Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Техника - составная часть производительных сил общества. И на определенной ступени развития общества материальные и производительные силы приходят в противоречия с существующими производственными отношениями. При разрешении этих противоречий и появляются эпохальные изобретения. Они меняют облик страны и всего мира, т. е. наступает промышленный переворот. Эпоха промышленного переворота в период 1760-1870 гг. ознаменовалась переходом от мануфактуры к машинному производству, скачком в развитии производительных сил. Прогресс в промышленности стал возможным благодаря взаимному стимулированию развития науки и техники, появлению постоянных социальных заказов общества к науке и технике, обеспечивающих ускорение темпов развития. Инновационные процессы, в нынешнем понимании, предвосхитили развитие экономических отношений.

Тепловой двигатель - устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. К тепловым двигателям относятся: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Их топливом является твердое и жидкое топливо, солнечная и атомная энергии. Тепловые двигатели (паровые турбины) устанавливаются на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока, а также на всех атомных электростанциях для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном - поршневые двигатели внутреннего сгорания, на водном - двигатели внутреннего сгорания и паровые турбины, на железнодорожном - тепловозы с дизельными установками, в авиации - поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима: мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех двигателей скоростного транспорта.

Работа состоит из введения, основной части, заключения, списка источников и приложения.

1. Истоки развития теплоэнергетики

История развития теплоэнергетики и, в частности, тепловых двигателей связана с эволюцией развития естествознания и техники. Рассмотрим вопрос и истории развития тепловых двигателей на основе развития естествознания и техники. Каковы же были научные предпосылки появления тепловых двигателей? Кто же были те «гиганты науки», на плечах которых строилось « здание» современной теплотехники. Говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий механик и математик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара (Приложение 1). Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены спустя 18 столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи. Первое четкое упоминание об использовании «движущей силы огня» относится к I в. до н. э., когда Герон Александрийский построил множество различных паровых машин-игрушек, вершиной которых был прообраз реактивно-турбинного двигателя Эолопил, и сделал попытку дать теоретическое объяснение их рабочего процесса. Эолопил представлял собой полый металлический шар с впаянными в него на противоположных полушариях открытыми трубками, загибавшимися в разные стороны. В шар наливалась вода и подогревалась до кипения. Образовавшийся пар выбрасывался из трубок, создавая реактивные силы, под действием которых шар вращался в трубчатых опорах (Приложение 2). Однако низкий уровень науки и техники и отсутствие потребности в новом двигателе у общества остановили его разработку почти на 1700 лет.

Отдельные технические решения возникали и совершенствовались по мере развития естествознания в целом и отдельных базовых наук: теплотехники, гидравлики, механики и других. В рукописях Леонардо да Винчи начала XVI в есть несколько рисунков с изображением цилиндра и поршня. Под поршнем в цилиндре находится вода, а сам цилиндр подогревается. Леонардо да Винчи предполагал, что образовавшийся в результате нагрева воды пар, расширяясь и увеличиваясь в объеме, будет искать выход и толкать поршень вверх. Во время своего движения вверх поршень мог бы совершать полезную работу. В середине XVI в. итальянец Кардан указывал на свойство пара конденсировать при охлаждении. В XVII веке именно эта идея стала занимать умы учёных. Расширяющийся пар может совершить работу. Нужно, только чтобы пробка превратилась в поршень, соединенный с каким-нибудь насосом или механизмом да научиться возвращать поршень в исходное положение. Здесь пригодились исследования Эванжелисто Торричелли по атмосферному давлению. Если под поршнем образуется «пустота», то атмосферное давление вернёт его на прежнее место и процесс можно повторить снова. Этим и занимался врач по образованию, француз Дени Папен. Опыты итальянца Дж.делла Порта по исследованию удельного объема водяного пара (1601 г.) показали возможность подъема воды давлением пара, причем необходимость кипячения всей поднимаемой воды исключалась применением отдельного сосуда - парогенератора, предшественника парового котла. Позднее француз Саломон де Ко описывал «страшную силу» пара, способного, как показали опыты, разорвать толстостенный металлический сосуд и также поднимать воду высоким фонтаном (1623 г.). Таким образом, «сила водяного пара» не могла не обратить на себя внимание, как на один из источников энергии, не зависящий от местных условий и способный решать наиболее актуальную задачу водоподъема.

Появление тепловых двигателей связано с возникновением и развитием промышленного производства в начале XVII в. главным образом в Англии. С увеличением глубины рудников потребность в мощности для откачивания воды увеличивалась в связи с повышением объемов откачиваемой воды и ростом высоты ее подъема из рудников. Копи, в которых добывали руду, нуждались в устройствах для откачки воды. Глубина шахт стала достигать 200 м. Приходилось держать до пятисот лошадей на одном руднике. Эта чисто практическая задача и стала причиной того, что первым тепловым двигателем стала машина для откачки воды.

Кризис, начавшийся в водоподъемных установках еще в XVII в., в XVIII в. распространился и на другие отрасли производства.

Таким образом, практика сумела решить первый этап задачи перехода от водяного колеса к тепловому двигателю.

2. Развитие теплоэнергетики и тепловых машин

2.1 Паровая машина и принцип ее действия

Паровая машина -- тепловой поршневой двигатель, в котором потенциальная энергия водяного пара, поступающего из парового котла, преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня или вращательного движения вала. Поршень образует в цилиндре паровой машины одну или две полости переменного объёма, в которых совершаются процессы сжатия и расширения, зависимости давления p от объёма V полостей. Эти кривые образуют замкнутую линию в соответствии с тепловым циклом, по которому работает паровая машина между давлениями p 1 и p 2, а также объёмами V 1 и V 2.

Работа паровой машины двойного действия: моменты начала и конца процессов расширения и сжатия пара дают четыре основные точки реального цикла паровой машины: объём Ve, определяемый точкой 1 начала или предварения впуска; объём конца впуска или наполнения Е, определяемый точкой 2 отсечки наполнения; объём предварения выпуска или конца расширения Va, определяемый точкой 3 предварения выпуска; объём сжатия V c , определяемый точкой 4 начала сжатия. В реальной паровой машине перечисленные объёмы фиксируются парораспределительными органами. Устройство паровой машины на рис.1.

Рисунок 1 - Устройство паровой машины

Работа поршня 1 посредством штока 2, ползуна 3, шатуна 4 и кривошипа 5 передаётся главному валу 6, несущему маховик 7, который служит для снижения неравномерности вращения вала. Эксцентрик, сидящий на главном валу, с помощью эксцентриковой тяги приводит в движение золотник 8, управляющий впуском пара в полости цилиндра. Пар из цилиндра выпускается в атмосферу или поступает в конденсатор. Для поддержания постоянного числа оборотов вала при изменяющейся нагрузке паровые машины снабжаются центробежным регулятором 9, автоматически изменяющим сечение прохода пара, поступающего в паровую машину (дроссельное регулирование, показано на рисунке), или момент отсечки наполнения (количественное регулирование).

2.2 История развития тепловых машин

В решении задачи перехода к теплоэнергетике выделено три этапа развития:

а) двигатель неотделим от потребителя развиваемой им работы;

б) двигатель конструктивно обособился от машины - потребителя энергии, но еще не стал вполне самостоятельным;

в) двигатель стал самостоятельным, универсальным.

Ранний тепловой двигатель, конструктивно слитый с агрегатом - потребителем производимой им механической работы, возник в качестве решения наиболее острой технической задачи конца XVII в. - задачи о рудничном водоподъеме. Одной из таких попыток была попытка Вустера, получившего в 1660 г. патент на паровой водоподъемник и в 1663 г. давшего его описание. По этому описанию установка Вустера вычерчивалась многими исследователями. Лучшее решение той же задачи было дано англичанином шахтовладелецем Томасом Севери. В 1698 г. он получил патент №356 с формулировкой, что он выдан на устройство «для подъема воды и для получения движения всех видов производства при помощи движущей силы огня...». Севери первым отделил рабочее тело (водяной пар) от перекачиваемой воды. Для этого он сделал отдельный котел, а пар, который поломали в котле, через кран выпускал в сосуд с водой, и пар вытеснял воду в напорную (верхнюю) трубу (Приложение 3). Впоследствии машина Севери была усовершенствована в 1715 г. французским физиком Дезагюлье, предложившим охлаждать пар в сосуде путем впрыскивания в него воды. Это существенно увеличило частоту рабочих циклов, улучшение работы насосов, повышение их экономичности. Так, Дезагюлье явился изобретателем смесительной конденсации, правда осуществлявшейся пока не в отдельном конденсаторе, а непосредственно в полости двигателя, служившего одновременно и потребителем механической работы. Одна из таких машин была выписана Петром I и установлена в Летнем саду. Машины Севери оказались очень надежными и долговечными.

Французский ученый Дени Папен начал с попыток изобретения универсального двигателя, способного производить механическую работу подъема груза. Он обратился к имевшейся повсюду «громадной силе» атмосферного давления и построил цилиндр (Приложение 4), в котором вверх и вниз свободно перемещался поршень. Поршень был связан тросом, перекинутым через блок, с грузом, который вслед за поршнем также поднимался и опускался. По мысли Папена, поршень можно было связать с какой-либо машиной, например водяным насосом, который стал бы качать воду. В нижнюю откидывающуюся часть цилиндра насыпали порох, который затем поджигали. Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, толкали поршень вверх. После этого цилиндр и поршень с наружной стороны обливали холодной водой. Газы в цилиндре охлаждались, и их давление на поршень уменьшалось. Поршень под действием собственного веса и внешнего атмосферного давления опускался вниз, поднимая при этом груз. Двигатель совершал полезную работу. Для практических целей он не годился: слишком уж сложен был технологический цикл его работы (засыпка и поджигание пороха, обливание водой, и это на протяжении всей работы двигателя). Кроме того, применение подобного двигателя было далеко не безопасным. Однако нельзя не усмотреть в первой машине Папена черты современного двигателя внутреннего сгорания. Как физик Папен понял и оценил энергетические свойства водяного пара, но как техник не смог реализовать их в конструкции двигателя.

Следующий важный шаг по пути создания тепловых двигателей совершил английский изобретатель, кузнец по профессии Томас Ньюкомен. Выполняя заказы на детали для машины Севери, он пришел к мысли, что ее производительность и экономичность можно повысить, разделив функции насоса и двигателя т. е. использовав в машине Севери идею Папена, взяв цилиндр с поршнем Папена, но пар для подъема поршня получал, как и Севери, в отдельном котле (Приложение 5). Машина Ньюкомена, как и все ее предшественницы, работала прерывисто -- между двумя рабочими ходами поршня была пауза. Высотой она была с четырех - пятиэтажный дом и, исключительно «прожорлива»: пятьдесят лошадей еле-еле успевали подвозить ей топливо. Обслуживающий персонал состоял из двух человек: кочегар непрерывно подбрасывал уголь в «ненасытную пасть» топки, а механик управлял кранами, впускающими пар и холодную воду в цилиндр.

Паровая машина Ньюкомена не была универсальным двигателем и могла работать только как насос. Последующие изобретатели внесли много усовершенствований в насос Ньюкомена, но принципиальная схема машины Ньюкомена оставалась неизменна на протяжении 50 лет, прежде чем был построен универсальный паровой двигатель. Заслуга Ньюкомена была в том, что он одним из первых реализовал идею использования пара для получения механической работы.

Идею создания теплового двигателя, свободного от гидравлического колеса, со всею определенностью высказал и осуществил русский механик Иван Иванович Ползунов, который построил свою «огнедействующую машину» на одном из барнаульских заводов. В отличие от паровых насосов Севери и Ньюкомена, о которых Ползунов знал и недостатки которых ясно осознавал, это был проект универсальной машины непрерывного действия. Машина предназначалась для воздуходувных мехов, нагнетающих воздух в плавильные печи. Главной ее особенностью было то, что рабочий вал качался непрерывно, без холостых пауз. Это достигалось тем, что Ползунов предусмотрел вместо одного цилиндра, как это было в машине Ньюкомена, два попеременно работающих. Пока в одном цилиндре поршень под действием пара поднимался вверх, в другом пар конденсировался, и поршень шел вниз. Оба поршня были связаны одним рабочим валом, который они поочередно поворачивали то в одну, то в другую стороны. Рабочий ход машины осуществлялся не за счет атмосферного давления, а благодаря работе пара в цилиндрах. Кроме того, Ползунов внес серьезные усовершенствования в конструкцию рабочих органов двигателя, применил оригинальную систему паро- и водораспределения, и в отличие от машин Ньюкомена ось вала его машины была параллельна плоскости цилиндров. Изобретательность Ползунова не может не вызвать восхищения, он первым понял, что можно заставить паровую машину приводить в движение не только насос, но и кузнечные мехи. Рабочие органы его машины передавали движение валу отбора мощности. Это качество придавало машине Ползунова свойство универсальности. Машина Ползунова была изготовлена в декабре 1765 г. (Приложение 6), а в мае 1766 г. ее создатель умер от чахотки. Машина была испытана уже после его смерти в октябре 1766 г. и работала, в общем, удовлетворительно. Как и всякий первый образец, она нуждалась в доработке, к тому же в ноябре обнаружилась течь котла, но без изобретателя устранением недостатков никто не занимался. Машина бездействовала до 1779 г., а затем была разобрана. На судьбе изобретения И.И.Ползунова сказались условия феодально-крепостнической России, еще не готовой для перехода к крупному машинному производству.

Универсальный паровой двигатель, пригодный для практической эксплуатации, был создан шотландским изобретателем Джеймсом Уаттом: именно ему паровая машина в ее теперешнем виде обязана своим появлением на свет и введением в практику обыденной жизни. Предшественницей универсального двигателя Джеймс Уатта стала также машина Ньюкомена. Изобретение Уатта было принято на ура. В наиболее развитых странах Европы ручной труд на фабриках и заводах все больше и больше заменялся работой машин. Универсальный двигатель стал необходим производству. В двигателе Уатта применен так называемый кривошипно-шатунный механизм, преобразовывающий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение колеса. Позже Уатта модернизировал машину. Направляя поочередно пар то под поршень, то сверху поршня, он превратил оба его хода (вверх и вниз) в рабочие. Машина стала мощнее. Пар в верхнюю и нижнюю части цилиндра направлялся специальным парораспределительным механизмом, который впоследствии был усовершенствован. Затем Уатт пришел к выводу, что вовсе не обязательно все время, пока поршень движется, подавать в цилиндр пар. Достаточно впустить в цилиндр какую-то порцию пара и сообщить поршню движение, а дальше этот пар начнет расширяться и перемещать поршень в крайнее положение. Это сделало машину экономичней: меньше требовалось пара, меньше расходовалось топлива (Приложение 7).

В 1769 году Уатт получает свой первый патент на «создание парового двигателя, в котором температура двигателя всегда будет равна температуре пара, несмотря на то, что пар будет охлаждаться до температуры ниже ста градусов». Это уже была не атмосферная паровая машина, в которой поршень передвигало атмосферное давление - это была именно паровая машина, в которой поршень передвигало давление пара. Увеличивая давление пара в цилиндре паровой машины, можно было добиться большей мощности, не увеличивая ее размеров. Уатт открыл путь к компактным паровым машинам, которые в скором времени изменят облик всего мира. В 1781 г. Уатт заканчивает работу и патентует новую паровую машину «для осуществления движения вокруг оси с целью приведения в действие других машин» - это была первая в истории паровая машина, созданная не для подъема воды из шахт, а специально для привода станков. Изобретение стало поистине революционным, паровую машину стали применять на заводах и фабриках в качестве привода, что привело к резкому повышению производительности труда. Именно с этого момента отсчитывают начало большой промышленной революции, которая вывела Англию на лидирующее положение в мире.

Изобретение Уатта как бы венчало многовековую работу ученых, инженеров и механиков разных стран, приобщившихся так или иначе к решению задачи использования силы пара. И представить себе двигатель, работающий не так, как паровая машина, было трудно. Однако возникло представление, что любое рабочее тело должно обладать свойствами пара и попадать в цилиндр в виде однородной массы с одинаковыми температурой и давлением. Таким рабочим телом могли стать продукты сгорания. Решение задачи использования продуктов сгорания заключалось в поиске соответствующего горючего. В 1873 году американец Брайтон пытался использовать керосин. Но керосин плохо испаряется, и Брайтон перешел на бензин. Важно, что горение у Брайтона происходило при постоянном давлении. Импульсом для развития бензиновых двигателей послужило стремление использовать их на автомобиле. Автором одного из самых крупных изобретений является Рудольф Дизель - им был создан новый высококачественный двигатель, носящий его имя. Двигатели на легком топливе и дизели прочно занимают позиции практически единственного вида силовой установки для наземного транспорта и составляют существенную долю среди силовых установок водного транспорта. Современные двигатели конструктивно отличаются от первых образцов, но принципы преобразования теплоты в работу остались неизменными. Сегодня один из самых распространенных тепловых двигателей - двигатель внутреннего сгорания, существующий в двух вариантах: в виде бензинового ДВС и дизеля. Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные лодки и т.д., во всем мире насчитываются сотни миллионов таких двигателей. Большую часть механической и электрической энергии вырабатывают тепловые двигатели.

Двигатель внутреннего сгорания, в котором энергия сгорающих газов преобразуется в механическую с помощью ротора, совершающего вращательное или вращательно-возвратное движение относительно корпуса. Идея создания была впервые выдвинута в 16 в., первая попытка постройки действующего образца относится к 1799, однако лучшей разработкой такого рода (роторного двигателя) является двигатель Ванкеля. Принцип его работы такой же, что и у четырехтактного двигателя, но здесь при сгорании горючей смеси вращается трехгранный ротор, причем всегда в одном и том же направлении.

В нашем современном мире прогрессивным и перспективным видом тепловых машин является реактивный двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги путём преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела; в результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи.

В настоящее время на космических летательных аппаратах нашли применение плазменные электрореактивные двигатели. В таких двигателях через рабочее тело пропускается электрический ток от бортового источника энергии, в результате чего образуется плазма с температурой в десятки тысяч градусов. Эта плазма затем ускоряется либо газодинамически, либо за счёт силы Ампера, возникающей при взаимодействии тока с магнитными полями.

Таким образом, какими бы ни были различными паровые машины, ДВС и реактивные двигатели, работа их сводится к преобразованию внутренней энергии в механическую.

Вот таким нелёгким и тернистым был путь создания, развития и усовершенствования теплового двигателя.

Заключение

История изобретения и начала развития тепловых машин уходит в III век до нашей эры, когда великий греческий математик и механик Архимед создал пушку, стреляющую с помощью пара. Тремя столетиями позже в Александрии учёный Герон Александрийский изобрёл интересный механизм, получивший название Геронова шара. После периода средневековья наступает момент очередного подъёма в науке и технике. Иитальянский изобретатель, ученый, инженер и художник Леонардо да Винчи задумывается над теорией использования «внутренней энергии» для получения механической работы. В его рукописях есть описание и чертежи механизма состоящего из цилиндра и поршня. В 1680 году - Дени Папен разрабатывает двигатель в котором использовал воду, которую заливал под поршень, нагревал её, получал движение поршня вверх, далее охлаждал цилиндр, опускался поршень и так далее. Патент на первую в мире промышленную паровую машину получает в 1698 году Томас Севери. В 1705 году паровую машину сконструировал английский кузнец Томас Ньюкомен: он взял цилиндр с поршнем Папена, но пар для подъема поршня получал, как и Севери, в отдельном котле. В 1768 году патент на первый паровой двигатель с конденсатором получает английский механик Джеймс Уатт. После его изобретений развитие тепловых машин пошло более стремительными темпами.

До создания теплового двигателя вся энергетическая техника была замкнута рамками только одной - механической формой движения. В паровой машине энергетические функции не ограничиваются трансформацией направления и скорости сил, но включают еще и превращение теплоты в механическое движение.

При этом интернациональный характер проявился не только в самом постепенном процессе изобретательства, но и в особенности в повсеместном признании этого изобретения и распространении его по всему земному шару.

Оно оказало громадное влияние не только на становление новой промышленной техники и научного знания, но в целом на развитие человеческого общества, на развитие общественных отношений.

теплоэнергетика паровой машина топливо

Список используемых источников

1. Дятчин Н.И. История развития техники: Учебное пособие / Н.И. Дятчин. - Ростов н/Д.: Феникс, 2001. - 320 с.

2. История техники [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.istex.ru/, свободный

3. Николаенко А.В. История теплоэнергетики А.В.Николаенко, В.С. Шкрабак, В.П.Зуев. - СПб.: С.-Петербург. гос. аграрный ун-т., 1998. - 239 с.

4. Шухардин С.В. Техника в ее историческом развитии / С.В. Шухардин, Н.К. Ламан, А.С.Федоров. - М.: Наука, 1979. - 416 с.

Приложения

Приложение 1

Паровая пушка Архимеда

Приложение 2

Турбина Герона (Эолипил)

Приложение 3

Паровой насос Томаса Севери

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

Приложение 4

Д. Папен: испытание парового поршня и схема пароатмосферной машины

Приложение 5

Паровой двигатель Ньюкомена

Схема пароатмосферной машины Нъюкомена: 1 - котел; 2 - цилиндр; з поршень; 4 - кран; 5 - резервуар; 6 - кран; 7 - труба; 8 - балансир; 9 - предохранительный клапан; 10 - добавочный груз; 11 - водоотливный насос

Приложение 6

.

Схема паровой машины И.И. Ползунова

Приложение 7

Паровая машина Джеймса Уатта

Доклад

Тепловой двигатель - это устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. К тепловым двигателям относятся: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель.

До создания теплового двигателя вся энергетическая техника была замкнута рамками только одной - механической формой движения. В паровой машине энергетические функции не ограничиваются трансформацией направления и скорости сил, но включают еще и превращение теплоты в механическое движение.

История изобретения и начала развития тепловых машин уходит в III век до нашей эры, когда великий греческий математик и механик Архимед создал пушку, стреляющую с помощью пара. Тремя столетиями позже в Александрии учёный Герон Александрийский изобрёл интересный механизм, получивший название Геронова шара.

Таким образом, античные ученые уже владели и техническими знаниями, и научным пониманием, достаточным для того, чтобы создавать индустриальные паровые машины XVIII столетия. Но этого не произошло. Это можно объяснить низким уровнем технологии, но самая весомая причина - отсутствие потребности в новом двигателе у общества в условиях производственных отношений рабовладельческого порядка, что надолго остановило его разработку.

Отдельные технические решения возникали и совершенствовались по мере развития естествознания в целом и отдельных базовых наук: теплотехники, гидравлики, механики и других. Так, над теорией использования «внутренней энергии» для получения механической работы задумывается и Леонардо да Винчи. В его рукописях есть описание и чертежи механизма состоящего из цилиндра и поршня. В середине XVI в. итальянец Кардан указывал на свойство пара конденсировать при охлаждении.

Развитие промышленности требовало создания двигателя нового типа, мощного, универсального, независимого от естественных условий. Им стал тепловой двигатель - паровая машина, вклад которой в развитие техники сложно переоценить

В период промышленной революции в XVII-XVIII вв. наиболее острой была проблема откачки воды из шахт. И первое применение сила пара нашла в паровытеснительных насосах.

В 1680 году - Дени Папен разрабатывает двигатель в котором использовал воду, которую заливал под поршень, нагревал её, получал движение поршня вверх, далее охлаждал цилиндр, опускался поршень и так далее.

Первым практическим применением теплового двигателя в промышленности было использование паровой помпы для поднимания воды из шахт, изобретенной англичанином Томас Севери, который в 1698 году получает патент на первую в мире промышленную паровую машину.

Следующий шаг в усовершенствовании парового двигателя сделал английский кузнец Томас Ньюкомен, который предложил свою конструкцию пароатмосферной машины для шахтовых помп. Эта машина объединяла преимущества устройств Папена и Севери. В них пар приготавливался в отдельном котле, а поршневой двигатель был отделен от откачивающего воду поршневого насоса. Система клапанов регулировала поступление пара и воды в цилиндры. Эти машины широко применялись, и последняя из них была демонтирована в Англии в 1934 г.

Однако промышленность все более остро нуждалась в универсальном двигателе, не зависящем, как водяные колеса, от места или, как ветряные, -- от погоды. И в 1763 г. русский инженер И.И.Ползунов предложил, а к 1766 г. построил такую машину. Она работала на угле, холостой ход исключался с помощью двух цилиндров, работавших на общий вал, парораспределение было автоматическим, правда, машина оставалась пароатмосферной. Изобретатель умер до пуска машины, которая после небольшой неполадки была остановлена и забыта.

В результате слава создания первого универсального паропоршневого двигателя досталась англичанину Д.Уатту. В 1769 г. он получил патент на первый паровой двигатель с конденсатором. Уатт постоянно совершенствовал свои изобретения. В 1782 г. Уатт ввел двойное действие (пар поочередно поступал сверху и снизу поршня), золотниковое парораспределение, преобразование поступательно-возвратного движения во вращательное, а в 1788 г. - и центробежный регулятор оборотов. Схема установки стала почти современной.

Начиная с 80-х годов XVIII столетия, универсальный тепловой двигатель Уатта нашел широкое применение во всех отраслях хозяйства многих стран. После его изобретений развитие тепловых машин пошло более стремительными темпами.

Так родилась и утвердилась в разных сферах паровая машина. С того времени тепловой двигатель постоянно совершенствовался, яркими примерами чего является развитие паровозов, двигателей внутреннего сгорания. И, несмотря на то, что с конца XIX столетия во многих случаях паровая машина была заменена электрическим двигателем, она сыграла особую роль в техническом прогрессе человечества, а сотни мастерских конструкций тепловых двигателей XVIII-XX столетий представляют собой образцы высокого взлета научно-технического и инженерного гения человека.

Изобретение теплового двигателя оказало громадное влияние не только на становление новой промышленной техники и научного знания, но в целом на развитие человеческого общества, на развитие общественных отношений.

Размещено на Allbest.ru