Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы
Сегодня мы расскажем, что такое паровая машина и турбина, как были устроены первые двигатели внутреннего сгорания, а также, каким образом они повлияли на развитие современных моторов

ПАРОВАЯ ТУРБИНА — РОДОНАЧАЛЬНИЦА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. ОСОБЕННОСТИ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПЕРВЫХ МОТОРОВ

Ленуар, Отто, Даймлер, Дизель — это люди, с именами которых связано появление первых дизельных и бензиновых двигателей внутреннего сгорания. В одних двигателях для работы использовался газ или пар, а в других — бензин, керосин и даже сырая нефть.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Стоит сказать, что независимо от того, на каком топливном сырье функционирует тот или иной тип двигателя, у всех у них превращение тепловой энергии в механическую происходит путем сгорания топлива внутри цилиндров. Точнее можно сказать так: внутри цилиндров этих двигателей происходит двойное превращение энергии — сначала химическая энергия топлива превращается в тепловую, а затем тепловая в механическую.

         Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы 


Подобные моторы называют еще поршневыми двигателями внутреннего сгорания, потому что все они имеют движущийся внутри цилиндров поршень. Нам, живущим менее, чем сто лет спустя после их появления в окружении автомобилей, тракторов, самолетов, теплоходов и тепловозов, хорошо видно, какую огромную роль в жизни человека сыграли подобные ДВС.
ПАРОВЫЕ МАШИНЫ И ТУРБИНЫ — ОСНОВАТЕЛИ СОВРЕМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Современные двигатели многим отличаются от своих предшественников. Сменилось уже несколько поколений инженеров и конструкторов, которые во многих странах для разных целей совершенствовали эти двигатели.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Так, например, сегодняшний бензиновый двигатель автомобиля «Волга» или самолетный поршневой двигатель также мало похожи на двигатель Даймлера, как и современные могучие дизельные моторы, установленные на теплоходах и тепловозах, на первые ДВС от Рудольфа Дизеля.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Много труда было затрачено на то, чтобы улучшить их конструкцию, повысить экономичность и сделать эти двигатели более долговечными. Так появились и вошли в жизнь двигатели внутреннего сгорания, имеющие большие заслуги перед человечеством.


Последнее десятилетие уходящего XIX столетия подарило миру еще один двигатель — паровую турбину. Название нового двигателя — «турбина» происходит от латинского слова «турбо», что означает «вихрь» или «волчок». Вдумавшись в эти слова, нетрудно догадаться, что новый двигатель отличался небывалой до сих пор скоростью вращения.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Появление турбин было вызвано целым рядом важных причин. Прежде всего, большинство рабочих машин требовало для себя вращательного движения. Но поршень паровой машины имел возвратно-поступательное движение. Для того чтобы вал паровой машины мог вращаться, пришлось придумать кривошипно-шатунный механизм. Такая конструкция паровой машины мешала увеличивать ее мощность и быстроходность.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы
В то же время развитие техники требовало от двигателей, приводящих в движение рабочие машины, все больших скоростей и мощностей. 
Почему же невозможно было построить паровую машину, работающую с большой скоростью?

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Дело в том, что при работе машины поршень в цилиндре движется неравномерно. Он то с ускорением идет в одну сторону, то останавливается, затем опять ускоренно движется в другую сторону, снова останавливается, и так все время, пока работает машина. Из-за неравномерности хода поршня во всех частях машины возникают сильные толчки.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы 


Тяжелое маховое колесо, насаженное на вал машины, сглаживает эти удары. Но с этой задачей маховое колесо справляется лишь тогда, когда обороты машины сравнительно невелики. Конструкторы паровых машин дошли до некоторого барьера, дальше которого увеличивать скорость и мощность паровой машины было невозможно — происходили частые поломки.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Скорость двигателей внутреннего сгорания также имела свой барьер. Эти двигатели являются самыми «близкими родственниками» паровой машины. От нее они переняли и многие недостатки. Так, к двигателям внутреннего сгорания по наследству отошли поршень и кривошипно-шатунный механизм.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Изобретателям двигателей внутреннего сгорания пришлось немало потрудиться над тем, чтобы они работали равномерно. Итак, необходим был новый принцип действия двигателя — с вращающимся валом, но без поршня и кривошипно-шатунного механизма.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы 


И тогда вспомнили об идеях, высказанных еще Героном Александрийским и Джованни Бранка. Герон построил шар, который вращался при помощи пара, с силой, выходящего через трубки наружу. А Джованни Бранка предложил колесо с лопатками. Оно вращалось благодаря струе пара, с силой, ударявшей по лопаткам колеса.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

В этих «двигателях» сразу создавалось вращательное движение, и в какой-то мере они были прообразами турбин. Стоит сказать, что предпринималось много попыток создать паровую турбину, в которой поступающий из котла пар создавал бы вращательное движение рабочего колеса, а вместе с ним и вала турбины.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Известно, что подобные работы проводились и русскими изобретателями. Так, еще в 1806 — 1813 годах на одном из алтайских заводов русский изобретатель Поликарп Залесов строил модели паровых турбин. Но на примере, Фролова и Ползунова, усилия и начинания отдельных выдающихся изобретателей неизменно наталкивались на глухую стену непонимания со стороны царского правительства.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы
Появление первых, пригодных для практической работы паровых турбин относится к 1890 году. Среди их создателей наибольшая заслуга принадлежит шведскому инженеру, французу по происхождению — Густаву Лавалю и сыну английского лорда Росса — Чарлзу Парсонсу.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Примерно в одно и то же время и независимо друг от друга пришли они к своим изобретениям. Нужно сказать, что рождению паровой турбины в немалой степени способствовало и беспокойство углепромышленников за свои барыши. Широкое распространение дизельных двигателей и наступление нефти внушало им большие опасения.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы 


Владельцы угольных копей были крайне заинтересованы в паровых двигателях, работающих на угле. Поэтому они всемерно поддерживали работы, направленные на создание нового парового двигателя. Война угля и нефти была в самом разгаре. В это время и появляется паровая турбина.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Уже первые образцы турбин выгодно отличались от паровых машин. Это стало возможным потому, что в паровой турбине гораздо лучше используется тепловая энергия подведенного пара.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

В паровую машину пар поступает отдельными порциями. При расширении пара в цилиндре он охлаждается, и при этом охлаждаются частично и стенки цилиндра. Из каждой вновь поступившей порции пара часть тратится на подогрев цилиндра, не совершая при этом полезной работы.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

В турбину же пар поступает непрерывным мощным потоком. И это создает в турбине постоянную температуру, что позволило уже первым турбинам, далеко несовершенным в конструктивном отношении, быть в два раза более экономичными, чем лучшие паровые машины того времени.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

Итак, замена прерывистого потока тепловой энергии, подводимого к паровой машине, на непрерывный поток пара, поступающего в паровую турбину, открыла новые пути развития двигателей, использующих для своей работы тепловую энергию пара.

Паровая турбина – родоначальница двигателя внутреннего сгорания. Особенности и принцип работы

С появлением турбины дни паровой машины были сочтены. Паровая турбина явилась не только «могильщиком» паровой машины. Она вступила в борьбу за «сферы влияния» с дизельными двигателями. Здесь паровая турбина также одержала ряд крупных побед.


Видео
«Устройство, строение и принцип работы паровой турбины«

В заключении отметим, что и по сей день турбинам нет конкурентов на больших тепловых электростанциях (в качестве электрических генераторов), тепловозах, реактивных двигателях (самолеты), где они используются в качестве первичных моторов.

БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. 
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ
.
Читайте также:  Чем опасен масложор двигателя H4M/HR16DE в Renault Kaptur? Что влияет на расход масла?
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Bazliter.Ru
Adblock
detector
Gogetlinks12773