Несмотря на огромный скачок развития современных технологий, паровая тяга все еще обеспечивает значительную часть энергии, требуемой производством. Даже самые мощные атомные реакторы на сегодняшний день являются по сути «нагревателями с долгоиграющей батарейкой» паровой тяги вращающихся турбин.
История изобретения
По мнению историков, прародителем двигателя, функционирующего на энергии пара был греческий механик Геро Александрийским в 1 веке нашей эры. Однако практического применения силы пара смог добиться англичанин Т. Сэвери в 1698 году. В специальном отсеке происходило охлаждение пара до получения конденсата, после чего из-за стремительного снижения объема образовывался парциальный вакуум, сила которого применялась для откачки из шахт воды.
Английски инженер Т. Ньюкомен в 1710 применил принцип движения поршня вверх под действием пара, после чего происходило охлаждение цилиндра для образования конденсата и возвращения поршня в исходное положение. В результате конденсации в цилиндре падало давление, что позволяло поршню опуститься при атмосферном давлении. Поэтому двигатель назывался пароатмосферным.
Несмотря на более высокую эффективность, по сравнению с машиной Сэвери, двигатель Ньюкомена функционировал с низкой скоростью и выдавал незначительный КПД. Данное обстоятельство связывалось с необходимостью регулярного нагрева цилиндра сразу после охлаждения, для того, чтобы пар толкал вверх поршень. В противном случае он немедленно конденсировался.
Уатт
В 1769 шотландец Джеймс Уатт создал механизм, в котором пар двигался в отдельный конденсационный отсек. Таким образом необходимость в поочередном охлаждении и нагревании цилиндров отпадала, что значительно снижало тепловые потери. Также агрегат Уатта действовал быстрее в связи с тем, что предоставлялась возможность направлять больший объем пара в цилиндр, как только поршень оказывался в исходном положении.
В связи с подобным усовершенствованием паровозы стали революционным сухопутным средством передвижения. Агрегаты, работающие на энергии пара использовались:
- Для типографических нужд;
- В текстильном производстве;
- В прачечных — стиральные машины работали на пару;
- В сфере развлечения — аттракционы;
- В сельском хозяйстве — при вспахивании земли;
Существовали даже паровые пылесосы и массажные щетки для использования в парикмахерских.
Вращение
Большая часть паровых машин первого поколения осуществляли возвратно-поступательные движения в цилиндрах. Их с успехом преобразовывали во вращательное при использовании дополнительных механических приспособлений.
Паровые турбины превращают паровую энергию во вращение сразу. Изобретатели 19 века проводили эксперименты с паровыми турбинами, однако лишь англичанину Ч. Парсонсу в 1884 году удалось сконструировать не только работоспособную, но и рентабельную машину. По прошествию нескольких лет после этого изобретения турбины Парсонса стали применяться в электрогенераторах и на судах.
