

The coal was used to heat homes and hospitals and to power steam engines.

Проект прототипа парового двигателя 1

В конце вчерашней записи в блоге мы упомянули о наших достижениях в области современного парового двигателя. Это часть нашей краткосрочной программы развития (и часть Предложения 2011 г. ) по обновлению наших Power Cubes и инфраструктуры LifeTrac до современной паровой энергии. Вчера мы встретились с Робертом Томасом, одним из тех редких людей, которые строят паровые и бензиновые двигатели для развлечения. Он построил эту копию парового трактора (23 л.с.) более крупного сельскохозяйственного тягового двигателя 1920-х годов полностью с нуля, в том числе построил паровой двигатель из толстостенной трубы и вырезал шестерни:

Паровой трактор — 23 л.с. от Марчина Якубовски на Vimeo.

Мы начали сеанс проектирования. Наши вчерашние выводы заключаются в том, чтобы создать экспериментальный прототип современного парового двигателя с использованием Arduino для обеспечения электронного впрыска пара. Это аналог электронного впрыска топлива в автомобилях. Концепция выглядит так. и можете загрузить эту концептуальную схему в Dia здесь для совместной работы над проектом:

Это одноцилиндровый прямоточный паровой двигатель с диаметром цилиндра 4 дюйма. Впускной порт представляет собой электромагнитный клапан, управляемый Arduino, с датчиком на маховике, обеспечивающим синхронизацию. Стоимость материалов не превышает 200 долларов.

Конструкция нашего экспериментального двигателя сравнима с газовыми двигателями начала 1900-х годов. На самом деле, мы были весьма впечатлены ими, когда увидели их на выставке пара и газа в Северо-Западном Миссури на прошлой неделе. Это простые одноцилиндровые бензиновые двигатели с водяным охлаждением и радиатором, которые запускаются только тогда, когда это необходимо, то есть на холостом ходу они запускаются каждые несколько секунд. Для тех, кто живет вне сети — это идеальное решение для газового устройства, которое может работать весь день примерно на галлоне газа. Кто-нибудь знает их более конкретные нормы расхода газа. Вот пример одного из них — в 4-секундном клипе двигатель запустился только один раз, если вы слушаете и смотрите, как двигается впускной клапан:

Удачный двигатель от Марчина Якубовски на Vimeo.

Вот базовая схема случайного совпадения:

Наша концепция значительно упрощает конструкцию. Сократите конструкцию до цилиндра с маховиком, заменив механическую синхронизирующую связь на впрыск пара, управляемый Arduino. Это не может быть проще. Люди, похоже, у нас есть рабочий дизайн двигателя, сделанный своими руками.

Нерешенные вопросы — особенно для сотрудников Arduino — это:

1. Датчик положения какого типа лучше всего подходит для измерения времени в этом приложении?
2. Каково максимальное число оборотов в минуту, которое допускает петля обратной связи датчика Arduino?
3. Каковы максимальные обороты, которые допускает соленоид?

Мы стремимся к тому, чтобы паровой двигатель работал по принципу «наугад», без подачи пара при каждом ходе. Это решает проблемы с циклической скоростью электромагнитного клапана. Конфигурация «попадание и промах» — это устройство с низким числом оборотов в минуту, например, 300 оборотов в минуту на холостом ходу для красного двигателя выше.

Мы уже показывали вам подобную концепцию в прошлогоднем блоге — на прошлогоднем собрании Американского автомобильного клуба Steam. Это был паровой велосипед с электронным впрыском пара через гидравлические соленоиды:

Паровые мотоциклы — часть 6 от Марчина Якубовски на Vimeo.

Паровой велосипед, показанный выше, работал со скоростью 800 об/мин, и были проблемы с соленоидом. Разработчик использовал гидравлический соленоид, адаптированный для использования с паром, но упомянул, что он ожидает проблем со сроком службы соленоида из-за его конструкции для работы при более низких температурах.

Проблемы с водной коррозией и высокой температурой могут быть легко решены с помощью внешнего соленоида, соединенного с соответствующим паровым клапаном, таким как поршневой или даже тарельчатый клапан. Мы хотели бы получить предложения о том, какой соленоид лучше всего использовать для этой цели, поскольку мы еще не изучали доступность соленоида. Все, что мы знаем, это то, что время цикла для соленоидов составляет порядка 50 мс, что вполне приемлемо для простого парового двигателя с электронным управлением, работающего в режиме «на месте». Что касается самого клапана — это старая технология и требует небольших усилий по разработке.

Наша цель с Prototype 1 — продемонстрировать рассчитанный на весь срок службы низкоскоростной паровой двигатель для удаленных энергетических установок, и мы будем использовать для его топлива гранулированную биомассу. Это эффективная прямоточная конструкция, и, поскольку она одностороннего действия, это наименее сложная конструкция из возможных. Наш подход здесь может стать прорывом для приложений удаленного питания. Мы еще не видели ни одной недорогой, работоспособной, доступной, подходящей технологии удаленной системы питания. Ближе всего в этой игре восстание Tinytech в Индии.

Прототип II и более поздние версии будут иметь несколько цилиндров и более высокую скорость и мощность. Мы следуем нашему обычному дизайну для гипермодульности. Это означает, что мы стремимся создать настоящий набор для сборки парового двигателя, чтобы каждый мог построить свой собственный двигатель. С этим вы и ваша бабушка сможете породить сырую рабскую силу, сократив при этом количество настоящих рабов в мире.

Паровой двигатель героя

Вот очень простой в изготовлении паровой двигатель, паровой двигатель Героя. Это
назван в честь Героя Александрийского, который описал его в документе в
I век нашей эры.

Он состоит из закрытой банки содовой с двумя
крошечные отверстия с обеих сторон и немного воды внутри. Нагрев банки
нагревает часть воды до пара, который выходит через отверстия в
стороны. Отверстия сделаны так, чтобы пар выходил под углом
который продвигает банку по кругу.

Паровой двигатель Simple Hero — банка из-под газировки с отверстиями.

Из отверстий идет пар.

Как сделать паровоз Героя

Шаг 1. Используйте булавку, чтобы сделать отверстие в
сторона банки содовой. Банка должна быть еще не открыта. Когда вы тянете
штифт там, вероятно, будет какой-то спрей.

Шаг 2. Опустошите банку через отверстие.
В зависимости от газировки в банке, встряхивание увеличит давление.
в банке, из-за чего газировка выходит быстрее. Не беспокойтесь, если есть
немного газировки осталось, когда вы закончите.

Шаг 3. Сделайте еще одно отверстие в другом
сторона банки.

Шаг 4 Вставьте штифт обратно в один
отверстий и потяните вниз, как показано на фотографиях ниже. Этот
достаточно модифицирует отверстие, чтобы пар позже выходил через
угол по отношению к банке.

Шаг 5. Сделайте то же самое для другого отверстия,
потянув штифт в том же направлении по отношению к банке.

4. Штифт опущен…

. .. и другой вид.

5. Другое отверстие.

Шаг 6. Налейте в банку немного воды
через одно из маленьких отверстий.
Его не должно быть много, и лучше меньше, чем больше, поскольку
требуется время, чтобы нагреть воду до пара.

Шаг 7. Чтобы повесить банку, найдите что-нибудь
чтобы повесить его. Я повесил свой на кронштейн настольной лампы. Сначала поставьте
привяжите ремешок, затем повесьте на него рыболовный вертлюжок, а затем петлю
строки. Вертлюг является ключевой частью здесь, так как он имеет встроенный
подшипник, который легко крутится. Если ваш не поворачивается легко, распылите
WD-40 или другой смазкой.

Шаг 8. Аккуратно поднимите язычок
в верхней части банки и поместите строку под ним. Убедитесь, что вы не
сломайте уплотнение в верхней части банки. Единственные отверстия в банке
должны быть два отверстия, которые вы сделали по бокам.

Шаг 9. На фото к шагу 9 ниже
вы можете видеть, что в верхней части есть небольшой кружок (на самом деле заклепка)
банки. Этот круг находится в центре, поэтому нить должна быть
сосредоточены на этом.

Шаг 10. Зажгите пропановую горелку.
Я попробовал лампу, в которой горел медицинский спирт, но она была недостаточно горячей.
Из этого я предполагаю, что свеча также не будет работать. бутан
пламя настольной горелки в типичном классе физики или естественных наук
должно сработать. Примите все необходимые меры безопасности.

Шаг 11. Нагрейте дно банки.
Нагрев, как показано на фото ниже, занимает около 30 секунд.
может начать вращаться. Когда это происходит, он вращается довольно быстро.

Вот мое видео, показывающее это в действии, а также то, как это сделать.

Как работает паровоз

В отличие от современных машин, паровоз, который за 125 лет развития претерпел лишь несколько фундаментальных изменений, открыто демонстрирует многие свои детали. Эта механическая честность уже давно очаровывает зрителей и побуждает к изучению, но многие до сих пор задаются вопросом, как все это работает. На самом деле, этой теме посвящены целые книги.

В паровозе есть две основные области деятельности: котел, где производится пар, и двигатель (цилиндры, шатуны и ведущие колеса), где используется пар.

Основное действие любого парового двигателя, стационарного или мобильного, заключается в том, что пар под давлением (200-300 фунтов на квадратный дюйм для большинства локомотивов) входит в узел цилиндр-поршень и давит на поршень, когда он расширяется, чтобы достичь нормального атмосферного давления. давление.

Производство пара

Производство пара начинается с огня, который опирается на решетки в нижней части топки. Горячие газы поднимаются из топки в верхнюю часть топки или камеру сгорания. На угольном локомотиве накопление золы контролируется встряхиванием решеток, чтобы зола падала в зольник внизу. По окончании пробега зола выбрасывается из бункера зольника.

Газы движутся из топки вперед через ряд труб, называемых дымоходами или трубами, в основной части котла, которая заполнена водой. Лучший способ представить себе, как выглядит цилиндрический котел внутри, — это представить себе связку соломинок для питья в стакане (только стакан будет лежать на боку, а не вертикально).

Тепло от газов в дымоходах доводит воду до кипения, образуя пар. Пар поднимается в верхнюю часть котла и собирается в куполе, где обычно находится дроссель, регулирующий подачу пара в цилиндры. (У более современных локомотивов дроссельные заслонки располагались в дымовой камере.)

Сухая труба подает пар из купола вперед к пароперегревателю, усовершенствованию, получившему широкое распространение примерно в 1910 году. Пароперегреватель представляет собой просто устройство из труб, по которым пар направляется обратно через очень большие дымоходы, где он нагревается до более высокой температуре, прежде чем возвращать его в пароподводящие трубы, ведущие к цилиндрам. Использование перегретого, а не насыщенного пара позволило повысить КПД паровоза на 25-30 процентов.

Как сосуд высокого давления, котел требует осторожного обращения, чтобы он не взорвался. Предохранительные клапаны предназначены для автоматического выпуска пара, если давление в котле становится слишком высоким. Верхняя часть топки, называемая верхним листом, должна быть все время покрыта водой. Если уровень воды упадет ниже кровельного листа, жар огня может ослабить его, что приведет к взрыву котла под давлением. В кабине предусмотрены такие устройства, как водомер или стекло, чтобы экипаж мог контролировать уровень воды. Сигнализация низкого уровня воды встречается на новых локомотивах.

С использованием пара

Из паровых трубок пар поступает в клапанные коробки (по одной с каждой стороны). Клапаны, двигаясь вперед и назад, позволяют пару поступать в цилиндры в то время, когда он может с пользой толкать поршни. Когда пар сделал свою работу, клапан сдвинулся, чтобы позволить ему выйти при значительном уменьшении давления в дутьевую трубу в дымовой камере.

Движение клапанов происходит от крейцкопфа, который движется в соответствии с вращением ведущих колес и также связан с клапанным механизмом. Инженер управляет клапанным механизмом с помощью рычага реверса, названного так потому, что он используется для управления направлением движения локомотива, а также синхронизацией событий клапана.

После того, как пар толкнул поршень, ряд соединений – шток поршня к основному штоку, основной шток к боковому штоку, боковой шток к ведущим колесам – преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение колес. Противовесы, расположенные напротив точки крепления тяг, удерживают ведущие колеса в равновесии.

Первые локомотивы имели одну пару машинистов, а наибольшее количество колес, приводимых в движение одним набором цилиндров, составляло шесть пар. Из-за их большого размера или потребности в гибкости многие локомотивы имели два двигателя — два набора ведущих колес, каждый из которых приводился в движение набором цилиндров.

Чтобы направлять его в повороты, многие локомотивы также имели небольшую пару колес (одну или две) впереди под дымовой коробкой, называемую ведущей или пони-тележкой. Точно так же в задней части локомотива размещалась двух- или четырехколесная прицепная тележка для поддержки топки.

В зависимости от назначения локомотива и эпохи его постройки было много вариантов колесных пар.

Вытяжной дым и пар

После использования пара в цилиндрах он поступает в дымовую камеру через дутьевую трубу. Когда выхлопной пар устремляется вверх к дымовой трубе, он обеспечивает тягу для огня, втягивая газы через дымоходы в дымовую камеру. (Свежий воздух поступает в локомотив через открытые пространства в основании топки.) Смешанные отработавшие пар и газы затем покидают локомотив через дымовую трубу. Относительно сильный выброс пара из цилиндров производит знакомый звук пыхтения.

Поскольку выхлоп зависит от отработанного пара, выходящего из цилиндров, необходимо предусмотреть выпуск горячих газов или дыма, когда механик закрыл дроссельную заслонку. Для этого в дымовой камере размещается группа небольших паровых струй, называемых нагнетателями.

Дымовая камера также служит для сбора частично сгоревших частиц угля от огня, прошедших через дымоходы. Когда они накапливаются на глубине, достаточной для того, чтобы препятствовать потоку газов, некоторые из них подхватываются завихряющимися выхлопными газами и выбрасываются в виде золы.

Топливо, вода, непредвиденные расходы

Топливо (уголь для большинства паровозов, масло для некоторых, дрова в первые дни) и вода доставляются в тендере, отдельном вагоне, полупостоянно сцепленном с локомотивом.

Уголь изначально подавался в топку кочегаром с лопатой, но локомотивы любого размера и современности оснащены механическими кочегарами. Некоторые локомотивы, предназначенные для ближних перевозок, были построены без проведения тендеров; они несут ограниченное количество собственных припасов и известны как танковые двигатели.

Вода подается в котел двумя форсунками (одна для инженера, одна для кочегара) или форсункой и подогревателем питательной воды. Инжектор использует пар, чтобы нагнетать воду в котел, нагревая воду при этом. Вода из инжектора еще холодная по сравнению с той, что в котле, поэтому обратный клапан на входе в котел вынесен вперед, чтобы не охлаждать воду возле топки. Более эффективные нагреватели питательной воды, установленные на большинстве больших пароходов после середины 1930-х годов, используют отработанный пар для предварительного нагрева воды.

Другие аксессуары, встречающиеся на паровозах, представляют собой функции безопасности, которые были перенесены, хотя и в измененной форме, в качестве стандартного оборудования на современные дизели.

Фара и другие электроприборы, такие как габаритные огни и фонари кабины, питаются от небольшого турбогенератора с паровым приводом. Раньше фары работали на масле.

Пилот, который постепенно уменьшался в размерах от «короволовов» середины 19 века, расталкивает препятствия. Для размещения тормозников локомотивы, выполняющие множество переключений, часто имели подножки вместо пилотов, но они были запрещены для дизелей из соображений безопасности.

Песок для тяги хранится в одном или нескольких песчаных куполах или ящиках с песком, как их иногда называют.

Свисток, установленный на куполе многих локомотивов, можно было разместить в нескольких разных местах. Механические звонари заменили простое действие члена экипажа, тянущего за шнур, прикрепленный к звонку.

Jensen Steam Engine Единственная уступка высоких технологий!!!

АМЕРИКАНСКАЯ ТРАДИЦИЯ С 1932 ГОДА СТАРЕЙШАЯ В МИРЕ И ЕДИНСТВЕННАЯ В АМЕРИКЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ ТАКОГО ТИПА   Здравствуй, товарищ пароход и добро пожаловать на веб-сайт Jensen Steam Engine Mfg. Company… наше первое предприятие в современные технологии. На протяжении всей нашей богатой 88-летней истории «Дженсен Steam Team» и три поколения нашей семьи, никогда не колебались в нашей цели сделать лучшее, готовая к запуску стационарная модель Паровые двигатели, Паровые Турбины и миниатюра Электростанции в мире. Наше долголетие и постоянный рост свидетельствуют о соблюдении этих проблемы. Мы не только последний оставшийся американский производитель этого добрый, но мы по-прежнему используем оригинальные инструменты, штампы и ручное мастерство которым мы известны. Это внимание к качеству и деталям делает нашу легендарную двигатели, высоко ценимые любителями, студентами, преподавателями, операторами электростанций, инженер и коллекционер. Наши цельнолитые латунные и никелированные паровые двигатели производится в ограниченном количестве по цене от 133,9 долларов США. 5, (далеко меньше, чем импорт), но наше качество и мощность значительно начальство. Теперь у нас есть делать покупки стало еще проще для вашего нового парового двигателя Jensen и аксессуары, интегрируя наши безопасные зашифрованные покупки корзина более полно в Интернете сайт. Теперь вы можете делать покупки в почти на любой странице, где наши продукты отображаются, а затем использовать «Продолжить покупки» кнопку для серфинга, пока вы не готов проверить. Вы можете по-прежнему иметь КАТАЛОГ JENSEN мгновенно, просто нажав на новый, «Распечатать это Страница» на странице спецификации каждой машины. Кроме того, вы всегда можете Напишите нам по электронной почте или позвоните в нашу службу поддержки клиентов, если вы хотите узнать больше информация о Jensen Steam Engines. Сейчас!… Подожди!!!… для уникального приключение ждет вас, когда вы исследуете наш онлайн-интерактивный Каталог. Наслаждайтесь!… и будьте счастливы Стим, Том Дженсен-младший, инженер-механик, президент …Осторожно!!… посетителей сообщили что просмотр паровых двигателей Дженсена может вызвать учащенное сердцебиение ставки , потные ладони и напряжение глаз … в сопровождении неконтролируемое желание иметь один !! Прежде чем продолжить, возможно, вы захотите, чтобы присутствовала медсестра или близкий член семьи! НАЖМИТЕ НА ССЫЛКИ НИЖЕ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ   ****************************************** Мы только что добавили два Новые двигатели для Jensen Line !!!!  ********************************************* Повторное представление Jensen Модель № 50 Миниатюрная электростанция   и Все новые Модель 70-D Сухой топливный двигатель с подогревом    ************************ **********************   ХОББИ И ОБРАЗОВАНИЕ ДВИГАТЕЛИ   КОЛЛЕКЦИОНЕРЫ И КОММЕРЧЕСКИЕ ТОВАРЫ ДВИГАТЕЛИ   ДЖЕНСЕН ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ   ЧАСТИ!! ЗАПЧАСТИ!! У НАС ЕСТЬ ЗАПЧАСТИ!! ****** Сейчас с безопасными онлайн-частями Заказ*****   ДЖЕНСЕН ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛИ     ОНЛАЙН-МУЗЕЙ ДЖЕНСЕНА И АРХИВЫ   ОНЛАЙН ЗАВОД ДЖЕНСЕН ТУР   БЕСПЛАТНО КЛАССИЧЕСКИЙ JENSEN ENGINES ЗАСТАВКА   WHATCHAMACALLEMS. ДУХИКИ, КОЗИТЫ И ШТУКАБОБЫ РАБОЧИХ СТОЛОВ ОТ ДЖЕНСЕН БИТ JENSEN ДЛЯ ВАШЕГО САЙТА СТАРЫЙ ДВИГАТЕЛИ РАЗЫСКИВАЕТСЯ бы тебе нравится становиться паровой двигатель Дженсена Дилер? ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА **** КОНТАКТЫ США * ***       Мы всегда добавляем новые функции для улучшения ваш визит и сделать выбор вашего нового парового двигателя Jensen или Паротурбинная электростанция еще проще. Не забудьте добавить нас в список закладок и посетить с нами опять таки. Спасибо, что провели с нами время и пожалуйста, расскажите другу о нашем маленьком уголке Интернета.   С гордостью изготовлено вручную в США       Copyright 1996-2014 Jensen Steam Engine Mfg. Co. Inc Все права защищены. Все Несанкционированные коммерческие публикации, любыми средствами, материалов, включая, помимо прочего, Шаблоны Сайтов, Графика и дизайн, содержащиеся на этом сайте, запрещены. Шаблоны сайтов, графика и дизайн от: Creative Edge Design Специализация in 3D Graphics Design, Коммерческий веб-сайт Разработка и обслуживание. Контакт нам , если вам нужен эффективный веб-сайт с удобной навигацией для вашего Компания.

Кто изобрел паровой двигатель? Урок промышленной истории

Изображение предоставлено: Eder/Shutterstock.com

История паровой машины восходит к I веку нашей эры, когда «эолипил» впервые был описан Героем Александрийским. Более 1500 лет спустя примитивные формы турбин, приводимых в движение силой пара, были объяснены Таки ад-Дином в 1551 году, а также Джованни Бранка в 1629 году. Это были либо небольшие паровые домкраты, либо спусковые устройства. В основном они использовались изобретателями для демонстрации того, что паровую энергетику нельзя недооценивать.

История парового двигателя. Открытие силы пара

В 1700-х годах горняки столкнулись с серьезной промышленной проблемой, связанной с добычей воды из глубоких шахт. В это время была продемонстрирована истинная сила пара, поскольку энергия использовалась для выкачивания воды из глубины шахт. При этом была обнаружена потенциальная сила пара, что привело к изобретению полноценной паровой машины.

Паровые электростанции в современном мире появились позже. Основным принципом, по которому работали первые паровые машины, была «конденсация водяного пара для создания вакуума». Позже это стало зависеть от расширяющейся силы пара, чтобы двигать поршни в обоих направлениях.

Кто вообще изобрел паровой двигатель?

Томас Савери был первым человеком, который изобрел паровой насос для откачки воды в 1698 году. Он назвал это «огненной водой». Запатентованный им паровой насос работал на кипящей воде до тех пор, пока она полностью не превращалась в пар. затем был собран в резервуар, извлекая все пары из исходного резервуара, тем самым создавая вакуум в исходном резервуаре. Именно этот вакуум использовался для производства достаточного количества энергии для откачки воды из шахт. Это оказалось временное решение, так как энергия могла выкачивать воду с глубины всего в несколько метров.Еще одним недостатком этого насоса было то, что давление пара использовалось для удаления воды, которая всасывалась внутрь резервуара.Давление было слишком большим для котлы, и было несколько взрывов, так как котлы были недостаточно мощными.

• Томас Савери: Биография Томаса Савери с информацией о его двигателе.
• Разработка парового двигателя: в статье рассказывается о разработке парового двигателя, включая вклад Савери и атмосферных двигателей.

Паровая машина Томаса Ньюкомена

В 1712 году Томас Ньюкомен изобрел эффективный и практичный паровой двигатель. Разработанный им паровой двигатель состоял из поршня и цилиндра, соединенных с насосом через качающуюся балку. Подобно конструкции Савери, атмосферный двигатель Ньюкомена использовал конденсирующийся пар в цилиндре для создания вакуума. Возникающего в результате перепада давления между вакуумом и атмосферой было достаточно, чтобы протолкнуть поршень в цилиндр и поднять насос. Затем вес насоса втягивал поршень обратно в цилиндр, и клапан открывался, выпуская пар из котла. Затем другой клапан вводил конденсирующуюся воду в цилиндр, и пар снова конденсировался в воду, повторяя цикл.

Балочный двигатель Ньюкомена использовался более 50 лет в качестве насосов для угольных шахт, которые в противном случае были бы затоплены и заброшены. Они оказались неэффективными, так как для эффективной работы двигателя требовалось много энергии. Цилиндр требовал нагрева и охлаждения при каждом цикле, расходуя большую часть своей энергии и вызывая большие потери.

• Паровой двигатель Ньюкомена: BBC предоставляет информацию о паровом двигателе этого человека с иллюстрацией.
• Паровой двигатель Томаса Ньюкомена: зайдите сюда, чтобы узнать все о паровом двигателе, созданном Томасом Ньюкоменом.

Двигатели низкого давления

Высокий расход угля, характерный для паровой машины Ньюкомена, был снижен благодаря инновациям Джеймса Уатта в конструкции двигателя. Цилиндр двигателя низкого давления имел теплоизоляцию, отдельный конденсатор и механизм откачки конденсата. Таким образом, двигателю низкого давления удалось снизить расход топлива более чем на 50%.

• Паровой двигатель низкого давления Ватта: Немецкий музей предлагает некоторую информацию об этом раннем инженерном чуде.

Иван Ползунов и первая двухцилиндровая паровая машина

Иван Ползунов был русским изобретателем, который в 1766 году построил первую паровую машину в своей стране и первую в мире двухцилиндровую машину. Двухцилиндровая паровая машина Ползунова была мощнее английских атмосферных двигателей. Он имел номинальную мощность 32 л.с. Ползунов умер за три дня до того, как машина была закончена, но она была запущена в работу воздушного насоса для сталелитейного завода. Она проработала три месяца, прежде чем ее заменили более традиционной технологией. Модель двухцилиндровой паровой машины Ползунова в настоящее время экспонируется в Барнаульском музее.

• Иван Ползунов: В статье представлена ​​информация о том, как этот русский ученый построил двухцилиндровую паровую машину.

Улучшенный паровой двигатель Джеймса Уатта

Наконец, именно Джеймс Уатт произвел революцию в паровой машине, применив в оригинальной конструкции отдельный конденсатор. Он придумал отдельный конденсатор в 1765 году. И только 11 лет спустя его конструкция воплотилась в успешной паровой машине. Конденсатор позволял цилиндру и поршню оставаться горячими, а не попеременно нагреваться и охлаждаться, как в двигателе Ньюкомена, что значительно повышало его эффективность. Одна проблема, которая была решена, заключалась в растачивании необходимых цилиндров большого диаметра. Джон Уилкинсон изготовил расточный инструмент, который поддерживался с обоих концов, а не был консольным, что позволяло точно растачивать цилиндры диаметром до 50 дюймов. Это привело к лучшему прилеганию поршня к стенкам цилиндра. Технология увидела большой прогресс. Ватт лицензировал свой двигатель на основе количества сэкономленного топлива. Дальнейшие улучшения включали кожух цилиндра и разработку параллельного соединения, которое позволяло поршню толкать и тянуть. Это привело бы к вращательному движению и замене водяных колес в качестве источника промышленной энергии. Ватт считал пар высокого давления, но не принимал его во внимание, полагая, что котлы того времени не могли выдержать такое давление. Уатт также разработал метод измерения давления в зависимости от объема в цилиндре, что привело к хорошо известному 9Схема 0817 p-v используется до сих пор.

• Джеймс Ватт: Хорошо написанная и длинная биография Джеймса Ватта.
• Джеймс Уатт (1736-1819): Доктора Коррозии представляют еще один отчет о жизни и достижениях этого человека.
• Джеймс Уатт и паровой двигатель: Сэмюэл Смайлс объясняет, как Джеймс Уоттс посвятил свою жизнь совершенствованию парового двигателя.

Двигатели высокого давления

Но кто изобрел паровую машину высокого давления? В 1801 году Ричард Тревитик изобрел двигатель с паром, работающим под высоким давлением. Это использовалось для питания локомотива. Они оказались более мощными по сравнению со всеми двигателями, изобретенными ранее, но не получили немедленного признания. Сам Уатт выразил озабоченность по поводу опасности пара высокого давления. В конечном счете, именно конструкция двигателя, представленная Оливером Эвансом, стала успешной. Он использовал концепцию пара для питания двигателя, а не для конденсации пара и создания вакуума. Эванс изобрел первую паровую машину высокого давления без конденсации в 1805 году. Двигатель был стационарным и мог производить 5 л.с., что составляет примерно 1/25 размера соседнего двигателя низкого давления, производившего 12 л.с. Этот двигатель впервые был использован для работы мраморной пилы. Двигатель высокого давления питался от котла с медным корпусом, обшитого деревом и усиленного железными кольцами.

Со временем эти паровые машины использовались на моторных лодках и железных дорогах в 1802 и 1829 годах соответственно. Почти полвека спустя были изобретены первые автомобили с паровым двигателем. Чарльз А. Парсонс изобрел первую паровую турбину в 1880 году. К 20 веку паровая машина широко использовалась на промышленных предприятиях, локомотивах и кораблях. Некоторые из них будут использоваться для питания автомобилей, пока не появится Генри Форд и не изменит этот путь.

• Паровые двигатели высокого давления: Университет Хьюстона предлагает информацию об этих двигателях.
• Современные паровозы высокого давления: зайдите сюда, чтобы узнать больше об этих машинах.

Корнуоллский паровой двигатель

Ричард Тревитик попытался обновить насосный двигатель, созданный Ваттом, и внес значительные изменения, чтобы обойти патент, в частности, используя пар более высокого давления. Он был модифицирован, чтобы адаптироваться к котлам Корнуолла, которые разработал Тревитик. Уильям Симс, Артур Вульф и Сэмюэл Гроуз впоследствии улучшили эффективность корнуоллских паровых двигателей. Обновленные паровые двигатели Корнуолла имели изолированные цилиндры, трубы и котлы для повышения эффективности. Вульф также понял, что пар можно было бы лучше использовать, смешивая его, пропуская его через несколько цилиндров увеличивающегося объема, что привело бы к созданию двигателей с двойным и тройным расширением.

• Ричард Тревитик: Вот биография этого промышленного гения, полная интересных фактов о Ричарде Тревитике.

Эпоха пара

Паровые двигатели будут обеспечивать стационарную и транспортную энергию более века, пока волна не повернется в сторону паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания. К 1890-м годам паровая машина тройного расширения стала основным двигателем на суше и на море. В течение пятидесяти лет в эту конструкцию постоянно вносились усовершенствования: давление увеличилось до 250 фунтов на квадратный дюйм, был введен перегрев, тройное расширение стало четырехкратным и т. Д. Последним значительным улучшением паровой машины была реализация прямоточной схемы, в которой вводился пар. в цилиндр на горячих концах и выбрасывается в более холодном центре, уменьшая относительный нагрев и охлаждение стенок цилиндров.

Многие из классических форм машиностроения были разработаны в эпоху паровых двигателей, включая цилиндры, шатуны, коленчатые валы, маховики и регуляторы. Звено Ватта, в котором центральное звено перемещается по почти прямолинейному пути, было описано изобретателем в его патентной заявке 1784 года. Звено позволяло поршням как толкать, так и тянуть, что было улучшением по сравнению с цепными соединениями более ранних атмосферных двигателей, которые могли только тянуть. Звено до сих пор используется в подвеске некоторых автомобилей.

Многие утверждают, что паровая машина сделала для области термодинамики больше, чем термодинамика для паровой машины. Развитие многих его принципов в девятнадцатом веке было направлено непосредственно на определение характеристик этих первых двигателей. Таблицы и диаграммы пара, которые количественно определяли отношения температуры-энтропии, энтальпии-энтропии и давления-объема, в значительной степени повлияли на понимание тепловых характеристик электростанций. Французский инженер Сэди Карно понял, что КПД идеализированного двигателя не зависит от рабочего тела и зависит только от температуры, при которой тепло подводится к горячему источнику и отводится в холодном приемнике. Это заложило некоторые основы для термодинамической теории, которая будет разработана в середине века. Инженеры узнают его имя по циклу Карно. В начале двадцатого века безопасность котлов высокого давления была повышена за счет принятия Кодекса по котлам и сосудам под давлением.

К концу Второй мировой войны паровые двигатели, ласково называемые «Вверх и вниз», все еще приводили в движение многие торговые суда со скоростью 10-12 узлов в океане. Но растущий спрос на более быстрое время перевозки привел к появлению паровых турбин в мире мореплавателей, которые в конечном итоге сами были вытеснены дизелями. Стационарные электростанции будут полагаться на пар гораздо дольше; сегодня более 80% электроэнергии, доступной в США, производится с помощью паровых турбин.

Резюме

В этой статье представлена ​​краткая история паровых машин. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Другие популярные темы на сайте ThomasNet.com включают штамповки с глубокой вытяжкой, литье пластмасс под давлением, компании по лазерной резке, мастерские по изготовлению металлических изделий, прядильные мастерские по металлу, мастерские по штамповке металлов, резиновые детали для пресс-форм и изготовление пластиковых форм для литья под давлением.

Другие товары для двигателей

• Типы катушек индуктивности и сердечников
• Типы контроллеров двигателей и приводов
• Типы двигателей постоянного тока

Двигатели переменного тока

• и двигатели постоянного тока — в чем разница?
• Все об асинхронных двигателях — что это такое и как они работают
• Типы двигателей переменного тока
• Все о синхронных двигателях — что это такое и как они работают
• Понимание двигателей

Однофазные промышленные двигатели

• — как они работают?
• Что такое двигатель с короткозамкнутым ротором и как он работает?
• Что такое двигатель с фазным ротором и как он работает?
• Все о реактивных двигателях — что это такое и как они работают
• Все о бесщеточных двигателях постоянного тока: что это такое и как они работают
• Все о двигателях с постоянными магнитами — что это такое и как они работают
• Все о двигателях постоянного тока с обмоткой серии — что это такое и как они работают
• Все о шунтирующих двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
• Все о шаговых двигателях — что это такое и как они работают

Шаговые двигатели

• и серводвигатели — в чем разница?
• Все о контроллерах двигателей переменного тока — что это такое и как они работают
• Синхронные двигатели и асинхронные двигатели — в чем разница?

Другие товары от Производство и изготовление на заказ

Паровая энергия в вашем будущем?

Скип Гебель
Выпуск № 43 • Январь/февраль 1997 г.

Если вы считаете, что пар устарел, подумайте вот о чем: почти столетие назад паровые автомобили и корабли достигли таких скоростей и эффективности, которых до сих пор трудно достичь даже с современными двигателями внутреннего сгорания.

Пар — одна из самых мощных и самых опасных форм независимой энергии. Он настолько мощный, что здесь, в Tiny Power, производителях паровых двигателей, по крайней мере раз в неделю нам звонит кто-то, кто собирается спасти мир с помощью пара. Обычно требуется всего несколько минут разговора, чтобы понять, что звонящему нужно больше узнать об основах паровой техники.

Эта статья является попыткой ответить на некоторые из многих вопросов, которые люди задают о Steam. И я думаю, что первый вопрос: может ли это спасти мир, по крайней мере, в том, что касается ваших личных потребностей в энергии? Это зависит от.

Для первоначальных инвестиций в этот наиболее трудоемкий вид домашнего электроснабжения вы, вероятно, могли бы купить дизельный генератор и 5-10 тысяч галлонов топлива без существенных изменений в вашем образе жизни. Если вы планируете сжигать древесину, вы должны знать, что газификация древесины и сжигание ее в двигателе внутреннего сгорания является очень авторитетной наукой. Это может быть более практичным приложением для вас.

Если вам нужно большое количество контролируемого тепла, скажем, для обогрева большого дома, курятника или даже печи, паровые установки превосходны тем, что отработанное тепло (выхлоп) парового двигателя даст вам избыточное количество тепла. БТЕ для игры.

Что такое пар?

Что такое пар? «Вода сошла с ума от жары» — хороший ответ, как и любой другой. Вода действительно превратится в пар в вакууме, если ее температура будет поддерживаться на уровне 40 градусов по Фаренгейту. И наоборот, при давлении 3200 фунтов на дюйм. на квадратный дюйм и температуре около 720 градусов, пар становится «сверхкритическим» и фактически имеет такую ​​же плотность, как вода. Современные паровые системы работают при таком давлении, потому что пар, являющийся «сверхлучистым» газом, поглощает и отдает тепло намного быстрее, чем вода.

Только «сухой» пар производит полезную работу. Пар представляет собой сухой, прозрачный газ без вкуса. Мутное вещество, которое вы видите из чайника, на самом деле является просто водяным паром и не может быть использовано для наших нужд, потому что, если вы можете его увидеть, вся работа уже сделана.

Когда вода превращается в пар, вы можете повысить температуру газа и сохранить в нем больше энергии/работы. Мы называем это «перегретым» паром, и хотя это желательное условие, оно редко используется на небольших паровых установках.

Что мы хотим делать с паром, так это извлекать из него работу. Работу лучше всего описать как движение или изменение скорости массы. Для выполнения работы требуется энергия. Сообщать энергию массе — это одно, а передавать и использовать эту энергию — совсем другое. Вода в виде пара является отличной средой для передачи энергии.

Вода – практичное, безопасное и эффективное неорганическое химическое вещество, которое легко поглощает и передает энергию. Чтобы понять, как это происходит, попробуйте мыслить разностями, т. е. разницей температур, разницей давления или, точнее, разницей объема. Когда пар переходит из одного объема в другой, совершается работа. Примером этого является опускание поршня в цилиндре, что создает дополнительное пространство или объем (расширение). Поскольку происходят объемные изменения, должны также происходить изменения температуры и давления. Это законы природы, которые вы не можете изменить. У нас есть единицы для измерения свойств массы. Как правило, давление измеряется в фунтах на квадратный дюйм, объем – в кубических футах, а температура – ​​в градусах по Фаренгейту. (Ребята, я еще не в метрике.)

А пока позвольте представить вам британскую тепловую единицу (БТЕ). Это единица измерения в Соединенных Штатах, которая похожа на калорию в метрической системе. Это не что иное, как единица тепла. Одна БТЕ – это количество тепла, необходимое для нагревания одного фунта воды на один градус по Фаренгейту. И наоборот, если фунт воды падает на один градус, он высвобождает одну БТЕ.

При сгорании любого топлива выделяется энергия в виде тепла, и это тепло может быть измерено либо в БТЕ, либо в калориях. Мы будем использовать BTU. Примером может служить древесина дуба, которая имеет 6-11 тысяч БТЕ на фунт. Рассматривайте это как потенциальную энергию или энергию, ожидающую своего появления. При окислении (сгорании) он высвобождает энергию, и если мы производим пар с этой энергией, мы можем использовать пар для передачи этой энергии куда-то еще для выполнения полезной работы.

Другими источниками БТЕ могут быть горячие источники или солнечные батареи. Помните, что мы ищем разницу температур; чем выше мы можем поднять температуру воды, тем больше работы мы можем получить из воды. К сожалению, чем меньше разница температур, тем больше должен быть объем воды. Например, один фунт пара при температуре 800 градусов совершает определенную работу; чтобы произвести тот же объем работы при 400 градусах, нужно гораздо большее количество воды.

Итак, мы берем один фунт воды с температурой от 60 до 212 градусов и потребляем 152 БТЕ. (212 – 60 = 152) Теперь добавляем еще одну БТЕ и все это превращается в пар при атмосферном давлении. Верно? Неправильный!

Поднять температуру воды легко; замена воды на пар — совсем другое дело. Чтобы изменить физическое состояние материи, требуется много энергии. Помните, здесь это не пропадает даром; скорее хранится.

Для преобразования одного фунта воды из воды с температурой 212 градусов в пар с температурой 212 градусов (все еще один фунт по весу) при атмосферном давлении требуется еще 970 БТЕ. Если мы все это вместим, как в котле, то получим перепад давления (внутри и снаружи). Этот фунт воды при температуре 212 градусов занимал всего 0,2 кубических фута. Пар при температуре 212 градусов и атмосферном давлении (или 14,7 фунта на квадратный дюйм) займет 27 кубических футов.

Теперь, если этому пару не позволяют расширяться в эти объемы, потому что он содержится, мы получаем увеличение давления. Именно это давление мы будем использовать для выполнения нашей работы.

Какой тип котла?

Емкость, в которой мы будем делать наш пар, называется бойлером. Есть в основном три типа котлов.

Жаротрубный котел. Это самая старая, самая простая и самая стабильная выработка пара. Он же и самый опасный (склонен взрываться). Поэтому больше не об этом. Забудь, нада, никак и т.д. Наклей себе на мозг эту наклейку: В галлоне воды шашка динамита .

Водяная труба. Это более эффективный, безопасный, распространенный, простой в сборке и т. д. В основном, конструкция включает ряд труб, которые выходят из барабана вниз и окружают камеру сгорания (топку). Затем пар отводится из верхней части барабана, где по трубе направляется по назначению. (См. рис. 1.)

Типичным примером этих типов является котел для отопления дома. Большие корабли и электростанции также используют эти конструкции. У нас есть такой на нашем 23-футовом пароходе, который работает на дровах, и он работает довольно хорошо. Позвольте мне вставить здесь, что если вы используете твердое топливо (дрова или уголь), вы всегда будете находиться рядом с котельной . Если не можете, просто отбросьте эту идею. Если можете, будьте готовы к вечному блаженству.

Базовая компоновка показана на рисунке. Ни в коем случае не используйте эту иллюстрацию для проектирования собственного котла. Если вам пришлось учиться, читая эту статью, вы не можете, не будете и не будете строить один из них. Помните, смерть окончательна (и болезненна).

Существует множество утвержденных, сертифицированных и хорошо протестированных планов. Steam — определенно «доработанная» наука. Если вы заглянете в желтые страницы, вы найдете сертифицированных котловщиков, которые сделают работу правильно. Технически вы нарушаете закон, строя несертифицированный котел.

Однотрубные или испарительные котлы . На сегодняшний день это самый эффективный, легкий и безопасный котел. Его легко и недорого построить. Они лучше всего работают при непрерывной, устойчивой работе. Однако при небольшом запасе мощности они чувствительны к колебаниям запасов топлива и воды, не говоря уже о нагрузках. Наиболее распространенными вариантами являются портативные пароочистители. Современные мотели используют вариант в качестве водонагревателей.

В основном они состоят из одного непрерывного бухта труб или труб различной конфигурации. Отсюда и название «Монотрубка». Если мы сможем обеспечить точный контроль подачи топлива/воды, то у нас будет идеальный домашний котел. Газовые и жидкие виды топлива являются идеальным видом топлива для однотрубных двигателей, поскольку их легко регулировать. И да, существуют утвержденные конструкции монотрубок, и профессионал может построить их довольно дешево.

Факты горения

Для сжигания определенного количества топлива требуется определенное количество воздуха — не больше и не меньше. Также требуется достаточное количество места для сжигания. Недостаточно воздуха, и вы получите неполное сгорание. Слишком много воздуха, и вы нагреваете воздух.

Кроме того, если мы слишком быстро встретим воздух с топливом, мы получим слишком жаркое пламя. Это плохо, потому что при температуре выше 1800 градусов азот в воздухе и некоторые другие химические вещества начинают окисляться. Мало того, что это ядовито, это еще и пустая трата энергии.

Место для горения важно, потому что слишком мало, и мы погасим пламя. Держите зажженную свечу так, чтобы пламя коснулось кубика льда, и если вы присмотритесь, то увидите невидимый слой газа, изолирующий пламя от поверхности. Этот слой представляет собой несгоревшие газы, такие как окись углерода, и возникает из-за того, что температура поверхности была ниже температуры воспламенения горючих газов. Правило таково: пламя не должно касаться металла.

Кроме того, слишком много места, и мы можем потерять наши коэффициенты излучения. Вообще говоря, котел получает 60-70% передачи энергии от лучистой энергии, а не от горячих газов.

Идея состоит в том, чтобы аккуратно соединить воздух и топливо и дать им достаточно места или времени для выполнения своих задач. Существуют установленные формулы для всех этих факторов, и ваш производитель котлов будет знать, что делать, как только вы сообщите ему о своих потребностях.

Огромный крутящий момент

Теперь, когда у нас есть пар, давайте воспользуемся им. Мы извлекаем работу из пара, позволяя ему расширяться в контролируемой среде, такой как поршень в цилиндре или сопло в турбине.

Турбины хорошие, и у меня есть одна, но в домашних масштабах они очень неэффективны. Это просто вопрос физики и затрат. Я знаю, что есть много людей, которые будут спорить с этим, но если они смогут придумать эффективную домашнюю турбину и продать ее по разумной цене, я куплю ее.

Итак, мы застряли с поршневым (поршневым) двигателем. Мужаться. Они работают, они долговечны и существуют уже давно. Паровые двигатели тихие, тяжелые, долговечные и, если они современные, просты в обслуживании (в наших более крупных моделях используются герметичные шарикоподшипники).

Вы можете найти множество бывших в употреблении двигателей на старых верфях, нефтеперерабатывающих заводах, древних фабриках, шахтах и ​​железных дорогах. Или можно купить новый.

Паровые двигатели можно сравнить с быстродействующим гидравлическим цилиндром с автоматическим клапаном. Баран соединен с кривошипом, который вращается и дает полезную работу. Важно отметить, что большинство паровых двигателей предназначены для подачи пара с обеих сторон поршня, что делает их «однотактными». Это также заставляет поршневые двигатели создавать огромный крутящий момент практически на любых оборотах. Вы можете рассчитать этот крутящий момент, взяв квадратные дюймы поршня, умножив это значение на среднее давление в цилиндре и умножив это число на длину хода, измеренную в футах, деленную на 2. Примером может быть: Одноцилиндровый двигатель имеет диаметр цилиндра 3 дюйма и ход поршня 4 дюйма, и он работает при 100 фунтах среднего цилиндра или «среднего» давления. Трехдюймовый поршень имеет приблизительно 7 квадратных дюймов (3 x 3 x 0,7854) и ход 0,33 фута. (4/12). 7 х 0,33 = 2,31. Умножьте это на давление в 100 фунтов x 2,31 = 231 и разделите это на 2, и вы получите крутящий момент в 115,5 футо-фунтов. В действительности, однако, имеет место трение и потери эффективности.

Эффективность измеряется тем, сколько пара/воды потребляет двигатель для выполнения определенного объема работы. Обычно это измеряется в фунтах пара/воды на лошадиную силу в час. На английском языке это означает, что на каждую лошадиную силу, произведенную за один час, через двигатель проходит определенное количество пара/воды.

Наш цех работает уже 18 лет и производит 4000 ватт в час. Он потребляет около 250 фунтов воды (превратившейся в пар) за один час. 750 ватт считается одной лошадиной силой, а если подсчитать потери эффективности, то получается около 47 фунтов на лошадиную силу в час (250 фунтов разделить примерно на 5,3 лошадиных силы). Иными словами, на каждую лошадиную силу, производимую двигателем, мы испаряли 47 фунтов воды в пар и пропускали его через двигатель.

Есть двигатели, которые намного эффективнее, но они стоят гораздо больше, чем вы хотите платить. Эффективность — это хорошо, но если топливо бесплатное, какая вам разница? Потому что чем меньше дров вы сжигаете, тем меньше вам приходится рубить. За 10 дней я израсходовал столько же, сколько дрова, и для меня это слишком много работы.

Все это возвращает нас к вопросу, чем пар отличается от других видов независимой энергии? Потому что, если вам нужно большое количество тепла, выхлоп двигателя даст вам именно это.

Паровые двигатели и котлы обычно наиболее эффективны при полной настройке, все клапаны открыты, полный огонь и т. д., так что это подводит нас к следующему вопросу:

Переменный ток против постоянного тока

В домашних условиях электричество является наиболее распространенным форма энергии. Таким образом, паровой двигатель/генератор оказывается наиболее практичным применением.

Генераторы бывают переменного или постоянного тока, и оба имеют свое применение. В магазине Tiny Power наша Winco мощностью 4 кВт — это переменный ток. К сожалению, переменный ток требует точного контроля скорости в виде тонкого регулятора и тяжелого маховика. Я бы посоветовал большинству людей вместо этого использовать DC. DC проще в изготовлении, управлении и, самое главное, его можно хранить. Вырабатывая электричество постоянного тока и сохраняя его, паровая система может работать на максимальной мощности в течение короткого периода времени (наиболее эффективно), а не простаивать весь день (неэффективно). Это практично, потому что вы можете заранее включить электричество, а затем заняться своими делами.

Я управлял паровой электростанцией постоянного тока мощностью 1 кВт в качестве туристической достопримечательности здесь, в Брэнсоне, штат Миссури, какое-то время и влюбился в высокое напряжение постоянного тока. В системе работало освещение и двигатели на 120 вольт. Единственным недостатком является то, что постоянный ток сильно влияет на контакты и переключатели. Вы должны купить те дорогие выключатели и выключатели, которые рассчитаны на постоянный ток

Steam for home power

Tiny Power предлагает 13 различных моделей двигателей и аксессуаров, и мы обслуживаем в основном любителей, таких как бывшие машинисты и пароходщики по всему миру. Однако наше сердце по-прежнему стремится к самодостаточности.

Я сам нахожусь в процессе создания еще одной компании, занимающейся использованием пара в качестве домашнего источника энергии. Я не выпущу ее на рынок, пока система не станет надежной, эффективной и доступной по цене.

На следующем рисунке показана практическая концепция системы парогенератора в домашних условиях. Это не настоящий план, и я не несу ответственности за тех, кто использует его как таковой. Для тех людей, которые думают, что они собираются использовать свою дровяную печь для производства пара, пожалуйста, сделайте следующее: включите меня в свое завещание, отправьте детей жить к бабушке, честно предупредите соседей и расплатитесь за свою собственность на берегу океана. в Аризоне.

Начнем с потребностей. Нашему дому потребуется 2400 Вт/час электроэнергии в день. Поскольку мы получаем от батареи только 75% того, что в нее вкладываем, нам нужно вложить 3200 ватт/час (2400 / 0,75 = 3200). Несмотря на то, что 750 ватт = 1 лошадиная сила, генераторы, ремни и т. д. неэффективны. Безопасная цифра — это 30% потерь, поэтому 3200 ватт при КПД 70 % = 4266 ватт (3200 / 0,70 = 4571). Округляем до 4600. Наша потребность в мощности составляет 4600 ватт/час, деленное на 750, что составляет 6,1 лошадиных сил (4600 / 750 = 6,1).

Используя 47 фунтов пара на час лошадиных сил, потребляемых нашим двигателем, мы берем 6,1 и умножаем на 47, и мы получаем 286,7 или в основном требуется 287 фунтов пара/воды.

Мы скажем, что для превращения воды в пар при нашем рабочем давлении 120 фунтов на квадратный дюйм потребуется 1200 БТЕ на фунт воды/пара. Таким образом, требуется 287 фунтов пара/воды x 1200 БТЕ = 344 400 БТЕ (287 x 1200).

Наш котел имеет КПД 70 %, поэтому 344 400 БТЕ, деленные на 70 %, дают нам цифру 49.Фактически требуется 2000 БТЕ (344 400 / 0,70 = 492 000).

Наша древесина имеет теплотворную способность 7 000 БТЕ на фунт, поэтому нам нужно 70,3 фунта древесины (492 000 / 7 000 = 70,3). Давайте распределим нагрузку на два часа, и мы увидим, что мы будем сжигать 35,2 фунта дров в час (70,3 / 2 = 35,2), или около 35 фунтов. Чтобы представить это в перспективе, это здоровенная охапка дерева.

Помните, что это цифры «реального мира», и они резко отличаются от того, что придумает какой-нибудь так называемый «образованный» тип с розовыми руками.

Если вы будете следовать иллюстрации на рисунке 2, обратите внимание на направление потока топлива и воды. Это однотрубная конструкция, в которой будут использоваться электрические насосы и воздуходувки, что обеспечивает простоту управления.

Он будет сжигать древесный газ из «варочных котлов», которые нагревают древесину до температуры воспламенения, но лишают ее кислорода. Этот несгоревший газ затем смешивается с нагретым воздухом и сжигается в основании котла. Дымовые газы проходят по трубам воды, а затем по воздухонагревателю и выходят из выхлопной трубы.

Вода будет поступать во внешний змеевик, набирать тепло, поступать в теплообменник (пароохладитель) и в сепаратор. Пар будет выходить из верхней части сепаратора во внутренний змеевик, который действует как пароперегреватель. Чрезмерно горячий пар будет проходить через пароохладитель, высвобождая некоторое количество БТЕ в поступающую воду. Теперь «закаленный» пар направится к двигателю, где и сделает свою работу. Выхлопные газы двигателя попадают в змеевик, который находится внутри большого резервуара, и отдают оставшееся тепло воде. Сделав это, наш пар сконденсируется в воду и прокачивается через вакуумный насос, который выбрасывается в «горячий колодец». С этого момента он перекачивается обратно в котел через питательный насос высокого давления, чтобы начать все сначала.

Получение образования

Я не могу не подчеркнуть важность получения образования, прежде чем начинать возиться. У крупных лесопильных заводов обычно есть силовая установка, а инженеры — люди близкие по духу, которым всегда хочется похвастаться своим «детищем». Совершите поездку по старым кораблям или нефтеперерабатывающим заводам и не бойтесь задавать вопросы. Вы получите от кого-то больше, если будете задавать вопросы, чем пытаться рассказать им то, что знаете.

Высшее образование — это посещение шоу парового клуба. Их буквально тысячи каждый год. Скорее всего, вы находитесь менее чем в часе езды от одного из них. Обязательно приводите детей. Шоу, безусловно, семейное дело. Любой магазин для хобби должен быть в состоянии сказать вам, где он находится в этом районе.

Также ознакомьтесь с различными доступными публикациями. Есть несколько журналов о паровых машинах. Все они имеют большой раздел объявлений. Мы настоятельно рекомендуем один из них под названием The Steam Show Directory, в котором перечислены более 500 паровых шоу в этой стране и Канаде.

Добро пожаловать в братство.

Для дальнейшего чтения

Live Steam
P.O. Box 629
Traverse City, MI 49685
(паровые двигатели всех видов, также в Интернете)

Model Engineer
4314 W.