Kiinnostus vesihöyryä kohtaan saavutettavana energialähteenä ilmaantui muinaisten ensimmäisten tieteellisten tietojen myötä. Ihmiset ovat yrittäneet kesyttää tätä energiaa kolmen tuhannen vuoden ajan. Mitkä ovat tämän polun päävaiheet? Kenen ajatukset ja projektit ovat opettaneet ihmiskunnan ottamaan siitä kaiken irti?

Edellytykset höyrykoneiden syntymiselle

Työvoimavaltaisia ​​prosesseja helpottavien mekanismien tarve on aina ollut olemassa. Noin 1700-luvun puoliväliin saakka tähän tarkoitukseen käytettiin tuulimyllyjä ja vesipyöriä. Mahdollisuus käyttää tuulienergiaa riippuu suoraan sään omituisuudesta. Ja vesipyörien käyttämiseksi tehtaita oli rakennettava jokien rannoille, mikä ei aina ole kätevää tai käytännöllistä. Ja molempien tehokkuus oli erittäin alhainen. Pohjimmiltaan tarvittiin uusi moottori, helposti hallittavissa ja vailla näitä haittoja.

Höyrykoneiden keksinnön ja parantamisen historia

Höyrykoneen luominen on monien tutkijoiden pohdinnan, menestyksen ja pettymyksen tulos.

Tien alku

Ensimmäiset yksittäiset projektit olivat vain mielenkiintoisia mielenkiintoisia asioita. Esimerkiksi, Archimedes suunnitteli höyrypistoolin, Aleksandrian haikara käytti höyryenergiaa muinaisten temppelien ovien avaamiseen. Ja tutkijat löytävät muistiinpanoja höyryenergian käytännön käytöstä muiden menetelmien ohjaamiseen Leonardo da Vinci.

Katsotaanpa tämän aiheen merkittävimpiä hankkeita.

1500-luvulla arabien insinööri Taghi al Din kehitti suunnitelman primitiiviselle höyryturbiinille. Se ei kuitenkaan saanut käytännön sovellusta turbiinin pyörän siipille syötetyn höyrysuihkun voimakkaan hajaantumisen vuoksi.

Palataanpa keskiaikaiseen Ranskaan. Fyysikko ja lahjakas keksijä Denis Papin päätyi monien epäonnistuneiden projektien jälkeen seuraavaan malliin: pystysuora sylinteri täytettiin vedellä, jonka yläpuolelle asennettiin mäntä.

Sylinteri kuumennettiin, vesi keitettiin ja haihdutettiin. Laajentuva höyry nosti männän. Se kiinnitettiin nousun yläkohtaan ja sylinterin odotettiin jäähtymistä ja höyryn tiivistymistä. Höyryn tiivistymisen jälkeen sylinteriin muodostui tyhjiö. Kiinnityksestään vapautunut mäntä ryntäsi tyhjiöön ilmanpaineen vaikutuksesta. Juuri tätä männän putoamista piti käyttää työiskuna.

Joten männän hyödyllinen isku johtui tyhjiön muodostumisesta höyryn tiivistymisestä ja ulkoisesta (ilmakehän) paineesta.

Koska höyrykone Papena Kuten useimpia myöhempiä projekteja, niitä kutsuttiin höyryilmakehän koneiksi.

Tällä suunnittelulla oli erittäin merkittävä haittapuoli - syklin toistettavuutta ei annettu. Denis keksii idean tuottaa höyryä ei sylinterissä, vaan erikseen höyrykattilassa.

Denis Papin tuli höyrykoneiden luomisen historiaan erittäin tärkeän osan - höyrykattilan - keksijänä.

Ja koska höyryä alettiin tuottaa sylinterin ulkopuolella, itse moottorista tuli ulkoinen polttomoottori. Mutta koska jakelumekanismia ei ollut keskeytymättömän toiminnan varmistamiseksi, näille hankkeille ei juuri löytynyt käytännön sovellusta.

Uusi vaihe höyrykoneiden kehityksessä

Noin 50 vuoden ajan sitä käytettiin veden pumppaamiseen hiilikaivoksissa. Thomas Newcomen höyrypumppu. Se toisti suurelta osin aiempia malleja, mutta sisälsi erittäin tärkeitä uusia kohteita - putken kondensoituneen höyryn poistamiseksi ja varoventtiilin ylimääräisen höyryn vapauttamiseksi.

Sen merkittävä haittapuoli oli, että sylinteri oli joko lämmitettävä ennen höyryruiskutusta tai jäähdytettävä ennen kuin se tiivistyi. Mutta tällaisten moottoreiden tarve oli niin suuri, että niiden ilmeisestä tehottomuudesta huolimatta näiden koneiden viimeiset kopiot palvelivat vuoteen 1930 asti.

Vuonna 1765 Englantilainen mekaanikko James Watt, aloitettuaan Newcomenin koneen parantamisen, erotti lauhduttimen höyrysylinteristä.

Tuli mahdolliseksi pitää sylinteri jatkuvasti lämmitettynä. Koneen tehokkuus parani välittömästi. Seuraavina vuosina Watt paransi malliaan merkittävästi varustamalla sen laitteella höyryn syöttämiseksi toisella tai toisella puolella.

Tätä konetta voitiin käyttää pumpun lisäksi myös erilaisten koneiden ajamiseen. Watt sai patentin keksinnölle - jatkuvalle höyrykoneelle. Näiden koneiden massatuotanto alkaa.

1800-luvun alkuun mennessä Englannissa toimi yli 320 watin höyrykoneita. Muut Euroopan maat alkoivat ostaa niitä. Tämä lisäsi merkittävästi teollista tuotantoa monilla toimialoilla sekä Englannissa että naapurimaissa.

Kaksikymmentä vuotta aikaisemmin kuin Watt, Venäjällä projektin parissa höyrykone Altai-mekaanikko Ivan Ivanovich Polzunov työskenteli.

Tehtaan johto kutsui hänet rakentamaan yksikön, joka käyttäisi sulatusuunin puhallinta.

Hänen rakentamansa kone oli kaksisylinterinen ja varmisti siihen kytketyn laitteen jatkuvan toiminnan.

Yli puolentoista kuukauden onnistuneen toiminnan jälkeen kattila vuoti. Polzunov itse ei ollut enää elossa tähän aikaan. Autoa ei korjattu. Ja yksinäisen venäläisen keksijän upea luomus unohdettiin.

Syynä on Venäjän tuon ajan jälkeenjääneisyys maailma sai tietää I. I. Polzunovin keksinnöstä suurella viiveellä...

Höyrykoneen käyttämiseksi on siis välttämätöntä, että höyrykattilan tuottama höyry laajenee ja painaa männän tai turbiinin siipiä. Ja sitten niiden liike välitettiin muihin mekaanisiin osiin.

Höyrykoneiden käyttö liikenteessä

Huolimatta siitä, että tuon ajan höyrykoneiden hyötysuhde ei ylittänyt 5%, niitä alettiin käyttää aktiivisesti maataloudessa ja liikenteessä 1700-luvun loppuun mennessä:

• höyrykäyttöinen auto ilmestyy Ranskaan;
• Yhdysvalloissa laiva alkaa liikennöidä Philadelphian ja Burlingtonin kaupunkien välillä;
• höyrykäyttöistä rautatieveturia esiteltiin Englannissa;
• Venäläinen talonpoika Saratovin maakunnasta patentoi rakentamansa 20 hevosvoiman toukkatraktorin. Kanssa.;
• Höyrykoneella varustettua lentokonetta yritettiin rakentaa useaan otteeseen, mutta valitettavasti näiden yksiköiden pieni teho yhdistettynä koneen suureen painoon teki nämä yritykset epäonnistuneiksi.

1800-luvun loppuun mennessä yhteiskunnan teknisessä kehityksessä roolinsa esittäneet höyrykoneet väistyivät sähkömoottoreille.

Höyrylaitteet 2000-luvulla

Uusien energialähteiden tultua käyttöön 1900- ja 2000-luvuilla herää jälleen tarve käyttää höyryenergiaa. Höyryturbiineista on tulossa olennainen osa ydinvoimaloita. Niitä käyttävä höyry saadaan ydinpolttoaineesta.

Näitä turbiineja käytetään laajalti myös lauhdutusvoimalaitoksissa.

Useissa maissa tehdään kokeita höyryn tuottamiseksi aurinkoenergialla.

Mäntähöyrykoneitakaan ei ole unohdettu. Vuoristoalueilla veturina Höyryveturit ovat edelleen käytössä.

Nämä luotettavat työntekijät ovat sekä turvallisempia että halvempia. He eivät tarvitse voimalinjoja, ja polttoaine - puu ja halpa kivihiili - ovat aina käsillä.

Nykyaikaiset teknologiat mahdollistavat jopa 95 % ilmakehän päästöjen talteenoton ja tehokkuuden lisäämisen 21 %:iin, joten ihmiset ovat päättäneet olla luopumatta niistä toistaiseksi ja työskentelevät uuden sukupolven höyryvetureiden parissa.

Jos tästä viestistä oli sinulle hyötyä, olisin iloinen nähdessäni sinut

Höyrykoneen toimintaperiaate

Sisällys

huomautus

1. Teoreettinen osa

1.1 Aikaketju

1.2 Höyrykone

1.2.1 Höyrykattila

1.2.2 Höyryturbiinit

1.3 Höyrykoneet

1.3.1 Ensimmäiset höyrylaivat

1.3.2 Kaksipyöräisten autojen syntymä

1.4 Höyrykoneiden käyttö

1.4.1 Höyrykoneiden etu

1.4.2 Tehokkuus

2. Käytännön osa

2.1 Mekanismin rakenne

2.2 Tapoja parantaa konetta ja sen tehokkuutta

2.3 Kyselylomake

Johtopäätös

Bibliografia

Sovellus

höyrykonehyödyllistä toimintaa

huomautus

Tämä tieteellinen työ koostuu 32 arkista, jotka sisältävät teoreettisen osan, käytännön osan, hakemuksen ja johtopäätöksen. Teoreettisessa osassa opit höyrykoneiden ja mekanismien toimintaperiaatteesta, niiden historiasta ja käytön merkityksestä elämässä. Käytännön osassa kuvataan yksityiskohtaisesti höyrymekanismin suunnittelu- ja testausprosessi kotona. Tämä tieteellinen työ voi palvella selkeä esimerkki työ ja höyryenergian käyttö.

Johdanto

Kaikille luonnon oikkuille alistuva maailma, jossa koneita ohjaa lihasvoima tai vesipyörien ja tuulimyllyjen voima - tämä oli tekniikan maailma ennen höyrykoneen luomista. Jo muinaisina aikoina ihmiset huomasivat, että virta tuleen asetetusta astiasta karkaava vesihöyry pystyy syrjäyttämään sen tiellä olevan esteen (esim. paperiarkin), mikä sai ihmisen miettimään, miten höyryä voitaisiin käyttää työnesteenä. Tämän seurauksena monien kokeiden jälkeen ilmaantui höyrykone. Ja kuvittele tehtaita, joissa on savupiippuja, höyrykoneita ja turbiineja, höyryvetureita ja höyrylaivoja - koko ihmisen luoma monimutkainen ja voimakas höyrytekniikan maailma. Höyrykone oli käytännössä ainoa universaali moottori ja sillä oli valtava rooli ihmiskunnan kehityksessä Keksintö Höyrykone toimi sysäyksenä kulkuvälineiden edelleen kehittämiselle. Se oli sadan vuoden ajan ainoa teollisuusmoottori, jonka monipuolisuus mahdollisti sen käytön tehtaissa, rautateillä ja laivastossa.Höyrykoneen keksintö on valtava läpimurto, joka tapahtui kahden aikakauden vaihteessa. Ja vuosisatoja myöhemmin tämän keksinnön täysi merkitys tuntuu vieläkin terävämmin.

Hypoteesi:

Onko mahdollista rakentaa omin käsin yksinkertainen mekanismi, joka toimii höyryllä?

Työn tarkoitus: suunnitella höyryllä liikkuva mekanismi.

Tutkimuksen tavoite:

1. Tutki tieteellistä kirjallisuutta.

2. Suunnittele ja rakenna yksinkertainen mekanismi, joka toimii höyryllä.

3. Harkitse mahdollisuuksia tehokkuuden lisäämiseksi tulevaisuudessa.

Tämä tieteellinen työ toimii oppaana lukion fysiikan tunneilla ja aiheesta kiinnostuneille.

1. TeoRetic osa

Höyrykone on lämpömäntämoottori, jossa höyrykattilasta tulevan vesihöyryn potentiaalienergia muunnetaan mekaaniseksi työksi männän edestakaisen liikkeen tai akselin pyörimisliikkeen avulla.

Höyry on yksi yleisimmistä jäähdytysnesteistä lämpöjärjestelmissä, joissa on lämmitetty neste tai kaasumainen työneste, yhdessä veden ja lämpööljyjen kanssa. Vesihöyryllä on useita etuja, kuten käytön helppous ja joustavuus, alhainen myrkyllisyys ja kyky syöttää merkittävä määrä energiaa teknologiseen prosessiin. Sitä voidaan käyttää erilaisissa järjestelmissä, joissa jäähdytysneste on suorassa kosketuksessa eri laitteiden osien kanssa, mikä auttaa tehokkaasti vähentämään energiakustannuksia, vähentämään päästöjä ja maksamaan takaisin nopeasti.

Energian säilymislaki on empiirisesti vahvistettu luonnon peruslaki, jonka mukaan eristetyn (suljetun) fyysisen järjestelmän energia säilyy ajan myötä. Toisin sanoen energia ei voi syntyä tyhjästä eikä kadota tyhjään, se voi vain siirtyä muodosta toiseen. Perimmäisestä näkökulmasta Noetherin lauseen mukaan energian säilymislaki on seurausta ajan homogeenisuudesta ja on tässä mielessä universaali eli luonteeltaan hyvin erilaisia ​​fysikaalisia järjestelmiä.

1.1 Aikaketju

4000 eaa e. - mies keksi pyörän.

3000 eaa e. - Ensimmäiset tiet ilmestyivät muinaisessa Roomassa.

2000 eaa e. - pyörä sai meille tutumman ilmeen. Siinä on nyt napa, vanne ja pinnat yhdistävät ne.

1700 eaa e. - ilmestyivät ensimmäiset puupaloilla päällystetyt tiet.

312 eaa e. - Ensimmäiset kivitiet rakennettiin muinaisessa Roomassa. Kiven paksuus oli yksi metri.

1405 - ensimmäiset kevään hevosvaunut ilmestyivät.

1510 - hevosvaunut sai rungon, jossa oli seinät ja katto. Matkustajat pystyivät suojautumaan huonolta säältä matkan aikana.

1526 - Saksalainen tiedemies ja taiteilija Albrecht Durer kehitti mielenkiintoisen projektin "hevosettomille vaunuille", jotka toimivat ihmisten lihasvoimalla. Vaunun sivuilla kävelevät ihmiset pyörittivät erityisiä kahvoja. Tämä pyöriminen välitettiin vaunun pyörille matomekanismin avulla. Valitettavasti kärryä ei tehty.

1600 - Simon Stevin rakensi jahdin pyörillä, jotka liikkuivat tuulen vaikutuksesta. Siitä tuli ensimmäinen hevosvaunujen suunnittelu.

1610 - vaunuihin tehtiin kaksi merkittävää parannusta. Ensinnäkin epäluotettavat ja liian pehmeät vyöt, jotka heiluttavat matkustajia matkan aikana, korvattiin teräsjousilla. Toiseksi hevosvaljaita parannettiin. Nyt hevonen ei vetänyt vaunuja kaulallaan, vaan rinnallaan.

1649 - ensimmäiset testit suoritettiin henkilön aiemmin kierretyn jousen käytölle käyttövoimana. Jousivetoisen vaunun rakensi Johann Hautsch Nürnbergissä. Historioitsijat kuitenkin kyseenalaistavat nämä tiedot, koska on olemassa versio, että suuren jousen sijaan vaunun sisällä istui henkilö, joka laittoi mekanismin liikkeelle.

1680 - ensimmäiset esimerkit ratsastuksesta ilmestyivät suuriin kaupunkeihin julkinen liikenne.

1690 - Stefan Farffler Nürnbergistä loi kolmipyöräisen kärryn, joka liikkui kahdella käsin pyöritettävällä kahvalla. Tämän ajon ansiosta kärrysuunnittelija pystyi liikkumaan paikasta toiseen käyttämättä jalkojaan.

1698 - Englantilainen Thomas Savery rakensi ensimmäisen höyrykattilan.

1741 - Venäläinen itseoppinut mekaanikko Leonty Lukyanovich Shamshurenkov lähetti Nižni Novgorodin provinssin toimistoon "raportin", jossa oli kuvaus "itse juoksevista lastenrattaista".

1769 - Ranskalainen keksijä Cugnot rakensi maailman ensimmäisen höyryauton.

1784 - James Watt loi ensimmäisen höyrykoneen.

1791 - Ivan Kulibin suunnitteli kolmipyöräisen itseliikkuvan vaunun, johon mahtui kaksi matkustajaa. Ajo suoritettiin poljinmekanismilla.

1794 - Cugnon höyrykone luovutettiin "koneiden, työkalujen, mallien, piirustusten ja kuvausten varastolle kaikenlaisista taide- ja käsityölajeista" toisena mekaanisena uteliaisuutena.

1800 - uskotaan, että Venäjällä rakennettiin tänä vuonna maailman ensimmäinen polkupyörä. Sen kirjoittaja oli maaorja Efim Artamonov.

1808 - ensimmäinen ranskalainen polkupyörä ilmestyi Pariisin kaduille. Se oli valmistettu puusta ja koostui kaksi pyörää yhdistävästä poikkipalkista. Toisin kuin nykyaikaisessa polkupyörässä, siinä ei ollut ohjauspyörää tai polkimia.

1810 - Kuljetusteollisuus alkoi syntyä Amerikassa ja Euroopan maissa. Suurissa kaupungeissa kokonaisia ​​katuja ja jopa kaupunginosia näyttivät olevan vaunujen valmistajien asuttamia.

1816 – Saksalainen keksijä Karl Friedrich Dries rakensi nykyaikaista polkupyörää muistuttavan koneen. Heti kun se ilmestyi kaupungin kaduille, se sai nimen "juoksukone", koska sen omistaja, työntyen pois jaloillaan, todella juoksi maata pitkin.

1834 - M. Hakuetin suunnitteleman purjehdusmiehistön testit suoritettiin Pariisissa. Tällä miehistöllä oli 12 m korkea masto.

1868 - uskotaan, että tänä vuonna ranskalainen Erne Michaud loi modernin moottoripyörän prototyypin.

1871 - Ranskalainen keksijä Louis Perrault kehitti polkupyörään höyrykoneen.

1874 - Venäjällä rakennettiin höyrypyörätraktori. Prototyyppinä käytettiin englantilaista autoa "Evelyn Porter".

1875 - Ensimmäisen höyrykoneen, Amadeus Bdllin, esittely pidettiin Pariisissa.

1884 - Amerikkalainen Louis Copland rakensi moottoripyörän, jonka etupyörän yläpuolelle oli asennettu höyrykone. Tämä malli voisi kiihtyä 18 km/h.

1901 - henkilöhöyryauton rakensi Venäjällä Moskovan polkupyörätehdas "Dux".

1902 - Leon Serpollet teki 120 km/h maailmanennätyksen yhdellä höyryautollaan.

Vuotta myöhemmin hän teki toisen ennätyksen - 144 km/h.

1905 - Amerikkalainen F. Marriott ylitti 200 km nopeuden höyryautossa

1.2 Steammoottori

Höyryvoimalla toimiva moottori. Veden lämmittämisessä tuotettua höyryä käytetään työntövoimana. Joissakin moottoreissa höyryn voima pakottaa sylintereissä olevat männät liikkumaan. Tämä saa aikaan edestakaisen liikkeen. Yhdistetty mekanismi muuttaa sen yleensä pyöriväksi liikkeeksi. Höyryveturit käyttävät mäntämoottoreita. Höyryturbiineja käytetään myös moottoreina, jotka tarjoavat suoraa pyörimisliikettä pyörittämällä sarjaa siipiä. Höyryturbiinien voimalaitosten generaattorit ja laivojen potkurit. Kaikissa höyrykoneissa höyrykattilassa (kattilassa) lämmitettäessä vettä syntyvä lämpö muunnetaan liikeenergiaksi. Lämpöä voi tulla polttamalla polttoainetta uunissa tai ydinreaktorista. Historian ensimmäinen höyrykone oli eräänlainen pumppu, jota käytettiin kaivoksissa tulvineen veden pumppaamiseen. Sen keksi vuonna 1689 Thomas Savery. Tässä rakenteeltaan hyvin yksinkertaisessa koneessa höyry tiivistyi pieneksi vesimääräksi ja tästä johtuen syntyi osittainen tyhjiö, jonka ansiosta kaivoksen kuilusta imettiin vettä. Vuonna 1712 Thomas Newcomen keksi höyryllä toimivan mäntäpumpun. 1760-luvulla James Watt paransi Newcomenin suunnittelua ja loi paljon tehokkaampia höyrykoneita. Pian niitä alettiin käyttää tehtaissa koneiden ajamiseen. Vuonna 1884 englantilainen insinööri Charles Parson (1854-1931) keksi ensimmäisen käytännöllisen höyryturbiinin. Hänen suunnittelunsa olivat niin tehokkaita, että ne alkoivat pian korvata voimalaitosten mäntähöyrykoneita. Hämmästyttävin saavutus höyrykoneiden alalla oli täysin suljetun, mikroskooppisen höyrykoneen luominen. Japanilaiset tutkijat loivat sen integroitujen piirien valmistusmenetelmillä. Sähköisen lämmityselementin läpi kulkeva pieni virta muuttaa vesipisaran höyryksi, joka liikuttaa mäntää. Nyt tutkijoiden on selvitettävä, millä alueilla tämä laite voi löytää käytännön sovellusta.

Höyrykoneen keksimisprosessi, kuten tekniikassa usein tapahtuu, kesti melkein vuosisadan, joten tämän tapahtuman päivämäärän valinta on melko mielivaltainen. Kukaan ei kuitenkaan kiistä, että teknologiseen vallankumoukseen johtaneen läpimurron teki skotti James Watt.

Ihmiset ovat miettineet höyryn käyttöä työnesteenä muinaisista ajoista lähtien. Kuitenkin vasta XVII-XVIII vuosisatojen vaihteessa. onnistui löytämään tavan tuottaa hyödyllistä työtä höyryllä. Yksi ensimmäisistä yrityksistä saada höyryä ihmisen palvelukseen tehtiin Englannissa vuonna 1698: keksijä Saveryn kone oli tarkoitettu kaivosten tyhjentämiseen ja veden pumppaamiseen. Totta, Saveryn keksintö ei ollut vielä moottori sanan täydessä merkityksessä, sillä muutamaa manuaalisesti avattua ja suljettavaa venttiiliä lukuun ottamatta siinä ei ollut liikkuvia osia. Saveryn kone toimi seuraavasti: ensin tiivistetty säiliö täytettiin höyryllä, sitten säiliön ulkopinta jäähdytettiin kylmällä vedellä, jolloin höyry tiivistyi ja säiliöön syntyi osittainen tyhjiö. Tämän jälkeen vesi - esimerkiksi kuilun pohjalta - imettiin säiliöön imuputken kautta ja seuraavan höyryannoksen syöttämisen jälkeen se heitettiin ulos.

Ensimmäisen männällä varustetun höyrykoneen rakensi ranskalainen Denis Papin vuonna 1698. Vettä lämmitettiin pystysuorassa sylinterissä männän avulla ja syntynyt höyry työnsi mäntää ylöspäin. Höyryn jäähtyessä ja tiivistyessä mäntä liikkui alaspäin ilmanpaineen vaikutuksesta. Lohkojärjestelmän kautta Papenin höyrykone saattoi käyttää erilaisia ​​mekanismeja, kuten pumppuja.

Edistyneemmän koneen rakensi vuonna 1712 englantilainen seppä Thomas Newcomen. Kuten Papinin koneessa, mäntä liikkui pystysuorassa sylinterissä. Kattilan höyry tuli sylinterin pohjaan ja nosti männän ylöspäin. Kun kylmää vettä ruiskutettiin sylinteriin, höyry tiivistyi, sylinteriin muodostui tyhjiö ja ilmakehän paineen vaikutuksesta mäntä putosi alas. Tämä käänteinen isku poisti veden sylinteristä ja nosti pumpun varren ylös keinuvarteen liitetun ketjun kautta, joka liikkui kuin keinu. Kun mäntä oli iskunsa pohjalla, höyryä tuli taas sylinteriin ja pumpun tankoon tai keinuvarteen kiinnitetyn vastapainon avulla mäntä nousi alkuperäiseen asentoonsa. Tämän jälkeen sykli toistui.

Newcomen-konetta käytettiin laajalti Euroopassa yli 50 vuoden ajan. 1740-luvulla 2,74 m pitkä ja 76 cm halkaisijaltaan sylinterinen kone teki yhdessä päivässä työn, jonka 25 miehen ja 10 hevosen vuorotyöryhmä sai valmiiksi viikossa. Ja silti sen tehokkuus oli erittäin alhainen.

Teollinen vallankumous ilmeni selvemmin Englannissa, ennen kaikkea tekstiiliteollisuudessa. Kankaiden tarjonnan ja nopeasti kasvavan kysynnän välinen ristiriita houkutteli parhaat suunnittelijat kehräys- ja kutomakoneiden kehittämiseen. Cartwrightin, Kayn, Cromptonin ja Hargreavesin nimet jäävät ikuisesti Englannin teknologian historiaan. Mutta heidän luomaansa kehruu- ja kutomakoneet tarvitsivat laadukkaasti uuden yleismoottorin, joka jatkuvasti ja tasaisesti (tämä vesipyörä ei pystynyt tarjoamaan) ajaisi koneet yksisuuntaiseen pyörivään liikkeeseen. Juuri täällä kuuluisan insinöörin, "Greenockin velhon" James Wattin lahjakkuus ilmestyi kaikessa loistossaan.

Watt syntyi Skotlannissa Greenockin kaupungissa laivanrakentajan perheeseen. Työskennellyt oppipoikana työpajoissa Glasgow'ssa, kahden ensimmäisen vuoden aikana James hankki kaivertajan, matemaattisten, geodeettisten, optisten instrumenttien ja erilaisten navigointiinstrumenttien valmistuksen mestarin pätevyyden. Professorisetänsä neuvosta James astui paikalliseen yliopistoon mekaanikkona. Täällä Watt alkoi työskennellä höyrykoneiden parissa.

James Watt yritti parantaa Newcomenin höyryilmamoottoria, joka soveltui yleensä vain veden pumppaamiseen. Hänelle oli selvää, että Newcomenin koneen suurin haittapuoli oli sylinterin vuorotteleva lämmitys ja jäähdytys. Vuonna 1765 Watt keksi ajatuksen, että sylinteri voisi pysyä jatkuvasti kuumana, jos höyry ohjataan ennen kondensaatiota erilliseen säiliöön venttiilillä varustetun putken kautta. Lisäksi Watt teki useita muita parannuksia, jotka lopulta muuttivat höyryilmakehän moottorin höyrykoneeksi. Esimerkiksi hän keksi saranamekanismin - "Wattin suuntaviivan" (niin kutsuttu, koska osa linkeistä - sen koostumukseen sisältyvistä vipuista - muodostaa suunnikkaan), joka muutti männän edestakaisen liikkeen pääakselin pyöriväksi liikkeeksi. Nyt kutomakoneet voisivat toimia jatkuvasti.

Vuonna 1776 Watin konetta testattiin. Sen hyötysuhde oli kaksinkertainen Newcomenin koneeseen verrattuna. Vuonna 1782 Watt loi ensimmäisen yleiskäyttöisen kaksitoimisen höyrykoneen. Höyryä tuli sylinteriin vuorotellen männän toiselta puolelta ja sitten toiselta puolelta. Siksi mäntä teki sekä työ- että paluuiskun höyryn avulla, mitä ei aikaisemmissa koneissa ollut. Koska kaksitoimisessa höyrykoneessa männänvarsi suoritti veto- ja työntötoimintoa, jouduttiin suunnittelemaan uudelleen aiempi ketjujen ja keinuvipujen käyttöjärjestelmä, joka reagoi vain pitoon. Watt kehitti kytkettyjen tankojen järjestelmän ja käytti planeettamekanismia männänvarren edestakaisen liikkeen muuttamiseksi pyöriväksi liikkeeksi, käytti raskasta vauhtipyörää, keskipakonopeudensäädintä, levyventtiiliä ja painemittaria höyrynpaineen mittaamiseen. Watin patentoitua "pyörivää höyrykonetta" käytettiin ensin laajalti kehruu- ja kutomatehtaissa ja myöhemmin muissa teollisuusyrityksissä. Watin moottori sopi mihin tahansa koneeseen, ja itseliikkuvien mekanismien keksijät käyttivät tätä nopeasti hyväkseen.

Watin höyrykone oli todella vuosisadan keksintö, joka merkitsi teollisen vallankumouksen alkua. Mutta keksijä ei pysähtynyt tähän. Naapurit katselivat useammin kuin kerran hämmästyneenä, kuinka Watt kilpaili hevosilla niityllä vetäen erityisesti valittuja painoja. Näin voimayksikkö ilmestyi - Hevosvoimat, joka sai myöhemmin yleismaailmallisen tunnustuksen.

Valitettavasti taloudelliset vaikeudet pakottivat Wattin jo aikuisiässä tekemään geodeettisia tutkimuksia, työskentelemään kanavien rakentamisen parissa, rakentamaan satamia ja venesatamia ja lopulta solmimaan taloudellisesti orjuuttavan liiton yrittäjä John Rebeckin kanssa, joka kärsi pian täydellisen taloudellisen romahduksen.

Elän pelkästään hiilellä ja vedellä, ja minulla on silti tarpeeksi energiaa kulkeakseni 100 mph! Juuri tähän höyryveturi pystyy. Vaikka nämä jättiläismekaaniset dinosaurukset ovat nyt kuolleet sukupuuttoon useimmilta maailman rautateiltä, ​​höyrytekniikka elää ihmisten sydämissä, ja tämän kaltaiset veturit toimivat edelleen matkailukohteena monilla historiallisilla rautateillä.

Ensimmäiset modernit höyrykoneet keksittiin Englannissa 1700-luvun alussa, ja ne merkitsivät teollisen vallankumouksen alkua.

Tänään palataan taas höyryenergiaan. Polttoprosessin suunnitteluominaisuuksien vuoksi höyrykone tuottaa vähemmän saasteita kuin moottori sisäinen palaminen. Katso tästä videopostauksesta, miten se toimii.

Mikä sai voiman muinaisessa höyrykoneessa?

Vaatii energiaa tehdä kaikkea mitä ajattelet: ajaa rullalaudalla, lentää lentokoneella, käydä ostoksilla tai ajaa autoa kadulla. Suurin osa nykyään kuljetuksiin käyttämästämme energiasta tulee öljystä, mutta näin ei aina ollut. 1900-luvun alkuun asti kivihiili oli maailman suosituin polttoaine, joka käytti voimaa kaikessa junista ja laivoista amerikkalaisen tiedemiehen Samuel P. Langleyn, Wrightin veljien varhaisen kilpailijan, keksimiin huono-onnisiin höyrylentokoneisiin. Mikä hiilessä on niin erikoista? Sitä on runsaasti maan sisällä, joten se oli suhteellisen edullinen ja laajalti saatavilla.

Kivihiili on orgaaninen kemikaali, mikä tarkoittaa, että se perustuu alkuainehiileen. Kivihiiltä muodostuu miljoonien vuosien aikana, kun kuolleiden kasvien jäännökset haudataan kivien alle, puristetaan paineen alaisena ja keitetään maan sisäisen lämmön vaikutuksesta. Siksi sitä kutsutaan fossiiliseksi polttoaineeksi. Kivihiilen kokkareet ovat todella energiapakkauksia. Niiden sisällä oleva hiili on sitoutunut vety- ja happiatomeihin sidoksilla, joita kutsutaan kemiallisiksi sidoksiksi. Kun poltamme hiiltä tulessa, sidokset katkeavat ja energiaa vapautuu lämmön muodossa.

Hiili sisältää noin puolet niin paljon energiaa kiloa kohden kuin puhtaammat fossiiliset polttoaineet, kuten bensiini, diesel ja kerosiini – mikä on yksi syy siihen, miksi höyrykoneiden täytyy palaa niin paljon.

Ovatko höyrykoneet valmiita eeppiseen paluun?

Höyrykone hallitsi aikoinaan ylivoimaisesti - ensin junissa ja raskaissa traktoreissa, kuten tiedätte, mutta lopulta autoissa. Nykyään sitä on vaikea ymmärtää, mutta 1900-luvun vaihteessa yli puolet Yhdysvaltojen autoista kulki höyryllä. Höyrykone oli niin kehittynyt, että vuonna 1906 Stanley Rocket -niminen höyrykone piti jopa maanopeusennätystä - huimaa 127 mailia tunnissa!

Nyt voisi luulla, että höyrykone oli menestys vain siksi, että polttomoottoreita (ICE) ei vielä ollut olemassa, mutta itse asiassa höyrykoneita ja ICE-autoja kehitettiin samaan aikaan. Koska insinööreillä oli jo 100 vuoden kokemus höyrykoneiden kanssa työskentelystä, höyrykoneella oli melkoinen etumatka. Manuaaliset kampimoottorit mursivat onnettomien kuljettajien kädet, mutta 1900-luvulla höyrykoneet olivat täysin automatisoituja – ja ilman kytkintä tai vaihteistoa (höyry tuottaa jatkuvaa painetta, toisin kuin polttomoottorin männän isku), erittäin helppokäyttöisiä. Ainoa varoitus on, että jouduit odottamaan muutaman minuutin kattilan lämpenemistä.

Kuitenkin muutaman lyhyen vuoden kuluttua Henry Ford tulisi mukaan ja muuttaisi kaiken. Vaikka höyrykone oli teknisesti polttomoottoria parempi, se ei pystynyt vastaamaan Fordin tuotantohintaa. Höyryautojen valmistajat yrittivät vaihtaa vaihdetta ja markkinoida autojaan premium-ylellisyystuotteina, mutta vuoteen 1918 mennessä Ford Model T oli kuusi kertaa halvempi kuin Steinley Steamer (silloin suosituin höyryauto). Sähkökäynnistysmoottorin tultua markkinoille vuonna 1912 ja polttomoottoreiden tehokkuuden jatkuvan parantumisen myötä höyrykone katosi teiltämme pian.

Paineen alla

Viimeiset 90 vuotta höyrykoneet ovat pysyneet sukupuuton partaalla, ja jättiläispedot ovat nousseet vanhojen autonäyttelyihin, mutta ei paljon muuta. Hiljaisesti, taustalla, tutkimus on kuitenkin hiljaa edennyt - osittain siksi, että olemme riippuvaisia ​​höyryturbiineista sähköntuotannossa, mutta myös siksi, että jotkut uskovat, että höyrykoneet voivat itse asiassa olla polttomoottoreita parempia.

ICE:llä on luontaisia ​​haittoja: ne vaativat fossiilisia polttoaineita, ne tuottavat paljon saasteita ja ovat meluisia. Höyrykoneet sen sijaan ovat erittäin hiljaisia, erittäin puhtaita ja voivat käyttää melkein mitä tahansa polttoainetta. Höyrykoneet jatkuvan paineensa ansiosta eivät vaadi vaihteistoa - saat maksimaalisen vääntömomentin ja kiihtyvyyden välittömästi, levossa. Kaupunkiajossa, jossa pysähtyminen ja käynnistäminen kuluttaa valtavia määriä fossiilisia polttoaineita, höyrykoneiden jatkuva teho voi olla erittäin mielenkiintoista.

Teknologia on edennyt pitkälle 1920-luvulta lähtien – ennen kaikkea me nyt materiaalien mestarit. Alkuperäiset höyrykoneet vaativat valtavia, raskaita kattiloita kestämään kuumuutta ja painetta, ja sen seurauksena pienetkin höyrykoneet painoivat pari tonnia. Nykyaikaisilla materiaaleilla höyrykoneet voivat olla yhtä kevyitä kuin serkkunsa. Kun lisäät nykyaikaisen lauhduttimen ja jonkinlaisen kattilahaihduttimen, voit rakentaa höyrykoneen, jolla on kunnollinen hyötysuhde ja lämpenemisajat, jotka mitataan sekunneissa eikä minuuteissa.

SISÄÄN viime vuodet nämä saavutukset ovat yhdessä luoneet jännittäviä kehityskulkuja. Vuonna 2009 brittiläinen tiimi teki uuden höyrykäyttöisen tuulen ennätyksen 148 mph, mikä lopulta rikkoi Stanley-raketin yli 100 vuotta kestäneen ennätyksen. 1990-luvulla Volkswagenin T&K-divisioona nimeltä Enginion kertoi rakentaneensa höyrykoneen, joka oli teholtaan verrattavissa polttomoottoriin, mutta jonka päästöt ovat alhaisemmat. Cyclone Technologies väittää viime vuosina kehittäneensä höyrykoneen, joka on kaksi kertaa tehokkaampi kuin polttomoottori. Toistaiseksi mikään moottori ei ole kuitenkaan päässyt hyötyajoneuvoon.

Eteenpäin on epätodennäköistä, että höyrykoneet koskaan siirtyvät pois polttomoottorista, jos vain Big Oilin valtavan vauhdin vuoksi. Kuitenkin jonain päivänä, kun päätämme viimein katsoa vakavasti henkilökohtaisen liikenteen tulevaisuutta, ehkä hiljainen, vihreä, liukuva höyryenergian armo saa toisen mahdollisuuden.

Aikamme höyrykoneet

Tekniikka.

Innovatiivinen energia. Tällä hetkellä nanoFlowcell® on innovatiivisin ja tehokkain energian varastointijärjestelmä liikkuviin ja kiinteisiin sovelluksiin. Toisin kuin perinteiset akut, nanoFlowcell® saa energiaa nestemäisten elektrolyyttien (bi-ION) muodossa, joka voidaan varastoida pois itse kennosta. Tällä tekniikalla käytettävän auton pakokaasu on vesihöyryä.

Kuten perinteinen virtauskenno, positiivisesti ja negatiivisesti varautuneet elektrolyyttiset nesteet varastoidaan erikseen kahdessa säiliössä ja pumpataan tavanomaisen virtauskennon tai polttokennon tapaan muuntimen (nanoFlowcell-järjestelmän varsinainen elementti) läpi erillisissä piireissä.

Tässä kaksi elektrolyyttiketjua erotetaan toisistaan ​​vain läpäisevällä kalvolla. Ioninvaihto tapahtuu heti, kun positiiviset ja negatiiviset elektrolyyttiliuokset kulkevat toisensa muuntimen kalvon molemmin puolin. Tämä muuttaa bi-ioniin sitoutuneen kemiallisen energian sähköksi, joka on sitten suoraan sähkönkuluttajien saatavilla.

Kuten vetyajoneuvoissa, nanoFlowcell-sähköajoneuvojen tuottama "pakokaasu" on vesihöyryä. Mutta ovatko tulevaisuuden sähköajoneuvojen vesihöyrypäästöt ympäristöystävällisiä?

Sähköisen liikkuvuuden kriitikot kyseenalaistavat yhä enemmän vaihtoehtoisten energialähteiden ympäristöystävällisyyttä ja kestävyyttä. Monille sähköautot ovat keskinkertainen kompromissi päästöttömän ajon ja ympäristölle haitallisten teknologioiden välillä. Perinteiset litiumioniakut tai metallihydridiakut eivät ole kestäviä eivätkä ympäristöystävällisiä - ei valmistettaviksi, käyttämättömiksi tai kierrätettäviksi, vaikka mainoksissa ehdotetaankin puhdasta "e-mobiilia".

nanoFlowcell Holdingsilta kysytään usein myös nanoFlowcell-teknologian ja biionisten elektrolyyttien kestävyydestä ja ympäristöystävällisyydestä. Sekä nanoFlowcell itse että sen tehonlähteeksi tarvittavat bi-ION-elektrolyyttiratkaisut valmistetaan ympäristöystävällisellä tavalla ympäristöystävällisistä raaka-aineista. Käytön aikana nanoFlowcell-tekniikka on täysin myrkytöntä eikä vahingoita terveyttä millään tavalla. Bi-ION, joka koostuu vähäsuolaisesta vesiliuoksesta (veteen liuenneet orgaaniset ja mineraalisuolat) ja todellisista energian kantajista (elektrolyyteistä), on myös ympäristöystävällinen käytettynä ja käsiteltynä.

Kuinka nanoFlowcell-käyttö toimii sähköajoneuvossa? Kuten bensa auto, elektrolyyttiliuos kulutetaan sähköajoneuvossa, jossa on nanoflowcell. Nanohaaran (todellinen virtauskenno) sisällä pumpataan yksi positiivisesti ja yksi negatiivisesti varautunut elektrolyyttiliuos solukalvon läpi. Reaktio - ioninvaihto - tapahtuu positiivisesti ja negatiivisesti varautuneiden elektrolyyttiliuosten välillä. Siten bi-ionien sisältämä kemiallinen energia vapautuu sähkön muodossa, jota sitten käytetään sähkömoottoreiden ohjaamiseen. Tämä tapahtuu niin kauan kuin elektrolyytit pumpataan kalvon läpi ja reagoivat. Nanovirtauskennolla varustetussa QUANTiNO-käytössä yksi elektrolyyttinestesäiliö riittää yli 1000 kilometriin. Kun säiliö on tyhjä, se on täytettävä.

Millaista ”jätettä” nanoflowcell-sähköauto tuottaa? Tyypillisessä polttomoottoriajoneuvossa fossiilisten polttoaineiden (bensiini tai diesel) palaminen tuottaa vaarallisia pakokaasuja - pääasiassa hiilidioksidia, typen oksideja ja rikkidioksidia - joiden kerääntymisen monet tutkijat ovat todenneet ilmastonmuutoksen aiheuttajaksi. muuttaa. Ainoat nanoFlowcell-ajoneuvon ajon aikana aiheuttamat päästöt ovat kuitenkin vetykäyttöisten ajoneuvojen tapaan lähes kokonaan vettä.

Sen jälkeen kun nanosolussa tapahtui ioninvaihto, bi-ION-elektrolyyttiliuoksen kemiallinen koostumus pysyi käytännössä muuttumattomana. Se ei ole enää reaktiivinen, joten sitä pidetään "käytettynä", koska sitä ei voi ladata uudelleen. Siksi nanoFlowcell-teknologian mobiilisovelluksissa, kuten sähköajoneuvoissa, päätettiin mikroskooppisesti haihduttaa ja vapauttaa liuennut elektrolyytti ajoneuvon liikkuessa. Yli 80 km/h nopeuksilla jäteelektrolyyttinestesäiliö tyhjennetään erittäin hienojen ruiskutussuuttimien kautta käyttöenergialla toimivan generaattorin avulla. Elektrolyytit ja suolat esisuodatetaan mekaanisesti. Tällä hetkellä puhdistetun veden vapautuminen kylmän vesihöyryn muodossa (mikrohieno sumu) on täysin yhteensopivaa ympäristön kanssa. Suodatin vaihdetaan noin 10 g:n välein.

Tämän teknisen ratkaisun etuna on, että ajoneuvon säiliö tyhjenee normaalin ajon aikana ja se voidaan täyttää helposti ja nopeasti ilman pumppausta.

Vaihtoehtoinen ratkaisu, joka on hieman monimutkaisempi, on kerätä käytetty elektrolyyttiliuos erilliseen säiliöön ja lähettää se kierrätykseen. Tämä ratkaisu on tarkoitettu vastaaviin kiinteisiin nanoFlowcell-sovelluksiin.

Monet kriitikot kuitenkin ehdottavat nyt, että tämän tyyppinen vesihöyry, jota vapautuu polttokennoissa vedyn konversiossa tai elektrolyyttisen nesteen haihtumisesta nanodiversion tapauksessa, on teoriassa kasvihuonekaasu, jolla voi olla vaikutusta ilmastonmuutokseen. . Miten tällaiset huhut syntyvät?

Tarkastelemme vesihöyrypäästöjä niiden ympäristömerkityksen kannalta ja kysymme, kuinka paljon vesihöyryä voidaan odottaa lisää laajan käytön seurauksena Ajoneuvo nanoflowcell verrattuna perinteisiin käyttöteknologioihin ja voiko näillä H2O-päästöillä olla negatiivinen vaikutus ympäristöön.

Tärkeimmät luonnolliset kasvihuonekaasut - CH 4:n, O 3:n ja N 2 O:n ohella - ovat vesihöyry ja CO 2. Hiilidioksidi ja vesihöyry ovat uskomattoman tärkeitä globaalin ilmaston ylläpitämisessä. Maahan saavuttava auringon säteily imeytyy ja lämmittää maata, mikä puolestaan ​​säteilee lämpöä ilmakehään. Suurin osa tästä säteiletystä lämmöstä pakenee kuitenkin takaisin avaruuteen Maan ilmakehästä. Hiilidioksidilla ja vesihöyryllä on kasvihuonekaasujen ominaisuuksia, ja ne muodostavat "suojakerroksen", joka estää kaikkea säteilevää lämpöä karkaamasta takaisin avaruuteen. Luonnollisessa tilanteessa tämä kasvihuoneilmiö on kriittinen selviytymisellemme maan päällä – ilman hiilidioksidia ja vesihöyryä maapallon ilmakehä olisi elämälle vihamielinen.

Kasvihuoneilmiö tulee ongelmalliseksi vasta, kun ihmisen ennalta arvaamaton väliintulo häiritsee luonnon kiertokulkua. Kun ihmiset aiheuttavat korkeampia kasvihuonekaasupitoisuuksia ilmakehässä polttamalla fossiilisia polttoaineita, luonnossa esiintyvien kasvihuonekaasujen lisäksi, se lisää maapallon ilmakehän lämpenemistä.

Koska ihmiset ovat osa biosfääriä, he vaikuttavat väistämättä ympäristöön ja siten ilmastojärjestelmään jo olemassaolollaan. Maapallon väestön jatkuva kasvu kivikaudesta lähtien ja siirtokuntien perustaminen useita tuhansia vuosia sitten, mikä liittyy siirtymiseen paimentolaiselämästä maatalouteen ja karjanhoitoon, on jo vaikuttanut ilmastoon. Lähes puolet maailman alkuperäisistä metsistä ja metsistä on raivattu maataloustarkoituksiin. Metsät ovat valtamerten ohella tärkeimpiä vesihöyryn tuottajia.

Vesihöyry on ilmakehän lämpösäteilyn tärkein absorboija. Vesihöyryn osuus ilmakehän massasta on keskimäärin 0,3 %, hiilidioksidin vain 0,038 %, mikä tarkoittaa, että vesihöyry muodostaa 80 % ilmakehän kasvihuonekaasujen massasta (noin 90 % tilavuudesta) ja 36 %. 66 % on tärkein kasvihuonekaasu, joka varmistaa olemassaolomme maan päällä.

Taulukko 3: Tärkeimpien kasvihuonekaasujen vaikutus ilmakehään ja lämpötilan nousun absoluuttinen ja suhteellinen vaikutus (Zittel)

STEAM ROTORY MOOTTORI ja STEAM AXIAL PISTON MOOTTORI

Pyörivä höyrykone (pyörivä höyrykone) on ainutlaatuinen voimakone, jonka kehitystä ei ole vielä kehitetty kunnolla.

Toisaalta 1800-luvun viimeisellä kolmanneksella oli olemassa erilaisia ​​pyöriviä moottoreita, jotka jopa toimivat hyvin, mukaan lukien dynamojen ajo sähköenergian tuottamiseksi ja kaikenlaisten esineiden käyttövoimaksi. Mutta tällaisten höyrykoneiden (höyrykoneiden) valmistuksen laatu ja tarkkuus oli hyvin alkeellista, joten niillä oli alhainen hyötysuhde ja pieni teho. Siitä lähtien pienet höyrykoneet ovat jääneet menneisyyteen, mutta todella tehottomien ja lupaamattomien mäntähöyrykoneiden ohella myös hyvät mahdollisuudet tarjoavat pyörivät höyrykoneet ovat jääneet menneisyyteen.

Pääsyynä on se, että 1800-luvun lopun tekniikan tasolla ei ollut mahdollista tehdä todella laadukasta, tehokasta ja kestävää pyörivää moottoria.
Siksi kaikista höyrykoneista ja höyrykoneista vain valtavan tehon höyryturbiinit (20 MW ja enemmän), jotka nykyään tuottavat noin 75% sähköstä maassamme, ovat säilyneet turvallisesti ja aktiivisesti tähän päivään asti. Tehokkaat höyryturbiinit tuottavat energiaa myös ohjuksia kuljettavien taistelusukellusveneiden ydinreaktoreista ja suurista arktisista jäänmurtajista. Mutta nämä ovat kaikki suuria koneita. Höyryturbiinit menettävät dramaattisesti kaiken tehokkuutensa koon pienentyessä.

…. Siksi maailmassa ei ole tehohöyrykoneita ja alle 2000 - 1500 kW (2 - 1,5 mW) tehoisia höyrykoneita, jotka toimisivat tehokkaasti halvan kiinteän polttoaineen ja erilaisten ilmaisten palavien jätteiden polttamisesta saatavalla höyryllä. .
Juuri tällä nykypäivän tyhjällä tekniikan kentällä (ja täysin paljaalla, mutta kaupallisella markkinaraolla, joka tarvitsee kipeästi tuotetarjontaa), tällä pienitehoisten koneiden markkinaraolla pyörivät höyrymoottorit voivat ja niiden pitäisi ottaa omansa. arvoinen paikka. Ja tarve niitä yksin maassamme on kymmeniä ja kymmeniä tuhansia... Erityisesti pieniä ja keskisuuria voimakoneita autonomiseen sähköntuotantoon ja itsenäiseen sähköntuotantoon tarvitsevat pienet ja keskisuuret yritykset syrjäisillä alueilla suurista kaupungeista ja suuret voimalaitokset: - pienissä sahoissa, kaukaisissa kaivoksissa, leireillä ja metsäpalstoilla jne., jne.
…..

..
Katsotaanpa tekijöitä, jotka tekevät pyörivistä höyrykoneista parempia kuin niiden lähimmät sukulaiset - höyrykoneet mäntähöyrykoneiden ja höyryturbiinien muodossa.
… — 1) Pyörivät moottorit ovat iskutilavuusvoimakoneita - kuten mäntämoottorit. Nuo. niillä on alhainen höyrynkulutus tehoyksikköä kohden, koska höyryä syötetään niiden työonteloihin ajoittain ja tiukasti annosteltuina annoksina, eikä jatkuvana, runsaana virtana, kuten höyryturbiineissa. Tästä syystä pyörivät höyrymoottorit ovat paljon taloudellisempia kuin höyryturbiinit tehoyksikköä kohden.
— 2) Pyörivissä höyrykoneissa on käyttövarsi kaasuvoimat(vääntövarsi) on huomattavasti (useita kertoja) suurempi kuin mäntähöyrykoneissa. Siksi niiden kehittämä teho on paljon suurempi kuin höyrymäntämoottoreilla.
— 3) Pyörivien höyrykoneiden iskunpituus on paljon pidempi kuin mäntähöyrykoneilla, ts. pystyvät muuttamaan suurimman osan höyryn sisäisestä energiasta hyödylliseksi työksi.
— 4) Pyörivät höyrymoottorit voivat toimia tehokkaasti kyllästetyllä (märällä) höyryllä ilman vaikeuksia, jolloin merkittävä osa höyrystä tiivistyy vedeksi suoraan pyörivän höyrykoneen työosissa. Tämä lisää myös pyörivää höyrymoottoria käyttävän höyryvoimalaitoksen hyötysuhdetta.
— 5 ) Pyörivät höyrymoottorit toimivat 2-3 tuhannen kierroksen minuutissa, mikä on optimaalinen nopeus sähkön tuottamiseen, toisin kuin perinteisten veturityyppisten höyrykoneiden liian hidas mäntämoottorit (200-600 kierrosta minuutissa). tai liian nopeista turbiineista (10-20 tuhatta kierrosta minuutissa).

Samaan aikaan pyörivät höyrymoottorit ovat teknisesti suhteellisen yksinkertaisia ​​valmistaa, mikä tekee niiden tuotantokustannuksista suhteellisen alhaiset. Toisin kuin höyryturbiinit, joiden valmistaminen on erittäin kallista.

JOTEN, LYHYT YHTEENVETO TÄSTÄ ARTIKKESTA — Pyörivä höyrykone on erittäin tehokas höyrykone, jolla muutetaan kiinteän polttoaineen ja palavan jätteen palamisen lämmöstä syntyvä höyrynpaine mekaaniseksi tehoksi ja sähköenergiaksi.

Tämän sivuston kirjoittaja on jo saanut yli 5 patenttia keksinnöistä pyörivien höyrykoneiden suunnittelun eri näkökohdista. On myös valmistettu useita pieniä pyöriviä moottoreita teholla 3-7 kW. Parhaillaan suunnitellaan pyöriviä höyrykoneita teholla 100-200 kW.
Mutta pyörivillä moottoreilla on "yleinen haittapuoli" - monimutkainen tiivistejärjestelmä, joka pienille moottoreille osoittautuu liian monimutkaiseksi, miniatyyriksi ja kalliiksi valmistaa.

Samaan aikaan sivuston kirjoittaja kehittää höyryaksiaalisia mäntämoottoreita, joissa on vastakkainen mäntien vastaliike. Tämä järjestely on energiatehokkain muunnelma kaikista mahdollisista mäntäjärjestelmän käyttötavoista.
Nämä pienikokoiset moottorit ovat jonkin verran halvempia ja yksinkertaisempia kuin pyörivät moottorit ja niissä käytetyt tiivisteet ovat perinteisimpiä ja yksinkertaisimpia.

Alla on video pienestä aksiaalisesta mäntäboksimoottorista, jossa käytetään vastamäntäliikettä.

Tällä hetkellä valmistetaan tällaista 30 kW:n aksiaalimäntävastamoottoria. Moottorin käyttöiän odotetaan olevan useita satojatuhansia käyttötunteja, koska höyrykoneen nopeus on 3-4 kertaa polttomoottorin nopeutta pienempi, kitkapari ”mäntä-sylinteri” altistetaan ioni-plasma nitridille tyhjiöympäristössä ja kitkapintojen kovuus on 62-64 yksikköä H.R.C. Katso lisätietoja pinnan kovetusprosessista nitrausmenetelmällä.

Tässä on animaatio samanlaisen aksiaalisen mäntäbokserimoottorin toimintaperiaatteesta, jossa on vastakkain liikkuvat männät