449. 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.

Комментарии запрещены.

Реклама