Интереcно о науке

Паровые двигатели были первыми двигателями массового применения. Они были изобретены в 1705 году Томасом Ньюкоменом. В 1769 году паровой двигатель был значительно модернизирован Джеймсом Ваттом, тем самым ученым, именем которого названа единица мощности. Паровые двигатели были источником движущей силы для первых локомотивов и паровых кораблей, а также применялись на многочисленных фабриках и заводов, что было одним из толчков промышленной революции.

Рассмотрим принцип действия парового двигателя на примере паровоза. Сердцем парового двигателя является топка (1). Именно она генерирует пар для его работы. Обычна топка представляет собой толстостенный чугунный цилиндр или прямоугольник с отверстиями для добавления топлива, а также отведения дыма и удаления золы. Классическим топливом для парового двигателя служит уголь, реже используются дрова.

Главная задача топки заключается в нагреве воды (2) в котле. Как известно, разогретая вода превращается в пар. При этом ее объем увеличивается. Так как паровой котел герметичен, то давление в нем растет. С помощью специальных клапанов (3) разогретый пар под большим давлением подается в расширительную камеру за цилиндром (4). Создаваемая поступательная энергия передается с помощью системы рычагов и шарниров (5) на ведущие колеса локомотива. В результате вращения колес, паровоз приводится в движение (6). С помощью клапанов, под действием возвратного движения поршня, из-за инерции вращения колес, пар выпускается через вертикальную трубу (7). После этого цикл повторяется, и пар снова впускается в расширительную камеру за цилиндром.

Паровой двигатель также широко применялся на пароходах, где он вращал гребные винты. Также существовали четырехколесные трактора приводимые силой пара. Кроме транспортных средств, паровой двигатель применялся на мельницах для вращения жерновов, на водокачках в водяных насосах, на мануфактурах в ткацких станках и многих других производствах.

Главным недостатком парового двигателя является его очень низкий КПД – до 10%. Это происходит из-за того, что большая часть энергии топлива улетает в трубу в буквальном смысле в виде тепла. Кроме того, паровые двигатели очень громоздкие и требуют частого трудоемкого обслуживания. Поэтому в начале ХХ века паровые двигатели были вытеснены двигателями внутреннего сгорания, работающие на дизельном топливе и бензине.