Новости Библиотека Учёные Ссылки Карта сайта О проекте


Пользовательский поиск





предыдущая главасодержаниеследующая глава

2. ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРОАТМОСФЕРНОГО ЦИКЛА

Первая задача состояла в том, чтобы заставить «работать» атмосферу, затратив предварительно работу на получение вакуума. Многие изо-етатели приобщились к разработке этой проблемы и независимо друг г друга пришли к правильному решению: получить вакуум конденсацией пара при охлаждении в замкнутом пространстве [5, с. 12-13].

В решении этого вопроса заметную роль сыграли труды физика Дени Панена, француза по происхождению, много лет проработавшего в Англии и Германии. Он оценил важность явления конденсации пара, в 1690 г. впервые правильно описал замкнутый термодинамический цикл и создал устройство, в котором пар образовывался при нагревании воды в цилиндре под поршнем, поднимавшемся вверх под давлением пара; когда поршень достигал наивысшего положения и задерживался специальным упором, цилиндр снимали с огня (или убирали огонь) и поливали сверху холодной водой. В результате пар конденсировался и создавалось «безвоздушное» пространство. При освобождении поршня от упора он опускался вниз под действием атмосферного давления и поднимал связанный с ним груз [6].

Дени Папен (1647-1714 гг.)
Дени Папен (1647-1714 гг.)

Папен не смог создать работоспособной конструкции, так как пытался осуществить все процессы цикла: парообразование, расширение пара и его конденсацию в полости одного и того же цилиндра.

Схема пароатмосферной машины Папена (1690 г.)
Схема пароатмосферной машины Папена (1690 г.)

Первая практически действующая водоподъемная паровая установка была создана английским инженером, капитаном саперных войск Томасом Севери. Описание опубликовано в 1696 г., в 1698 г. взят патент.

Томас Севери (1650-1715 гг.)
Томас Севери (1650-1715 гг.)

В водоподъемнике Севери в паровой котел через кран подавалась вода; пар из котла через открытый кран поступал в камеру насоса и вытеснял из нее воду через нагнетательный клапан при закрытом всасывающем клапане в верхний резервуар. Затем кран закрывали, а камеру поливали холодной водой. Пар в камере конденсировался, давление сни жалось и через всасывающий клапан вода поступала в камеру. Затем цикл повторялся.

Машина Севери - собственно еще не машина. В ней не было движущихся частей, кроме клапанов. Это был паровой насос (точнее, камерный нагнетательно-всасывающий насос) единственного назначения: поднимать воду. Однако Севери предвидел возможность замены ветрового и водяного колеса паровым насосом в «производстве движущей силы для фабрик всех видов» [5, с. 13].

Таким образом, потребность в универсальном двигателе ощущалась значительно раньше, чем сложились специфические условия начала промышленной революции в 80-х годах XVIII в.

Новое в машине Севери по сравнению с паровой установкой Папена состояло в отделении парового котла от рабочего пространства. Но по-прежнему работа пара и его конденсация происходили в одном и том же сосуде. Попеременное нагревание и охлаждение сосуда требовали затраты большого количества топлива (до 80 кг угля на 1 л. с. в час), и машина Севери была, естественно, крайне неэкономичной. К ее недостаткам, кроме того, относились ограниченная глубина всасывания и высота подачи воды (не более 30 м), которая определялась давлением пара - не более 3 ат (по условиям прочности котла). Для откачивания воды с большей глубины устанавливали одну машину над другой, что было опасно из-за частых взрывов.

Схема парового насоса Севери. 1702 г. (слева) 1 - камера насоса; 2 - паровой котел; 3 и 4 - краны; 5 - верхний резервуар; 6 - нагнетательный клапан; 7 - всасывающий клапан
Схема парового насоса Севери. 1702 г. (слева) 1 - камера насоса; 2 - паровой котел; 3 и 4 - краны; 5 - верхний резервуар; 6 - нагнетательный клапан; 7 - всасывающий клапан

По письменным свидетельствам современников, паровой насос Севери, или, как его называли, «друг рудокопов», вначале применяли в очень ограниченном числе случаев. В XVIII в. он довольно широко распространился в Англии и других странах. В 1707 г. одна из машин Севери была приобретена Петром I и установлена в Петербурге в Летнем саду для приведения в действие фонтанов [2, с. 115; 4]. Схема пароатмосферной Паровые насосы Севери свидетельствовали машины Папена (1690 г.) о том, что изобретатель понимал, как можно применить для работы силу пара, создавая разрежение и используя способность к расширению. Однако в этих конструкциях не доставало цилиндра с поршнем - деталей, необходимых в паровой машине и выполненных впервые в модели Папена.

Сама идея цилиндра и поршня в тепловом двигателе была не новой и воплотилась в конструктивную форму еще в 1673 г. в пороховой машине Гюйгенса - двигателе внутреннего сгорания, в котором газы при взрыве пороха толкали поршень вверх, а атмосферное давление возвращало его обратно [7, с. 100].

Папен продолжал развивать свой замысел создать паровую машину и в 1707 г. описал конструкцию, в которой паровой котел и цилиндр с поршнем были отделены один от другого - использован опыт машины Севери. Работала эта конструкция следующим образом: пар давил на поршень сверху, поршень опускался и вытеснял находившуюся под ним воду в резервуар с отводной трубкой. По достижении поршнем наинизшего положения цилиндр отключался от котла, и в его верхней части открывался кран, с помощью которого цилиндр сообщался с атмосферой. В этот момент вода из резервуара, уровень которой был выше наивысшего положения поршня, открывала клапан в сторону цилиндра и, поднимая поршень, возвращала его в исходное положение. Папен осуществил в этом устройстве принцип машины высокого давления [3, с. 264-265].

предыдущая главасодержаниеследующая глава




Rambler s Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2001-2017
При копировании материалов активная ссылка обязательна:
http://nplit.ru 'NPLit.ru: Библиотека юного исследователя'