Семь фактов о создателе универсальной паровой машины Джеймсе Уатте

Свежий номер

РГ-Неделя

Родина

Тематические приложения

Союз

Свежий номер

Общество

19.01.2014 09:00

Поделиться

Виктория Чернышева

19 января 1736 года — день рождения шотландского изобретателя Джеймса Уатта, который изобрел универсальную паровую машину двойного действия. Шотландец, именем которого назвали единицу измерения мощности, в буквальном смысле, изменил мир. Его работы положили начало промышленной революции в Англии, а затем уже и во всем мире.

«РГ» собрала интересные факты о знаменитом изобретателе.

1.История паровых машин берет свое начало задолго до изобретения Уатта. На самом деле, он усовершенствовал разработку англичанина Томаса Ньюкомена. Созданную им в 1712 году паровую машину в течение полувека использовали для откачки воды в шахтах, на судоремонтных предприятиях. Однако эта конструкция была очень громоздкой, требовала постоянного пополнения запасов угля, для чего порой задействовали до 50 лошадей. Управление машиной осуществлялось вручную — для этого нанимали специального человека, который с определенной периодичностью открывал и закрывал клапаны.

В 1763 году Джеймсу Уатту, который тогда был механиком университета Глазго, поручили починить действующий макет паровой машины Ньюкомена. В процессе изобретатель понял, что цилиндр конструкции нужно держать постоянно нагретым — это сильно сократило бы расход топлива. Рассказывают, что, Уатта осенило, когда он прогуливался вдоль прачечных и увидел облака пара, которые стремились вырваться из-под крышек котлов с бельем. Изобретатель сделал так, что цилиндр постоянно оставался горячим: для этого пар, до конденсации, отводился в отдельный резервуар через трубопровод с клапаном. Благодаря применению теплоизоляционного материала, конденсор оставался холодным. Таким образом, пароатмосферная машина превратилась в паровую.

2.Патент на свое изобретение — «создание парового двигателя, в котором температура двигателя всегда будет равна температуре пара, несмотря на то, что пар будет охлаждаться до температуры ниже ста градусов» — Уатт получил в 1769 году. Но паровую машину новой конструкции он создал только спустя семь лет: у изобретателя было плохо с деньгами, и он не имел возможности воплотить в жизнь свою идею.

В 1772 году он познакомился с богатым промышленником Мэтью Болтоном, который помог ему избавиться от долгов и финансово поддержал в работе. Спустя год Уатт испытал свою паровую машину, которая выполняла функцию насоса, однако требовала намного меньше угля. Болтон и Уатт открыли компанию по производству паровых машин, выпуск которых начался в 1774 году. Для того, чтобы построить новый прокатный цех, промышленник попросил изобретателя создать специальную паровую машину — для привода прокатных станков.

3.В 1781 году Уатт запатентовал изобретение, которое сделало его знаменитым — паровую машину «для осуществления движения вокруг оси с целью приведения в действие других машин». По сути, она могла использоваться не только в качестве насоса, как изобретение Ньюкомена, а для любой работы.

Паровая машина двойного действия Уатта работала следующим образом. В крышке цилиндра имелся сальник, который обеспечивал свободное движение поршня. Пар поступал в цилиндр попеременно то с одной стороны поршня, то с другой. Поэтому и рабочий, и обратный ход совершались при помощи помощью пара. Возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращение маховика при помощи планетарного механизма (системы, состоящей из нескольких зубчатых колес, вращающихся вокруг центральной — солнечной — шестерни).

В 1784 году Уатт модернизировал свою машину, которую назвали «универсальной». Она появилась на фабриках и заводах, с ее помощью приводили в движение прядильные и ткацкие станки и другие механизмы. А в начале XIX века двигатели системы Уатта установили на первые паровоз и пароход. Жизнь человека изменилась в корне.

4.Уатту и Болтону пришлось бороться с многочисленными некачественными подделками паровой машины. В то время каждый, кто имел хоть какое-то представление о подобной конструкции, пытался сделать ее самостоятельно, чтобы заработать на волне популярности. Зачастую подделки были опасны в эксплуатации: это портило имидж производителей. Они выиграли тысячи судебных разбирательств.

5.Российская академия наук предложила Уатту, при условии переезда, занятие, «сообразное с его вкусом и познаниями» и приличным ежегодным жалованьем в 1000 фунтов стерлингов. Узнав об этом, поэт Эразм Дарвин умолял изобретателя не ездить: «Я надеюсь, что Ваша огненная машина оставит Вас здесь». В Россию Уатт так и не поехал.

6.Изначально, для того, чтобы продвинуть на рынке свою паровую машину, Уатту понадобилось наглядно представить ее преимущества. Изобретатель рассчитал, какой груз, в среднем, в минуту поднимает обычная лошадь, приводя в действие водяной насос. Эту единицу мощности он обозначил как «лошадиную силу». Таким образом, Уатт наглядно показал, во сколько раз паровая машина эффективнее лошади.

7.В 1882 году Британская ассоциация инженеров решила, впервые в истории техники, присвоить имя собственное единице измерения и, таким образом, увековечить Джеймса Уатта. С тех пор мощность в Международной системе единиц измеряется в ваттах.

Поделиться

НаукаНаукаРГ-Дайджест

Кто на самом деле автор мировой промышленной революции? — Елена Ковачич

Елена Ковачич,
5 января 2017, 01:27 — REGNUM Фамилия этого изобретателя известна каждому, как электрические лампы. Их мощность указана в ваттах. Эта единица измерения носит имя шотландца Джеймса Уатта. Не всем ведомо, однако, что именно он изобрел первую универсальную паровую машину, благодаря которой свершилась промышленная революция.

Джеймс Экфорд Лаудер. Джеймс Уатт и паровой двигатель. 1855

Произошло это не на пустом месте. Задолго до Уатта, еще в Древней Греции энергию пара использовал Герон Александрийский — изобретатель «шара Эола»: его заполняли водой, нагревали, а выходящий из специальных форсунок пар заставлял шар вертеться. Это была лишь игрушка, но позже появились и механизмы на том же принципе. В 1615 году во Франции Соломоном де Ко было создано устройство, поднимающее воду с помощью пара. А через несколько лет итальянец Джованни Бранка тем же способом заставил вращаться колесо. Наконец, англичанин Томас Ньюкомен спустя век изобрел машину с цилиндром — достаточно совершенный паровой насос, хотя управление им велось вручную. Вот эту машину и суждено было усовершенствовать шотландскому инженеру Джеймсу Уатту.

Гравюра Генри Битона, датированной 1717 годом. Вероятно, изображён второй двигатель Ньюкомена

К тому моменту Уатт обустроил в Глазго свою мастерскую инструментов — профессию он получил в юности, зарабатывая на жизнь изготовлением линеек, циркулей и геодолитов. Мастеру поступил заказ от местного университета — отремонтировать макет машины Ньюкомена. Во время работы Уатт усовершенствовал конструкцию, поняв, что не надо охлаждать цилиндр, создавая вакуум, а гораздо эффективнее использовать силу давления пара. На свое изобретение он и получил патент в 1769 году.

Оно и стало основой его знаменитой паровой машины, окончательный вид которой сложился лишь спустя 15 лет. В ней появился удобный кривошипно-шатунный механизм, делавший машину универсальной. Вскоре она появилась на заводах, а позже двигатели Уатта поставили на первые паровозы и пароходы.

Паровая машина Джеймса Уатта

Что последовало затем, общеизвестно — паровые машины совершили промышленную революцию в Англии. Значимость изобретения Уатта состояла в том, что в двигателе поршень перемещался под действием пара, благодаря чему можно было многократно увеличивать мощность, создавая большее давление. Единицу мощности позже, в 1882 году, по инициативе Британской ассоциации инженеров, назвали ваттом, в честь изобретателя. Сам он свое детище окрестил причудливо: «планетное движение», как значится в патенте.

Машина огненная и паровая машина. Иван Ползунов и Джеймс Уатт

Был ли Уатт первооткрывателем? Это вопрос, поскольку до него, еще с 1763 по 1766 гг. действующую паровую машину создал в России Иван Ползунов. Его двигатели демонстрировали хорошие показатели, и в 1764 году было начато строительство большой паровой машины для металлургического завода. Пуск состоялся уже после смерти Ползунова, в 1766 году. Увы, машина проработала лишь 42 дня. После поломки перестала использоваться и была демонтирована. В то время, как изобретение Уатта завоевало промышленность, да что там промышленность — планету, став, действительно, самым настоящим «планетным движением», как назвал свой механизм ее создатель.

Паровая повозка Николя-Жозеф Кюньо. Образец. 1769 год

Есть другие примеры, когда первенство в изобретении не гарантирует его автору мировой приоритет, поскольку важно не только открыть, но и суметь официально зафиксировать и широко распространить. Кто считается изобретателем радио? Россиянин Попов или итальянец Маркони? Тот, кто первым показал передачу сигнала на расстоянии, но не запатентовал его вовремя, или тот, кто воспользовался идеей, получил патент и сумел разрекламировать свое ноу-хау и внедрить в обиход? Вопросы, на которые трудно дать однозначный ответ.

Джеймс Ватт | Биография, изобретения, паровой двигатель, значение и факты

Джеймс Ватт

Смотреть все медиа

Дата рождения:

19 января 1736 г.
Гринок
Шотландия

Умер:

25 августа 1819 г. (83 года)
Бирмингем
Англия

Изобретения:

отдельный конденсатор
двигатель двойного действия
солнечно-планетарная передача
паровая машина ватт

Роль в:

Шотландское Просвещение

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Кем был Джеймс Уотт?

Джеймс Уатт был изобретателем и производителем инструментов 18-го века. Хотя Уатт изобрел и усовершенствовал ряд промышленных технологий, его лучше всего помнят за усовершенствование паровой машины. В конструкцию паровой машины Уатта вошли два его собственных изобретения: отдельный конденсатор (1765 г.) и параллельное движение (1784 г. ). Добавление этих устройств, среди прочего, сделало паровую машину Уатта более эффективной, чем другие паровые машины.

паровой двигатель

Узнайте об этом типе двигателя и о том, как он работает.

Джеймс Уатт изобрел паровой двигатель?

Джеймс Уатт не изобретал паровой двигатель. Однако он усовершенствовал двигатель. В 1764 году Уатт заметил недостаток паровой машины Ньюкомена: она тратила много пара. Уатт пришел к выводу, что отходы возникают из-за одноцилиндровой конструкции паровой машины. В 1765 году Уатт придумал отдельный конденсатор — устройство для уменьшения количества отходов, производимых паровой машиной Ньюкомена. Уатт запатентовал устройство в 1769 году.. В 1776 году Уатт и его деловой партнер Мэтью Боултон установили две паровые машины с отдельными конденсаторами. Модифицированные паровые двигатели не только уменьшили количество отходов, но и сократили расходы на топливо. Следующие несколько лет Уатт совершенствовал свою конструкцию, добавляя к ней шестерню «солнце-планета» (1781 г. ), двигатель двойного действия (1782 г.), параллельный механизм (1784 г.), маховик (1788 г.) и манометр (1790).

Подробнее ниже:
Двигатель Ватта

Томас Ньюкомен

Прочитайте о Томасе Ньюкомене и его ранней модели парового двигателя.

Matthew Boulton

Прочтите о партнерстве Джеймса Уотта с этим английским производителем и инженером.

Как Джеймс Уатт способствовал промышленной революции?

Паровая машина Джеймса Уатта оказала огромное влияние на индустриальное общество 18-го века. Он был более эффективным и экономичным, чем более ранние модели. Более того, паровая машина Уатта открыла совершенно новую область применения: она позволила использовать паровую машину для приведения в действие роторных машин на таких фабриках, как хлопчатобумажные фабрики. Неудивительно, что спрос на паровую машину Уатта был высоким, и она быстро стала применяться во многих отраслях промышленности.

Подробнее читайте ниже:
Двигатель Watt

Промышленная революция: первая промышленная революция

Узнайте о первой промышленной революции в Европе.

Ватт назван в честь Джеймса Ватта?

Так и есть! Вклад Джеймса Ватта в эффективность промышленности был отмечен тем, что в его честь была названа ватт (Вт). Ватт — единица мощности в Международной системе единиц (СИ), равная одному джоулю работы, выполняемой в секунду. Ватт был принят в качестве единицы СИ в 19 г.60, на 11-й Генеральной конференции по мерам и весам. Сегодня большинство электрических устройств оцениваются в ваттах.

Международная система единиц

Узнайте больше о Международной системе единиц и пути ее принятия.

Джеймс Уатт (родился 19 января 1736 года, Гринок, Ренфрушир, Шотландия — умер 25 августа 1819 года, Хитфилд-холл, недалеко от Бирмингема, Уорик, Англия), шотландский производитель инструментов и изобретатель, чей паровой двигатель внес существенный вклад в промышленную революцию. . Уатт также был известен тем, что запатентовал двигатель двойного действия и один из первых паровозов. Он был избран членом Лондонского королевского общества в 1785 году. 0003

Образование и обучение

Отец Уотта, казначей и магистрат Гринока, успешно занимался судостроением и строительством домов. Нежный ребенок, Ватт какое-то время учился дома у своей матери; позже, в гимназии, он выучил латынь, греческий язык и математику. Источником важной части его образования были мастерские его отца, где с помощью собственных инструментов, станка и кузницы он делал модели (например, подъемных кранов и шарманок) и знакомился с корабельными инструментами.

Решив в 17 лет стать мастером математических инструментов, Уатт сначала отправился в Глазго, где одна из родственниц его матери преподавала в университете, а затем, в 1755 году, в Лондон, где нашел мастера, который обучал его. Хотя его здоровье ухудшилось в течение года, за это время он научился достаточно, «чтобы работать не хуже большинства подмастерьев». Вернувшись в Глазго, он в 1757 году открыл магазин в университете и производил математические инструменты (например, квадранты, компасы, весы). Он познакомился со многими учеными и подружился с британским химиком и физиком Джозефом Блэком, разработавшим концепцию скрытой теплоты. В 1764 году он женился на своей кузине Маргарет Миллер, которая перед смертью девять лет спустя родила ему шестерых детей.

Во время ремонта паровой машины модели Ньюкомена в 1764 году Уатт был впечатлен расходом пара. В мае 1765 года, после решения проблемы его улучшения, он неожиданно нашел решение — отдельный конденсатор, свое первое и величайшее изобретение. Уатт понял, что потеря скрытой теплоты (теплоты, связанной с изменением состояния вещества, например, твердого или жидкого) была худшим недостатком машины Ньюкомена и что, следовательно, конденсация должна происходить в камере, отличной от цилиндра, но подключен к нему. Вскоре после этого он встретил британского врача, химика и изобретателя Джона Робака, основателя Carron Works, который убедил его создать двигатель. Он вступил с ним в партнерство в 1768 году, после того как изготовил небольшой испытательный двигатель с помощью кредитов Джозефа Блэка. В следующем году Уатт получил знаменитый патент на «Новый изобретенный метод снижения расхода пара и топлива в пожарных машинах».

Викторина «Британника»

Изобретатели и изобретения

Тем временем Уатт в 1766 г. стал землемером; в течение следующих восьми лет он был постоянно занят прокладкой маршрутов каналов в Шотландии, работа, которая помешала ему добиться дальнейшего прогресса с паровым двигателем. После того, как Робак обанкротился в 1772 году, английский промышленник и инженер Мэтью Бултон, производитель Soho Works в Бирмингеме, получил долю в патенте Уатта. Устав от геодезии и Шотландии, Уатт иммигрировал в Бирмингем в 1774 году.0003

После того, как патент Ватта был продлен актом парламента, он и Бултон в 1775 году начали сотрудничество, которое продлилось 25 лет. Финансовая поддержка Бултона сделала возможным быстрое развитие двигателя. В 1776 г. были установлены два двигателя — один для перекачивания воды на шахте в Стаффордшире, другой для нагнетания воздуха в топки британского промышленника Джона Уилкинсона, известного мастера по производству железа. В том же году Ватт снова женился; его вторая жена, Энн МакГрегор, родила ему еще двоих детей.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.

Подпишитесь сейчас

В течение следующих пяти лет, до 1781 года, Уатт подолгу жил в Корнуолле, где устанавливал и контролировал многочисленные насосные машины для медных и оловянных рудников, менеджеры которых хотели сократить расходы на топливо. Уатт, который не был бизнесменом, был вынужден вести активный торг, чтобы получить адекватные гонорары за новые двигатели. К 1780 году у него все было хорошо в финансовом отношении, хотя у Бултона все еще были проблемы с привлечением капитала. В следующем году Боултон, предвидя новый рынок для кукурузных, солодовых и хлопчатобумажных фабрик, призвал Уатта изобрести вращательное движение для паровой машины, чтобы заменить возвратно-поступательное действие оригинала. Он сделал это в 1781 году со своей так называемой солнечно-планетарной передачей, с помощью которой вал совершал два оборота за каждый цикл двигателя. В 1782 году, на пике своих изобретательских способностей, он запатентовал двигатель двойного действия, в котором поршень не только тянул, но и толкал. Двигатель требовал нового способа жесткого соединения поршня с балкой. Он решил эту проблему в 1784 году, изобретя параллельное движение — расположение соединенных стержней, которые направляли шток поршня в перпендикулярном движении — которое он описал как «одну из самых изобретательных и простых частей механизма, которые я придумал». Четыре года спустя его применение центробежного регулятора для автоматического регулирования скорости двигателя, по предложению Боултона, и в 179 г.0 его изобретение манометра фактически завершило двигатель Уатта.

Кто изобрел паровой двигатель? Урок истории промышленности

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.

Паровой двигатель 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 Ватта

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 0103 p-v используется до сих пор.

• Джеймс Ватт: Хорошо написанная и длинная биография Джеймса Ватта.
• Джеймс Ватт (1736-1819): Доктора Коррозии представляют еще один отчет о жизни и достижениях этого человека.
• Джеймс Уоттс 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.