წყლის ორთქლის, როგორც ენერგიის ხელმისაწვდომი წყაროსადმი ინტერესი გაჩნდა ძველთა პირველ სამეცნიერო ცოდნასთან ერთად. ხალხი სამი ათასწლეულის განმავლობაში ცდილობს ამ ენერგიის მოთვინიერებას. რა არის ამ გზის ძირითადი ეტაპები? ვისი მოსაზრებებმა და პროექტებმა ასწავლა კაცობრიობას მისგან მაქსიმალური სარგებლის მიღება?
ორთქლის ძრავების გარეგნობის წინაპირობები
მექანიზმების საჭიროება, რომლებსაც შეუძლიათ ხელი შეუწყონ შრომის ინტენსიურ პროცესებს, ყოველთვის არსებობდა. დაახლოებით მე-18 საუკუნის შუა ხანებამდე ამ მიზნით გამოიყენებოდა ქარის წისქვილები და წყლის ბორბლები. ქარის ენერგიის გამოყენების შესაძლებლობა პირდაპირ დამოკიდებულია ამინდის ცვალებადობაზე. წყლის ბორბლების გამოსაყენებლად კი მდინარის ნაპირებთან უნდა აეშენებინათ ქარხნები, რაც ყოველთვის არ არის მოსახერხებელი და მიზანშეწონილი. და ორივეს ეფექტურობა ძალიან დაბალი იყო. მე მჭირდებოდა ფუნდამენტურად ახალი ძრავა,ადვილად მართვადი და ამ მინუსების გარეშე.
ორთქლის ძრავების გამოგონებისა და გაუმჯობესების ისტორია
ორთქლის ძრავის შექმნა მრავალი მეცნიერის იმედების ხანგრძლივი მსჯელობის, წარმატებისა და წარუმატებლობის შედეგია.
გზის დასაწყისი
პირველი, ერთჯერადი პროექტები უბრალოდ საინტერესო კურიოზები იყო. Მაგალითად, არქიმედესდააპროექტა ორთქლის ქვემეხი, ჰერონ ალექსანდრიელიგამოიყენა ორთქლის ენერგია უძველესი ტაძრების კარების გასაღებად. და მკვლევარები პოულობენ შენიშვნებს ორთქლის ენერგიის პრაქტიკული გამოყენების შესახებ სამუშაოებში სხვა მექანიზმების გასააქტიურებლად Ლეონარდო და ვინჩი.
განვიხილოთ ყველაზე მნიშვნელოვანი პროექტები ამ თემაზე.
მე-16 საუკუნეში არაბმა ინჟინერმა ტაგი ალ-დინმა შეიმუშავა პროექტი პრიმიტიული ორთქლის ტურბინისთვის. თუმცა, მას არ მიუღია პრაქტიკული გამოყენება ტურბინის ბორბლების პირებზე მიწოდებული ორთქლის ჭავლის ძლიერი გაფანტვის გამო.
სწრაფი ნაბიჯით შუა საუკუნეების საფრანგეთში. ფიზიკოსი და ნიჭიერი გამომგონებელი დენის პაპინი, მრავალი წარუმატებელი პროექტის შემდეგ, შეჩერდა შემდეგ დიზაინზე: ვერტიკალური ცილინდრი ივსებოდა წყლით, რომელზედაც დამონტაჟდა დგუში.
ბალონი გახურდა, წყალი ადუღდა და აორთქლდა. გაფართოებულმა ორთქლმა დგუში ასწია. იგი დაფიქსირდა ზედა აწევის წერტილში და ცილინდრის გაცივება და ორთქლის კონდენსირება მოსალოდნელი იყო. ცილინდრში ორთქლის კონდენსაციის შემდეგ წარმოიქმნა ვაკუუმი. შესაკრავიდან გამოთავისუფლებული დგუში ატმოსფერული წნევის გავლენით ვაკუუმში შევარდა. სწორედ დგუშის ვარდნა უნდა გამოეყენებინათ სამუშაო დარტყმად.
ასე რომ, დგუშის სასარგებლო დარტყმა გამოწვეული იყო ორთქლის კონდენსაციის და გარე (ატმოსფერული) წნევის გამო ვაკუუმის წარმოქმნით.
რადგან პაპენის ორთქლის ძრავაროგორც შემდგომ პროექტებს უწოდეს ორთქლ-ატმოსფერული მანქანები.
ამ დიზაინს ჰქონდა ძალიან მნიშვნელოვანი ნაკლი - ციკლის განმეორებადობა არ იყო გათვალისწინებული.დენისს უჩნდება იდეა, რომ ორთქლი მიიღო არა ცილინდრში, არამედ ცალკე ორთქლის ქვაბში.
დენის პაპინი ორთქლის ძრავების შექმნის ისტორიაში შევიდა, როგორც ძალიან მნიშვნელოვანი დეტალის - ორთქლის ქვაბის გამომგონებელი.
და მას შემდეგ, რაც მათ დაიწყეს ორთქლის მიღება ცილინდრის გარეთ, თავად ძრავა გადავიდა გარე წვის ძრავების კატეგორიაში. მაგრამ უწყვეტი მუშაობის უზრუნველსაყოფად სადისტრიბუციო მექანიზმის არარსებობის გამო, ამ პროექტებს თითქმის არ ჰქონიათ რაიმე პრაქტიკული გამოყენება.
ახალი ეტაპი ორთქლის ძრავების განვითარებაში
დაახლოებით 50 წელია მას იყენებენ ქვანახშირის მაღაროებში წყლის ამოტუმბვისთვის თომას ნიუკომენის ორთქლის ტუმბო.იგი მეტწილად იმეორებდა წინა დიზაინებს, მაგრამ შეიცავდა ძალიან მნიშვნელოვან სიახლეებს - მილს შედედებული ორთქლის მოსაშორებლად და უსაფრთხოების სარქველი ზედმეტი ორთქლის გასათავისუფლებლად.
მისი მნიშვნელოვანი მინუსი ის იყო, რომ ცილინდრი უნდა გაცხელებულიყო ორთქლის ინექციამდე, შემდეგ გაცივებულიყო კონდენსაციამდე. მაგრამ მოთხოვნა ასეთ ძრავებზე იმდენად მაღალი იყო, რომ მიუხედავად მათი აშკარა არაეფექტურობისა, ამ მანქანების ბოლო ასლები 1930 წლამდე ემსახურებოდა.
1765 წელს ინგლისელი მექანიკოსი ჯეიმს უოტი,ახორციელებს Newcomen-ის აპარატის გაუმჯობესებას, გამოეყო კონდენსატორი ორთქლის ცილინდრიდან.
ახლა შესაძლებელია ცილინდრის მუდმივად გაცხელება. აპარატის ეფექტურობა მაშინვე გაიზარდა. მომდევნო წლებში ვატმა საგრძნობლად გააუმჯობესა თავისი მოდელი, აღჭურვა ორთქლის ამა თუ იმ მხრიდან მომარაგების მოწყობილობით.
შესაძლებელი გახდა ამ მანქანის გამოყენება არა მხოლოდ როგორც ტუმბო, არამედ სხვადასხვა ჩარხების მართვისთვის. ვატმა მიიღო პატენტი თავისი გამოგონებისთვის - უწყვეტი ორთქლის ძრავა. იწყება ამ მანქანების მასობრივი წარმოება.
მე-19 საუკუნის დასაწყისისთვის ინგლისში 320 ვატზე მეტი ორთქლის ძრავა მუშაობდა. მათი ყიდვა ევროპის სხვა ქვეყნებმაც დაიწყეს. ამან ხელი შეუწყო ინდუსტრიული წარმოების მნიშვნელოვან ზრდას როგორც თავად ინგლისის, ისე მეზობელი ქვეყნების ბევრ სექტორში.
ოცი წლით ადრე, ვატი, რუსეთში, ალთაის მექანიკოსი ივან ივანოვიჩ პოლზუნოვი მუშაობდა ორთქლის ძრავის პროექტზე.
ქარხნის უფროსებმა მას სთხოვეს აეშენებინა აგრეგატი, რომელიც ამოძრავებდა დნობის ღუმელის აფეთქებას.
მის მიერ აშენებული მანქანა იყო ორცილინდრიანი და უზრუნველყოფდა მასთან დაკავშირებული მოწყობილობის უწყვეტ მუშაობას.
თვენახევარზე მეტი წარმატებით მუშაობდა, ქვაბმა დაიწყო გაჟონვა. ამ დროისთვის თავად პოლზუნოვი ცოცხალი აღარ იყო. მანქანა არ შეუკეთებიათ. და დაივიწყეს მარტოხელა რუსი გამომგონებლის მშვენიერი ქმნილება.
რუსეთის იმდროინდელი ჩამორჩენილობის გამო მეორე პოლზუნოვის გამოგონების შესახებ მსოფლიომ დიდი დაგვიანებით შეიტყო...
ასე რომ, ორთქლის ძრავის მართვისთვის აუცილებელია ორთქლის ქვაბის მიერ წარმოქმნილი ორთქლი, გაფართოებული, დააჭიროს დგუშს ან ტურბინის პირებს. შემდეგ კი მათი მოძრაობა გადაეცა სხვა მექანიკურ ნაწილებს.
ორთქლის ძრავების გამოყენება ტრანსპორტში
იმისდა მიუხედავად, რომ იმდროინდელი ორთქლის ძრავების ეფექტურობა არ აღემატებოდა 5% -ს, მე -18 საუკუნის ბოლოს მათ დაიწყეს აქტიური გამოყენება სოფლის მეურნეობაში და ტრანსპორტირებაში:
- საფრანგეთში ჩნდება მანქანა ორთქლის ძრავით;
- შეერთებულ შტატებში, ორთქლის ნავი იწყებს სვლას ფილადელფიასა და ბურლინგტონს შორის;
- ინგლისში აჩვენეს ორთქლზე მომუშავე სარკინიგზო ლოკომოტივი;
- რუსმა გლეხმა სარატოვის პროვინციიდან დააპატენტა მის მიერ აშენებული 20 ცხენის ძალის ტრაქტორი. თან.;
- არაერთხელ იყო მცდელობა ორთქლის ძრავით აეშენებინათ თვითმფრინავი, მაგრამ, სამწუხაროდ, ამ დანაყოფების დაბალი სიმძლავრემ თვითმფრინავის დიდი წონით ეს მცდელობები წარუმატებელი გახადა.
XIX საუკუნის ბოლოს, ორთქლის ძრავები, რომლებმაც თავიანთი როლი შეასრულეს საზოგადოების ტექნოლოგიურ პროგრესში, ადგილს უთმობენ ელექტროძრავებს.
ორთქლის მოწყობილობები 21-ე საუკუნეში
მე-20 და 21-ე საუკუნეებში ენერგიის ახალი წყაროების მოსვლასთან ერთად, ორთქლის ენერგიის გამოყენების საჭიროება კვლავ ჩნდება. ორთქლის ტურბინები ხდება ატომური ელექტროსადგურების განუყოფელი ნაწილი.ორთქლი, რომელიც მათ კვებავს, მიიღება ბირთვული საწვავისგან.
ეს ტურბინები ასევე ფართოდ გამოიყენება თბოელექტროსადგურების კონდენსაციისთვის.
რიგ ქვეყნებში ტარდება ექსპერიმენტები მზის ენერგიისგან ორთქლის მისაღებად.
არც ორთქლის ძრავები დავიწყებულია. მაღალმთიანეთში ლოკომოტივად ორთქლის ლოკომოტივები კვლავ გამოიყენება.
ეს სანდო მუშები უფრო უსაფრთხო და იაფია. მათ არ სჭირდებათ ელექტროგადამცემი ხაზები და საწვავი - ხე და იაფი ქვანახშირი ყოველთვის ხელთ არის.
თანამედროვე ტექნოლოგიები შესაძლებელს ხდის ატმოსფერული გამონაბოლქვის 95%-მდე დაჭერას და ეფექტურობის 21%-მდე გაზრდას, ამიტომ ადამიანებმა გადაწყვიტეს ამ დროისთვის არ განეშორებინათ ისინი და მუშაობდნენ ახალი თაობის ორთქლის ლოკომოტივებზე.
თუ ეს მესიჯი თქვენთვის სასარგებლოა, სასიამოვნოა თქვენი ნახვა.
გამოვტოვებ მუზეუმის ექსპოზიციის შემოწმებას და პირდაპირ ტურბინის ოთახში გადავალ. ნებისმიერ მსურველს შეუძლია იხილოს პოსტის სრული ვერსია ჩემს LJ-ში. მანქანა ოთახი განთავსებულია ამ შენობაში:
29. შიგნით შესულმა აღფრთოვანებისგან სუნთქვა შემეკრა - დარბაზში ყველაზე ლამაზი ორთქლის მანქანა იყო, რაც კი ოდესმე მინახავს. ეს იყო ნამდვილი steampunk ტაძარი - წმინდა ადგილი ორთქლის ეპოქის ესთეტიკის ყველა მიმდევრისთვის. გაოგნებული დავრჩი ნანახით და მივხვდი, რომ ტყუილად არ შევედი ამ ქალაქში და ვესტუმრე ამ მუზეუმს.
30. უზარმაზარი ორთქლის ძრავის გარდა, რომელიც მუზეუმის მთავარი ობიექტია, აქ ასევე გამოიფინა მცირე ზომის ორთქლის ძრავების სხვადასხვა ნიმუშები და მრავალ საინფორმაციო სტენდზე მოთხრობილი იყო ორთქლის ტექნოლოგიის ისტორია. ამ სურათზე შეგიძლიათ იხილოთ სრულად მოქმედი ორთქლის ძრავა 12 ცხ.ძ.
31. ხელი სასწორისთვის. მანქანა შეიქმნა 1920 წელს.
32. მთავარი სამუზეუმო ნივთის გვერდით გამოფენილია 1940 წლის კომპრესორი.
33. ეს კომპრესორი წარსულში გამოიყენებოდა ვერდაუს სადგურის რკინიგზის საამქროებში.
34. აბა, ახლა მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ მუზეუმის ექსპოზიციის ცენტრალურ ექსპონატს - 1899 წელს წარმოებული 600 ცხენის ძალის ორთქლის ძრავას, რომელსაც დაეთმობა ამ პოსტის მეორე ნახევარი.
35. ორთქლის ძრავა არის ინდუსტრიული რევოლუციის სიმბოლო, რომელიც მოხდა ევროპაში მე-18 საუკუნის ბოლოს - მე-19 საუკუნის დასაწყისში. მიუხედავად იმისა, რომ ორთქლის ძრავების პირველი ნიმუშები შეიქმნა სხვადასხვა გამომგონებლების მიერ მე-18 საუკუნის დასაწყისში, ისინი ყველა უვარგისი იყო სამრეწველო გამოყენებისთვის, რადგან მათ ჰქონდათ მთელი რიგი უარყოფითი მხარეები. ორთქლის ძრავების მასიური გამოყენება ინდუსტრიაში მხოლოდ მას შემდეგ გახდა შესაძლებელი, რაც შოტლანდიელმა გამომგონებელმა ჯეიმს უატმა გააუმჯობესა ორთქლის ძრავის მექანიზმი, რაც გაამარტივა, უსაფრთხო და ხუთჯერ უფრო ძლიერი ვიდრე წინა მოდელები.
36. ჯეიმს უოტმა დააპატენტა თავისი გამოგონება 1775 წელს და უკვე 1880-იან წლებში მისმა ორთქლის ძრავებმა დაიწყეს შეღწევა ქარხნებში, რაც გახდა ინდუსტრიული რევოლუციის კატალიზატორი. ეს მოხდა პირველ რიგში იმიტომ, რომ ჯეიმს უოტმა მოახერხა ორთქლის ძრავის მთარგმნელობითი მოძრაობის ბრუნვად გადაქცევის მექანიზმის შექმნა. ყველა ორთქლის ძრავას, რომელიც ადრე არსებობდა, შეეძლო მხოლოდ ტრანსლაციის მოძრაობების წარმოება და მხოლოდ ტუმბოების გამოყენება. და ვატის გამოგონებას უკვე შეეძლო წისქვილის ბორბალი ან ქარხნული მანქანების ძრავა.
37. 1800 წელს Watt-ისა და მისი პარტნიორის ბოლტონის ფირმამ გამოუშვა 496 ორთქლის ძრავა, რომელთაგან მხოლოდ 164 გამოიყენებოდა როგორც ტუმბო. და უკვე 1810 წელს ინგლისში იყო 5 ათასი ორთქლის ძრავა და ეს რიცხვი სამჯერ გაიზარდა მომდევნო 15 წლის განმავლობაში. 1790 წელს აშშ-ში ფილადელფიასა და ბერლინგტონს შორის დაიწყო პირველი ორთქლის ნავი, რომელშიც ოცდაათამდე მგზავრი გადაჰყავდა, ხოლო 1804 წელს რიჩარდ ტრევინტიკმა ააშენა პირველი მოქმედი ორთქლის ლოკომოტივი. დაიწყო ორთქლის ძრავების ერა, რომელიც გაგრძელდა მთელი მეცხრამეტე საუკუნე და რკინიგზაზე და მეოცე საუკუნის პირველ ნახევარში.
38. ეს იყო მოკლე ისტორიული ფონი, ახლა დავუბრუნდეთ სამუზეუმო ექსპოზიციის მთავარ ობიექტს. სურათებზე ნაჩვენები ორთქლის ძრავა დაამზადა Zwikauer Maschinenfabrik AG-მ 1899 წელს და დამონტაჟდა "C.F.Schmelzer und Sohn" მწნვის ქარხანაში. ორთქლის ძრავა განკუთვნილი იყო დაწნული მანქანების მართვისთვის და ამ როლში გამოიყენებოდა 1941 წლამდე.
39. ელეგანტური სახელოსნო. იმ დროს ინდუსტრიული ტექნოლოგია დიდი ყურადღებით კეთდებოდა ესთეტიკურ გარეგნობასა და სტილზე, მნიშვნელოვანი იყო არა მხოლოდ ფუნქციონალობა, არამედ სილამაზე, რაც აისახება ამ აპარატის ყველა დეტალზე. მეოცე საუკუნის დასაწყისში მახინჯ აღჭურვილობას არავინ ყიდულობდა.
40. „C.F.Schmelzer und Sohn“ მწნავი ქარხანა დაარსდა 1820 წელს დღევანდელი მუზეუმის ადგილზე. უკვე 1841 წელს ქარხანაში დამონტაჟდა პირველი ორთქლის ძრავა 8 ცხ.ძ. დაწნული მანქანების ამძრავისთვის, რომელიც 1899 წელს შეიცვალა ახალი, უფრო მძლავრი და თანამედროვეთ.
41. ქარხანა იარსება 1941 წლამდე, შემდეგ კი წარმოება შეწყდა ომის დაწყების გამო. ორმოცდათორმეტი წლის განმავლობაში მანქანა გამოიყენებოდა დანიშნულებისამებრ, როგორც მწკრივი მანქანებისთვის, ხოლო ომის დასრულების შემდეგ 1945-1951 წლებში იგი ემსახურებოდა ელექტროენერგიის სარეზერვო წყაროს, რის შემდეგაც იგი საბოლოოდ ჩამოიწერეს. საწარმოს ბალანსი.
42. ბევრი მისი ძმის მსგავსად, მანქანაც დაჭრეს, ერთი ფაქტორი რომ არა. ეს მანქანა იყო პირველი გერმანული ორთქლის ძრავა, რომელმაც ორთქლი მიიღო დისტანციური საქვაბე სახლის მილებიდან. გარდა ამისა, მას გააჩნდა PROELL ღერძის რეგულირების სისტემა. ამ ფაქტორების წყალობით მანქანამ 1959 წელს მიიღო ისტორიული ძეგლის სტატუსი და გახდა მუზეუმი. სამწუხაროდ, 1992 წელს დაანგრიეს ყველა ქარხნის შენობა და ქვაბის სახლი. ეს სამანქანო ოთახი ერთადერთია, რაც შემორჩა ყოფილ დაწნულ ქარხანას.
43. ორთქლის ეპოქის ჯადოსნური ესთეტიკა!
44. PROELL-ის ღერძების რეგულირების სისტემის კორპუსზე სახელწოდება. სისტემა არეგულირებდა გათიშვას - ორთქლის რაოდენობას, რომელიც შედის ცილინდრში. მეტი წყვეტა ნიშნავს მეტ ეკონომიას, მაგრამ ნაკლებ ენერგიას.
45. მოწყობილობები.
46. თავისი დიზაინით, ეს მანქანა არის მრავალგაფართოების ორთქლის ძრავა (ან როგორც მათ ასევე უწოდებენ კომპოზიციურ მანქანას). ამ ტიპის მანქანებში, ორთქლი თანმიმდევრულად ფართოვდება მზარდი მოცულობის რამდენიმე ცილინდრში, გადადის ცილინდრიდან ცილინდრში, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის ძრავის ეფექტურობას. ამ მანქანას აქვს სამი ცილინდრი: ჩარჩოს ცენტრში არის მაღალი წნევის ცილინდრი - სწორედ მასში მიეწოდებოდა ახალი ორთქლი ქვაბის ოთახიდან, შემდეგ გაფართოების ციკლის შემდეგ ორთქლი გადადიოდა საშუალო წნევის ცილინდრში. , რომელიც მდებარეობს მაღალი წნევის ცილინდრის მარჯვნივ.
47. სამუშაოს დასრულების შემდეგ საშუალო წნევის ცილინდრიდან ორთქლი გადადიოდა დაბალი წნევის ცილინდრში, რომელსაც ხედავთ ამ სურათზე, რის შემდეგაც, ბოლო გაფართოების გაკეთების შემდეგ, ცალკე მილით გამოუშვეს გარეთ. ამ გზით მიღწეული იქნა ორთქლის ენერგიის ყველაზე სრული გამოყენება.
48. ამ აგრეგატის სტაციონარული სიმძლავრე იყო 400-450 HP, მაქსიმუმ 600 HP.
49. მანქანის სარემონტო და ტექნიკური ქანქარა არის შთამბეჭდავი ზომის. მის ქვეშ არის თოკები, რომელთა დახმარებითაც ბრუნვის მოძრაობა გადადიოდა მანქანის მფრინავიდან დაწნულ მანქანებთან დაკავშირებულ გადაცემათა კოლოფში.
50. უზადო Belle Époque ესთეტიკა ყველა კოგში.
51. ამ სურათზე დეტალურად ხედავთ აპარატის სტრუქტურას. ცილინდრში გაფართოებული ორთქლი ენერგიას გადასცემდა დგუშს, რომელიც, თავის მხრივ, ახორციელებდა მთარგმნელობით მოძრაობას, გადასცემდა მას ამწე-სლაიდერის მექანიზმს, რომელშიც ის გარდაიქმნებოდა ბრუნვით და გადადიოდა საფრენ ბორბალზე და შემდგომ გადაცემაში.
52. წარსულში ორთქლის ძრავას უერთდებოდა ელექტრო გენერატორიც, რომელიც ასევე შესანიშნავ პირვანდელ მდგომარეობაშია შემორჩენილი.
53. წარსულში ამ ადგილას მდებარეობდა გენერატორი.
54. ბრუნვის გადაცემის მექანიზმი მფრინავიდან გენერატორზე.
55. გენერატორის ადგილზე ახლა დამონტაჟდა ელექტროძრავა, რომლის დახმარებით წელიწადში რამდენიმე დღე საზოგადოების გასართობად ამოქმედდება ორთქლის ძრავა. ყოველწლიურად მუზეუმი მასპინძლობს "Steam Days" - ღონისძიებას, რომელიც აერთიანებს ორთქლის ძრავების მოყვარულებს და მოდელებს. ამ დღეებში ორთქლის ძრავაც მოძრაობს.
56. ორიგინალური DC გენერატორი ახლა გვერდითაა. წარსულში მას იყენებდნენ ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად ქარხნის განათებისთვის.
57. დამზადებულია Elektrotechnische & Maschinenfabrik Ernst Walther-ის მიერ 1899 წელს ვერდაუში, საინფორმაციო ფირფიტის მიხედვით, მაგრამ ორიგინალური სახელწოდება 1901 წელია.
58. ვინაიდან იმ დღეს მუზეუმის ერთადერთი სტუმარი ვიყავი, არავინ მაწუხებდა ამ ადგილის ესთეტიკით მანქანით ერთი-ერთზე ტკბობა. გარდა ამისა, ხალხის ნაკლებობამ ხელი შეუწყო კარგი ფოტოების მიღებას.
59. ახლა რამდენიმე სიტყვა გადაცემის შესახებ. როგორც ამ სურათზე ხედავთ, მფრინავის ზედაპირს აქვს 12 საბაგირო ღარი, რომელთა დახმარებით ბორბალის ბრუნვის მოძრაობა გადაეცემა გადამცემ ელემენტებს.
60. ლილვებით დაკავშირებული სხვადასხვა დიამეტრის ბორბლებისგან შემდგარი გადაცემათა კოლოფი, ბრუნვის მოძრაობას ანაწილებდა ქარხნის შენობის რამდენიმე სართულზე, რომლებზედაც განლაგებული იყო ორთქლის ძრავიდან გადაცემის ენერგიით გადაცემული დაწნული მანქანები.
61. მფრინავი საბაგირო ღარებითა ახლოდან.
62. აქ ნათლად ჩანს გადამცემი ელემენტები, რომელთა დახმარებით ბრუნი გადადიოდა მიწისქვეშ გამავალ ლილვზე და ბრუნვის მოძრაობას გადასცემდა სამანქანო ოთახის მიმდებარე ქარხნის შენობას, რომელშიც განლაგებული იყო მანქანები.
63. სამწუხაროდ, ქარხნის შენობა არ შემორჩენილა და კარს მიღმა, რომელიც გვერდით კორპუსამდე მიდიოდა, ახლა მხოლოდ სიცარიელეა.
64. ცალკე აღნიშვნის ღირსია ელექტრომოწყობილობის მართვის პანელი, რომელიც თავისთავად ხელოვნების ნიმუშია.
65. მარმარილოს დაფა ულამაზეს ხის ჩარჩოში, მასზე განთავსებული ბერკეტების რიგებით და ფუჟებით, მდიდრული ფარანი, ელეგანტური ტექნიკა - Belle Époque მთელი თავისი დიდებით.
66. ფანარსა და ინსტრუმენტებს შორის განლაგებული ორი უზარმაზარი დაუკრა შთამბეჭდავია.
67. საკრავები, ბერკეტები, სამართავი - ყველა მოწყობილობა ესთეტიურად სასიამოვნოა. ჩანს, რომ ამ ფარის შექმნისას არანაკლებ გარეგნობაზე ზრუნავდნენ.
68. თითოეული ბერკეტის და დაუკრავის ქვეშ არის „ღილაკი“ წარწერით, რომ ეს ბერკეტი ირთვება/გამორთავს.
69. ბელ ეპოკის ტექნიკის ბრწყინვალება.
70. მოთხრობის დასასრულს, დავუბრუნდეთ მანქანას და დავტკბეთ მისი ნაწილების ლაღი ჰარმონიითა და ესთეტიკით.
71. საკონტროლო სარქველები დანადგარის ცალკეული ერთეულებისთვის.
72. დანადგარის მოძრავი ნაწილებისა და შეკრებების შეზეთვისთვის განკუთვნილი წვეთოვანი ძუძუს წვერები.
73. ამ ხელსაწყოს ეწოდება ცხიმიანი ძუძუს. დანადგარის მოძრავი ნაწილიდან ჭიები მოძრაობენ, მოძრაობენ ზეთის დგუში და ის ტუმბოს ზეთს გახეხილ ზედაპირებზე. მას შემდეგ, რაც დგუში მიაღწევს მკვდარ ცენტრს, სახელური აწევს უკან მისი ბრუნვით და ციკლი მეორდება.
74. რა ლამაზია! სუფთა სიამოვნება!
75. დანადგარის ცილინდრები შესასვლელი სარქველების სვეტებით.
76. მეტი ზეთის ქილა.
77. კლასიკური steampunk ესთეტიკა.
78. მანქანის ამწე ლილვი, რომელიც არეგულირებს ორთქლის მიწოდებას ბალონებში.
79.
80.
81. ეს ყველაფერი ძალიან ძალიან ლამაზია! მე მივიღე შთაგონების უზარმაზარი სტიმული და მხიარული ემოციები ამ მანქანების ოთახის მონახულებისას.
82. თუ ბედმა მოულოდნელად ცვიკაუს რეგიონში მიგიყვანათ, აუცილებლად ეწვიეთ ამ მუზეუმს, არ ინანებთ. მუზეუმის ვებგვერდი და კოორდინატები: 50 ° 43 "58" N 12 ° 22 "25" E
ინტერნეტში წავაწყდი საინტერესო სტატიას.
"ამერიკელმა გამომგონებელმა რობერტ გრინმა შეიმუშავა სრულიად ახალი ტექნოლოგია, რომელიც წარმოქმნის კინეტიკურ ენერგიას ნარჩენი ენერგიის გარდაქმნით (როგორც სხვა საწვავი). Green-ის ორთქლის ძრავები დგუშით იკვებება და შექმნილია მრავალფეროვანი აპლიკაციებისთვის."
ესე იგი, არც მეტი, არც ნაკლები: სრულიად ახალი ტექნოლოგია. რა თქმა უნდა, დავიწყე ყურება, შევეცადე გამეგო. ყველგან წერია ამ ძრავის ერთ-ერთი ყველაზე უნიკალური უპირატესობა არის ძრავების ნარჩენი ენერგიისგან ენერგიის გამომუშავების შესაძლებლობა. უფრო კონკრეტულად, ძრავის ნარჩენი გამონაბოლქვი ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას ენერგიად, რომელიც მიდის განყოფილების ტუმბოებსა და გაგრილების სისტემებში.რა არის ეს, როგორც მე მესმის გამონაბოლქვი აირები წყლის ადუღებამდე მიყვანას და შემდეგ ორთქლის მოძრაობაში გადაქცევას. რამდენად საჭირო და ეკონომიურია, რადგან... მიუხედავად იმისა, რომ ეს ძრავა, როგორც ამბობენ, სპეციალურად არის შექმნილი ნაწილების მინიმალური რაოდენობით, მაგრამ მაინც ძვირი ღირს და აქვს თუ არა აზრი ბაღის შემოღობვას, მით უფრო ფუნდამენტურად. ახალი ამ გამოგონებაში, მე ვერ ვხედავ ... და უკვე გამოიგონეს მრავალი მექანიზმი საპასუხო მოძრაობის ბრუნვით მოძრაობად გადაქცევისთვის. ავტორის საიტზე, ორცილინდრიანი მოდელი იყიდება, პრინციპში, არ არის ძვირი 
მხოლოდ $46.
ავტორის საიტზე არის ვიდეო მზის ენერგიის გამოყენებით, ასევე არის ვინმეს ფოტო ნავზე ამ ძრავით. 
მაგრამ ორივე შემთხვევაში, ეს აშკარად არ არის ნარჩენი სითბო. მოკლედ, მეეჭვება ასეთი ძრავის საიმედოობა: "ბურთიანი სახსრები ამავე დროს არის ღრუ არხები, რომლითაც ორთქლი მიეწოდება ცილინდრებს."რა აზრის ხართ, ძვირფასო საიტის მომხმარებლებო?
სტატიები რუსულ ენაზე
ორთქლის ძრავები გამოიყენებოდა როგორც მამოძრავებელი ძრავა სატუმბო სადგურებში, ლოკომოტივებში, ორთქლის გემებში, ტრაქტორებში, ორთქლის მანქანებში და სხვა მანქანებში. ორთქლის ძრავებმა ხელი შეუწყო მანქანების ფართო კომერციულ გამოყენებას ქარხნებში და წარმოადგინეს ენერგეტიკული საფუძველი მე -18 საუკუნეში ინდუსტრიული რევოლუციისთვის. მოგვიანებით, ორთქლის ძრავებს ჩაანაცვლეს შიდა წვის ძრავები, ორთქლის ტურბინები, ელექტროძრავები და ბირთვული რეაქტორები, რომელთა ეფექტურობა უფრო მაღალია.
ორთქლის ძრავა მოქმედებაში
გამოგონება და განვითარება
პირველი ცნობილი მოწყობილობა, რომელიც იკვებება ორთქლით, აღწერა ჰერონ ალექსანდრიელმა პირველ საუკუნეში - ე.წ. "ჰერონის აბანო", ანუ "ეოლიპილი". ბურთზე მიმაგრებული საქშენებიდან ორთქლის ტანგენციურად გამოსვლამ გამოიწვია ამ უკანასკნელის ბრუნვა. ვარაუდობენ, რომ ორთქლის მექანიკურ მოძრაობად გადაქცევა ცნობილი იყო ეგვიპტეში რომაულ პერიოდში და გამოიყენებოდა მარტივ მოწყობილობებში.
პირველი სამრეწველო ძრავები
არცერთი აღწერილი მოწყობილობა არ ყოფილა გამოყენებული, როგორც სასარგებლო პრობლემების გადაჭრის საშუალება. პირველი ორთქლის ძრავა, რომელიც გამოიყენებოდა წარმოებაში, იყო "სახანძრო მანქანა", რომელიც შეიქმნა ინგლისელი სამხედრო ინჟინრის თომას სევერის მიერ 1698 წელს. სევერიმ თავისი მოწყობილობის პატენტი 1698 წელს მიიღო. ეს იყო დგუშის ორთქლის ტუმბო და, ცხადია, არც თუ ისე ეფექტური, რადგან ორთქლის სითბო ყოველ ჯერზე იკარგებოდა კონტეინერის გაგრილების დროს და საკმაოდ საშიში იყო ექსპლუატაციაში, რადგან მაღალი ორთქლის წნევის გამო, კონტეინერები და მილსადენები. ძრავა ხანდახან აფეთქდა. ვინაიდან ამ მოწყობილობის გამოყენება შეიძლებოდა როგორც წყლის წისქვილის ბორბლების დასაბრუნებლად, ასევე მაღაროებიდან წყლის ამოტუმბვისთვის, გამომგონებელმა მას "მაღაროელის მეგობარი" უწოდა.
შემდეგ ინგლისელმა მჭედელმა თომას ნიუკომენმა აჩვენა თავისი "ატმოსფერული ძრავა" 1712 წელს, რომელიც იყო პირველი ორთქლის ძრავა, რომელზეც შეიძლება ყოფილიყო კომერციული მოთხოვნა. ეს იყო გაუმჯობესებული Severy ორთქლის ძრავა, რომელშიც Newcomen მნიშვნელოვნად ამცირებს სამუშაო ორთქლის წნევას. ნიუკომენი შესაძლოა ეფუძნებოდა პაპენის ექსპერიმენტების აღწერას ლონდონის სამეფო საზოგადოებაში, რომლებზეც მას შეეძლო წვდომა თანამემამულე რობერტ ჰუკის მეშვეობით, რომელიც მუშაობდა პაპენთან.
Newcomen ორთქლის ძრავის სქემა.
- ორთქლი გამოსახულია მეწამულში, წყალი - ლურჯი.
- ღია სარქველები ნაჩვენებია მწვანეში, დახურული სარქველები წითლად
Newcomen-ის ძრავის პირველი გამოყენება იყო წყლის ამოტუმბვა ღრმა ლილვიდან. მაღაროს ტუმბოში, როკერის მკლავი უკავშირდებოდა ბიძგს, რომელიც ჩავიდა მაღაროში ტუმბოს კამერამდე. ორმხრივი ბიძგების მოძრაობები გადადიოდა ტუმბოს დგუში, რომელიც აწვდიდა წყალს ზედა ნაწილში. ადრეული Newcomen ძრავების სარქველები გაიხსნა და დაიხურა ხელით. პირველი გაუმჯობესება იყო სარქველების ავტომატიზაცია, რომლებსაც თავად მანქანა ამოძრავებდა. ლეგენდა ამბობს, რომ ეს გაუმჯობესება განხორციელდა 1713 წელს ბიჭმა ჰამფრი პოტერმა, რომელსაც უნდა გაეხსნა და დაეხურა სარქველები; როცა მობეზრდა, სარქველის სახელურები თოკებით შეკრა და ბავშვებთან სათამაშოდ წავიდა. 1715 წლისთვის უკვე შეიქმნა ბერკეტების კონტროლის სისტემა, რომელსაც ამოძრავებდა თავად ძრავის მექანიზმი.
პირველი რუსეთში ორცილინდრიანი ვაკუუმური ორთქლის ძრავა დააპროექტა მექანიკოსმა I.I.Polzunov-მა 1763 წელს და აშენდა 1764 წელს ბარნაულ კოლივანო-ვოსკრესენსკის ქარხნებში საფეთქლის ბუშტის გასაძლიერებლად.
ჰამფრი გეინსბორომ 1760-იან წლებში ააგო ორთქლის ძრავის მოდელი კონდენსატორით. 1769 წელს შოტლანდიელმა მექანიკოსმა ჯეიმს უატმა (შესაძლოა გეინსბოროს იდეების გამოყენებით) დააპატენტა ნიუკომენის ვაკუუმ ძრავის პირველი მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება, რამაც ის მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა საწვავის ეფექტურობა. ვატის წვლილი იყო ვაკუუმური ძრავის კონდენსაციის ფაზის გამოყოფა ცალკე პალატაში, ხოლო დგუში და ცილინდრი ორთქლის ტემპერატურაზე იყო. ვატმა ნიუკომენის ძრავას კიდევ რამდენიმე მნიშვნელოვანი დეტალი დაამატა: ცილინდრის შიგნით მოათავსა დგუში ორთქლის გამოსადევნად და დგუშის ორმხრივი მოძრაობა გადააქცია ამძრავი ბორბლის ბრუნვის მოძრაობად.
ამ პატენტების საფუძველზე უატმა ააგო ორთქლის ძრავა ბირმინგემში. 1782 წლისთვის ვატის ორთქლის ძრავა 3-ჯერ აღემატებოდა ნიუკომენის მანქანას. ვატის ძრავის ეფექტურობის გაუმჯობესებამ გამოიწვია ორთქლის ენერგიის გამოყენება ინდუსტრიაში. გარდა ამისა, ნიუკომენის ძრავისგან განსხვავებით, Watt-ის ძრავამ შესაძლებელი გახადა ბრუნვის მოძრაობის გადაცემა, ხოლო ორთქლის ძრავების ადრეულ მოდელებში დგუში უერთდებოდა როკერის მკლავს და არა პირდაპირ დამაკავშირებელ ღეროს. ამ ძრავას უკვე ჰქონდა თანამედროვე ორთქლის ძრავების ძირითადი მახასიათებლები.
ეფექტურობის შემდგომი ზრდა იყო მაღალი წნევის ორთქლის გამოყენება (ამერიკელი ოლივერ ევანსი და ინგლისელი რიჩარდ ტრევიტიკი). R. Trevithick-მა წარმატებით ააშენა მაღალი წნევის სამრეწველო ერთდროული ძრავები, რომლებიც ცნობილია როგორც "Cornish engines". ისინი მუშაობდნენ 50 psi-ზე, ანუ 345 kPa (3,405 ატმოსფერო). თუმცა წნევის მატებასთან ერთად არსებობდა მანქანებსა და ქვაბებში აფეთქების დიდი საშიშროებაც, რასაც თავდაპირველად უამრავი ავარია მოჰყვა. ამ თვალსაზრისით, მაღალი წნევის აპარატის ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტი იყო დამცავი სარქველი, რომელიც ათავისუფლებდა ზედმეტ წნევას. საიმედო და უსაფრთხო ექსპლუატაცია დაიწყო მხოლოდ გამოცდილების დაგროვებით და აღჭურვილობის მშენებლობის, ექსპლუატაციისა და ტექნიკური მომსახურების პროცედურების სტანდარტიზაციით.
ფრანგმა გამომგონებელმა ნიკოლას-ჟოზეფ კუნიომ 1769 წელს აჩვენა პირველი მოქმედი თვითმავალი ორთქლის მანქანა: "fardier à vapeur" (ორთქლის ურიკა). ალბათ მისი გამოგონება შეიძლება ჩაითვალოს პირველ ავტომობილად. თვითმავალი ორთქლის ტრაქტორი ძალიან გამოსადეგი აღმოჩნდა, როგორც მექანიკური ენერგიის მობილური წყარო, რომელიც ამუშავებს სხვა სასოფლო-სამეურნეო მანქანებს: სასხლეტი, საწნეხი და ა.შ. მდინარე დელავერი ფილადელფიას (პენსილვანია) და ბურლინგტონს (ნიუ-იორკის შტატი) შორის. მან ბორტზე 30 მგზავრი აიყვანა და საათში 7-8 მილი სიჩქარით დადიოდა. J. Fitch-ის ორთქლმავალი არ იყო კომერციულად წარმატებული, რადგან კარგი სახმელეთო მარშრუტი მას კონკურენციას უწევდა. 1802 წელს შოტლანდიელმა ინჟინერმა უილიამ სიმინგტონმა ააშენა კონკურენტუნარიანი ორთქლის ნავი, ხოლო 1807 წელს ამერიკელმა ინჟინერმა რობერტ ფულტონმა გამოიყენა უოტის ორთქლის ძრავა პირველი კომერციულად წარმატებული ორთქლის გემის გასაძლიერებლად. 1804 წლის 21 თებერვალს რიჩარდ ტრევიტიკის მიერ აშენებული პირველი თვითმავალი სარკინიგზო ორთქლის ლოკომოტივი გამოფენილი იყო პენიდარენის ფოლადის ქარხანაში მერტირ ტიდვილში, სამხრეთ უელსი.
ორმხრივი ორთქლის ძრავები
ორმხრივი ძრავები იყენებენ ორთქლის ენერგიას დგუშის გადასაადგილებლად დალუქულ კამერაში ან ცილინდრში. დგუშის ორმხრივი მოქმედება შეიძლება მექანიკურად გარდაიქმნას დგუშის ტუმბოების წრფივ მოძრაობად ან მბრუნავ მოძრაობად ჩარხების მბრუნავი ნაწილების ან სატრანსპორტო საშუალების ბორბლების ამოსაყვანად.
ვაკუუმის მანქანები
ადრეულ ორთქლის ძრავებს თავდაპირველად უწოდებდნენ "ცეცხლის ძრავებს", ხოლო ვატის "ატმოსფერულ" ან "კონდენსატორულ" ძრავებს. ისინი მუშაობდნენ ვაკუუმის პრინციპით და ამიტომ ასევე ცნობილია როგორც "ვაკუუმის ძრავები". ასეთი მანქანები მუშაობდნენ ორმხრივი ტუმბოების მართვისთვის, ნებისმიერ შემთხვევაში, არ არსებობს მტკიცებულება, რომ ისინი გამოიყენებოდა სხვა მიზნებისთვის. როდესაც ვაკუუმური ტიპის ორთქლის ძრავა მუშაობს, ციკლის დასაწყისში დაბალი წნევის ორთქლი შეჰყავთ სამუშაო კამერაში ან ცილინდრში. შემდეგ შემომავალი სარქველი იხურება და ორთქლი გაცივდება და კონდენსირებულია. ნიუკომენის ძრავში გამაგრილებელი წყალი იფრქვევა პირდაპირ ცილინდრში და კონდენსატის გადინება კონდენსატის კოლექტორში. ეს ქმნის ვაკუუმს ცილინდრში. ცილინდრის ზედა ნაწილში ატმოსფერული წნევა აწვება დგუშს და იწვევს მის ქვევით მოძრაობას, ანუ სამუშაო დარტყმას.
მუდმივი გაგრილება და ხელახალი გაცხელება აპარატის სლავური ცილინდრის იყო ძალიან ფუჭად და არაეფექტური, თუმცა, ეს ორთქლის ძრავები საშუალებას აძლევდნენ წყლის ამოტუმბვას უფრო ღრმა სიღრმიდან, ვიდრე ეს შესაძლებელი იყო მათ გამოჩენამდე. წელს გამოჩნდა ორთქლის ძრავის ვერსია, რომელიც შექმნა Watt-მა მეთიუ ბულტონთან თანამშრომლობით, რომლის მთავარი სიახლე იყო კონდენსაციის პროცესის მოცილება სპეციალურ ცალკეულ კამერაში (კონდენსატორი). ეს კამერა მოთავსებული იყო ცივი წყლის აბაზანაში და უერთდებოდა ცილინდრს სარქველით გადახურული მილით. სპეციალური პატარა ვაკუუმური ტუმბო (კონდენსატის ტუმბოს პროტოტიპი) მიერთებული იყო კონდენსაციის კამერასთან, რომელსაც ამოძრავებდა როკერი და გამოიყენებოდა კონდენსატის ამოსაღებად. მიღებული ცხელი წყალი სპეციალური ტუმბოს საშუალებით (კვების ტუმბოს პროტოტიპი) მიეწოდებოდა ქვაბს. კიდევ ერთი რადიკალური ინოვაცია იყო სამუშაო ცილინდრის ზედა ბოლოს დახურვა, რომლის ზედა ნაწილში ახლა იყო დაბალი წნევის ორთქლი. იგივე ორთქლი იმყოფებოდა ცილინდრის ორმაგ ქურთუკში და ინარჩუნებდა მის მუდმივ ტემპერატურას. დგუშის ზევით მოძრაობისას ეს ორთქლი სპეციალური მილებით გადადიოდა ცილინდრის ქვედა ნაწილზე, რათა შემდგომი დარტყმის დროს კონდენსაცია განიცადა. მანქანამ, ფაქტობრივად, შეწყვიტა "ატმოსფერული" არსებობა და მისი სიმძლავრე ახლა დამოკიდებული იყო წნევის განსხვავებაზე დაბალი წნევის ორთქლსა და ვაკუუმს შორის, რომელიც მას შეეძლო მიეღო. Newcomen-ის ორთქლის ძრავაში დგუში ზემოდან იყო შეზეთილი მცირე რაოდენობით წყლით, ვატის მანქანაში ეს შეუძლებელი გახდა, რადგან ცილინდრის ზედა ნაწილში ახლა ორთქლი იყო, საჭირო იყო შეზეთვაზე გადასვლა. ცხიმისა და ზეთის ნარევი. იგივე ცხიმი იყო გამოყენებული ცილინდრის ღეროს ზეთის ლუქში.
ვაკუუმური ორთქლის ძრავები, მიუხედავად მათი ეფექტურობის აშკარა შეზღუდვისა, შედარებით უსაფრთხო იყო, ისინი იყენებდნენ დაბალი წნევის ორთქლს, რაც საკმაოდ შეესაბამებოდა მე-18 საუკუნეში ქვაბის ტექნოლოგიის ზოგადად დაბალ დონეს. მანქანის სიმძლავრე შეზღუდული იყო ორთქლის დაბალი წნევით, ცილინდრის ზომით, საწვავის წვის სიჩქარით და ქვაბში წყლის აორთქლებით, ასევე კონდენსატორის ზომით. მაქსიმალური თეორიული ეფექტურობა შეზღუდული იყო დგუშის ორივე მხარეს შედარებით მცირე ტემპერატურის სხვაობით; ამან სამრეწველო გამოყენებისთვის განკუთვნილი ვაკუუმი მანქანები ძალიან დიდი და ძვირი გახადა.
შეკუმშვა
ორთქლის ძრავის ცილინდრის გამოსასვლელი ფანჯარა იხურება ცოტა ადრე, ვიდრე დგუში მიაღწევს უკიდურეს პოზიციას, რაც ცილინდრში ტოვებს გამონაბოლქვი ორთქლის გარკვეულ რაოდენობას. ეს ნიშნავს, რომ მუშაობის ციკლში არის შეკუმშვის ფაზა, რომელიც ქმნის ეგრეთ წოდებულ „ორთქლის ბალიშს“, რომელიც ანელებს დგუშის მოძრაობას მის უკიდურეს პოზიციებზე. ის ასევე გამორიცხავს წნევის უეცარ ვარდნას შეყვანის ფაზის დასაწყისშივე, როდესაც ახალი ორთქლი შედის ცილინდრში.
Წინსვლა
"ორთქლის ბალიშის" აღწერილ ეფექტს ასევე აძლიერებს ის ფაქტი, რომ ცილინდრში ახალი ორთქლის შეყვანა იწყება უფრო ადრე, ვიდრე დგუში მიაღწევს თავის ბოლო პოზიციას, ანუ არის დაშვების გარკვეული წინსვლა. ეს წინსვლა აუცილებელია იმისთვის, რომ სანამ დგუში ახალი ორთქლის მოქმედებით დაიწყებს სამუშაო სვლას, ორთქლს ექნება დრო, შეავსოს წინა ფაზის შედეგად წარმოქმნილი მკვდარი სივრცე, ანუ შეღწევა-გამონაბოლქვი არხები და ცილინდრის მოცულობა, რომელიც არ გამოიყენება დგუშის მოძრაობისთვის.
მარტივი გაფართოება
მარტივი გაფართოება ვარაუდობს, რომ ორთქლი მუშაობს მხოლოდ ცილინდრში გაფართოების დროს და გამონაბოლქვი ორთქლი გამოიყოფა პირდაპირ ატმოსფეროში ან შედის სპეციალურ კონდენსატორში. ამ შემთხვევაში, ორთქლის ნარჩენი სითბო შეიძლება გამოყენებულ იქნას, მაგალითად, ოთახის ან სატრანსპორტო საშუალების გასათბობად, აგრეთვე ქვაბში შესული წყლის წინასწარ გასათბობად.
ნაერთი
მაღალი წნევის აპარატის ცილინდრში გაფართოების პროცესის დროს ორთქლის ტემპერატურა ეცემა მისი გაფართოების პროპორციულად. ვინაიდან ამ შემთხვევაში არ ხდება სითბოს გაცვლა (ადიაბატური პროცესი), გამოდის, რომ ორთქლი ცილინდრში უფრო მაღალი ტემპერატურით შედის, ვიდრე გამოდის. ცილინდრში ასეთი ტემპერატურის ცვლილებები იწვევს პროცესის ეფექტურობის შემცირებას.
ამ ტემპერატურის სხვაობის დაძლევის ერთ-ერთი მეთოდი შემოგვთავაზა 1804 წელს ინგლისელმა ინჟინერმა არტურ ვოლფმა, რომელმაც დააპატენტა Wolfe მაღალი წნევის რთული ორთქლის მანქანა... ამ მანქანაში ორთქლის ქვაბიდან მაღალი ტემპერატურის ორთქლი იკვებებოდა მაღალი წნევის ცილინდრში და ამის შემდეგ მასში დაბალი ტემპერატურით და წნევით გამოწურული ორთქლი შედიოდა დაბალი წნევის ცილინდრში (ანუ ცილინდრებში). ამან შეამცირა ტემპერატურის სხვაობა თითოეულ ცილინდრში, რამაც ზოგადად შეამცირა ტემპერატურის დანაკარგები და გააუმჯობესა ორთქლის ძრავის საერთო ეფექტურობა. დაბალი წნევის ორთქლს უფრო დიდი მოცულობა ჰქონდა და ამიტომ მოითხოვდა უფრო დიდი ცილინდრის მოცულობას. ამიტომ, კომპოზიციურ მანქანებში დაბალი წნევის ცილინდრებს უფრო დიდი დიამეტრი (და ზოგჯერ უფრო გრძელი) ჰქონდათ, ვიდრე მაღალი წნევის ცილინდრებს.
ეს ასევე ცნობილია როგორც ორმაგი გაფართოება, რადგან ორთქლის გაფართოება ხდება ორ ეტაპად. ზოგჯერ ერთი მაღალი წნევის ცილინდრი ასოცირდება ორ დაბალი წნევის ცილინდრთან, რის შედეგადაც სამი ცილინდრი დაახლოებით იგივე ზომისაა. ამ შეთანხმების დაბალანსება უფრო ადვილი იყო.
ორცილინდრიანი კომპოზიციის მანქანები შეიძლება დაიყოს შემდეგნაირად:
- ჯვარედინი ნაერთი- ცილინდრები განლაგებულია გვერდიგვერდ, მათი ორთქლის მილები გადაკვეთილია.
- ტანდემი ნაერთი- ცილინდრები რიგზეა და იყენებენ ერთ ღეროს.
- კუთხის ნაერთი- ცილინდრები ერთმანეთთან დახრილია, ჩვეულებრივ 90 გრადუსით და მუშაობს ერთ ამწეზე.
1880-იანი წლების შემდეგ რთული ორთქლის ძრავები ფართოდ გავრცელდა წარმოებასა და ტრანსპორტირებაში და გახდა პრაქტიკულად ერთადერთი სახეობა, რომელიც გამოიყენებოდა ორთქლის გემებზე. მათი გამოყენება ორთქლის ლოკომოტივებზე არც თუ ისე გავრცელებული იყო, რადგან ისინი ძალიან რთული აღმოჩნდა, ნაწილობრივ იმის გამო, რომ სარკინიგზო ტრანსპორტის ორთქლის ძრავების სამუშაო პირობები რთული იყო. იმისდა მიუხედავად, რომ რთული ლოკომოტივები არასოდეს იქცა მასობრივ ფენომენად (განსაკუთრებით დიდ ბრიტანეთში, სადაც ისინი ძალიან იშვიათი იყო და საერთოდ არ იყენებდნენ 1930-იანი წლების შემდეგ), მათ გარკვეული პოპულარობა მოიპოვეს რამდენიმე ქვეყანაში.
მრავალჯერადი გაფართოება
სამმაგი გაფართოების ორთქლის ძრავის გამარტივებული დიაგრამა.
მაღალი წნევის ორთქლი (წითელი) ქვაბიდან გადის მანქანაში, ტოვებს კონდენსატორს დაბალ წნევაზე (ლურჯი).
ნაერთის სქემის ლოგიკური განვითარება იყო მასში დამატებითი გაფართოების ეტაპების დამატება, რამაც გაზარდა სამუშაოს ეფექტურობა. შედეგი იყო მრავალჯერადი გაფართოების სქემა, რომელიც ცნობილია როგორც სამმაგი ან თუნდაც ოთხმაგი გაფართოების მანქანები. ეს ორთქლის ძრავები იყენებდნენ ორმაგი მოქმედების ცილინდრების სერიას, რომელთა მოცულობა ყოველ ეტაპზე იზრდებოდა. ზოგჯერ, დაბალი წნევის ცილინდრების მოცულობის გაზრდის ნაცვლად, გამოიყენებოდა მათი რაოდენობის ზრდა, ისევე როგორც ზოგიერთ კომპონენტურ მანქანაზე.
გამოსახულება მარჯვნივ გვიჩვენებს სამმაგი გაფართოების ორთქლის ძრავის მუშაობას. ორთქლი მიედინება მანქანაში მარცხნიდან მარჯვნივ. თითოეული ცილინდრის სარქვლის ბლოკი მდებარეობს შესაბამისი ცილინდრის მარცხნივ.
ამ ტიპის ორთქლის ძრავების გაჩენა განსაკუთრებით აქტუალური გახდა ფლოტისთვის, რადგან გემის მანქანებისთვის ზომების და წონის მოთხოვნები არ იყო ძალიან მკაცრი და რაც მთავარია, ასეთმა სქემამ გააადვილა კონდენსატორის გამოყენება, რომელიც აბრუნებს ნარჩენების ორთქლს. მტკნარი წყლის დაბრუნება ქვაბში (გამოიყენეთ მარილიანი ზღვის წყალი ქვაბების გასაძლიერებლად შეუძლებელი იყო). სახმელეთო ორთქლის ძრავებს, როგორც წესი, არ ჰქონდათ პრობლემები წყალმომარაგებასთან დაკავშირებით და, შესაბამისად, შეეძლოთ ნარჩენი ორთქლის ატმოსფეროში ჩაშვება. ამიტომ, ასეთი სქემა მათთვის ნაკლებად აქტუალური იყო, განსაკუთრებით მისი სირთულის, ზომისა და წონის გათვალისწინებით. მრავალჯერადი გაფართოების ორთქლის ძრავების დომინირება დასრულდა მხოლოდ ორთქლის ტურბინების გაჩენითა და ფართო გამოყენებით. თუმცა, თანამედროვე ორთქლის ტურბინები იყენებენ ნაკადის მაღალი, საშუალო და დაბალი წნევის ცილინდრებად დაყოფის იმავე პრინციპს.
პირდაპირი დინების ორთქლის მანქანები
პირდაპირი დინების ორთქლის ძრავები წარმოიშვა ორთქლის ტრადიციული განაწილებით ორთქლის ძრავებისთვის დამახასიათებელი ერთი ნაკლის დაძლევის მცდელობის შედეგად. ფაქტია, რომ ჩვეულებრივი ორთქლის ძრავაში ორთქლი მუდმივად იცვლის მოძრაობის მიმართულებას, რადგან ცილინდრის თითოეულ მხარეს ერთი და იგივე ფანჯარა გამოიყენება როგორც ორთქლის შესასვლელად, ასევე გამოსასვლელად. როდესაც გამონაბოლქვი ორთქლი ტოვებს ცილინდრს, ის აგრილებს კედლებს და ორთქლის გამანაწილებელ არხებს. ახალი ორთქლი, შესაბამისად, ენერგიის გარკვეულ ნაწილს ხარჯავს მათ გაცხელებაზე, რაც იწვევს ეფექტურობის ვარდნას. პირდაპირი დინების ორთქლის ძრავებს აქვთ დამატებითი პორტი, რომელიც იხსნება დგუშით ყოველი ფაზის ბოლოს და რომლის მეშვეობითაც ორთქლი ტოვებს ცილინდრს. ეს ზრდის აპარატის ეფექტურობას, რადგან ორთქლი მოძრაობს ერთი მიმართულებით და ცილინდრის კედლების ტემპერატურის გრადიენტი მეტ-ნაკლებად მუდმივი რჩება. ერთჯერადი გაფართოების პირდაპირ-გამშვები მანქანები აჩვენებენ დაახლოებით იგივე ეფექტურობას, როგორც კომპოზიციური მანქანები ჩვეულებრივი ორთქლის განაწილებით. გარდა ამისა, მათ შეუძლიათ მუშაობა უფრო მაღალი სიჩქარით და, შესაბამისად, ორთქლის ტურბინების მოსვლამდე, მათ ხშირად იყენებდნენ ელექტროენერგიის გენერატორების გადასაყვანად, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ სიჩქარეს.
პირდაპირი დინების ორთქლის ძრავები ხელმისაწვდომია როგორც ერთჯერადი, ასევე ორმაგი მოქმედებით.
ორთქლის ტურბინები
ორთქლის ტურბინა არის მბრუნავი დისკების სერია, რომლებიც დამონტაჟებულია ერთ ღერძზე, რომელსაც უწოდებენ ტურბინის როტორს და მონაცვლეობით სტაციონარული დისკების სერიას, რომლებიც ფიქსირდება ბაზაზე, რომელსაც ეწოდება სტატორი. როტორის დისკებს გარედან აქვს პირები, ორთქლი მიეწოდება ამ პირებს და აბრუნებს დისკებს. სტატორის დისკებს აქვთ მსგავსი ფარდები, დაყენებული საპირისპირო კუთხით, რომლებიც ემსახურება ორთქლის ნაკადის გადამისამართებას შემდეგ როტორულ დისკებზე. თითოეულ როტორულ დისკს და მის შესაბამის სტატორის დისკს ტურბინის სტადიას უწოდებენ. თითოეული ტურბინის საფეხურების რაოდენობა და ზომა შეირჩევა ისე, რომ მაქსიმალურად გამოიყენოს ორთქლის სასარგებლო ენერგია იმავე სიჩქარითა და წნევით, რაც მას მიეწოდება. გამონაბოლქვი ორთქლი, რომელიც ტოვებს ტურბინას, შედის კონდენსატორში. ტურბინები ბრუნავს ძალიან მაღალი სიჩქარით და, შესაბამისად, სპეციალური შემცირების ტრანსმისია ჩვეულებრივ გამოიყენება სხვა აღჭურვილობაზე როტაციის გადაცემისას. გარდა ამისა, ტურბინებს არ შეუძლიათ თავიანთი ბრუნვის მიმართულების შეცვლა და ხშირად საჭიროებენ დამატებით საპირისპირო მექანიზმებს (ზოგჯერ გამოიყენება საპირისპირო ბრუნვის დამატებითი ეტაპები).
ტურბინები ორთქლის ენერგიას პირდაპირ ბრუნად გარდაქმნის და არ საჭიროებს დამატებით მექანიზმებს ორმხრივი მოძრაობის ბრუნად გადაქცევისთვის. გარდა ამისა, ტურბინები უფრო კომპაქტურია, ვიდრე ორმხრივი მანქანები და აქვთ მუდმივი ძალა გამომავალი ლილვზე. იმის გამო, რომ ტურბინები დიზაინით უფრო მარტივია, ისინი ზოგადად ნაკლებ მოვლას საჭიროებენ.
სხვა ტიპის ორთქლის ძრავები
განაცხადი
ორთქლის მანქანები მათი გამოყენების მიხედვით შეიძლება დაიყოს შემდეგნაირად:
სტაციონარული მანქანები
ორთქლის ჩაქუჩი
ორთქლის ძრავა ძველ შაქრის ქარხანაში, კუბა
სტაციონარული ორთქლის მანქანები შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად გამოყენების რეჟიმის მიხედვით:
- ცვლადი სიჩქარის დანადგარები, რომლებიც მოიცავს მოძრავი წისქვილის მანქანებს, ორთქლის ჯალამბარებს და მსგავსებს, რომლებიც ხშირად უნდა გაჩერდნენ და შეცვალონ ბრუნვის მიმართულება.
- ელექტრო მანქანები, რომლებიც იშვიათად ჩერდებიან და არ უნდა შეცვალონ ბრუნვის მიმართულება. ეს მოიცავს ელექტროძრავებს ელექტროსადგურებში, ასევე სამრეწველო ძრავებს, რომლებიც გამოიყენება ქარხნებში, ქარხნებში და საკაბელო რკინიგზაში ელექტრო წევის ფართო გამოყენებამდე. დაბალი სიმძლავრის ძრავები გამოიყენება საზღვაო მოდელებზე და სპეციალურ მოწყობილობებში.
ორთქლის ჯალამბარი არსებითად სტაციონარული ძრავაა, მაგრამ ის დამონტაჟებულია საბაზისო ჩარჩოზე ისე, რომ მისი გადაადგილება შესაძლებელია. ის შეიძლება დამაგრდეს კაბელით წამყვანზე და თავისივე წევით გადაიტანოთ ახალ ადგილას.
ტრანსპორტირების მანქანები
ორთქლის ძრავები გამოიყენებოდა სხვადასხვა ტიპის მანქანების სამართავად, მათ შორის:
- სახმელეთო მანქანები:
- ორთქლის მანქანა
- ორთქლის ტრაქტორი
- ორთქლის ექსკავატორი და თანაც
- ორთქლის თვითმფრინავი.
რუსეთში პირველი მოქმედი ორთქლის ლოკომოტივი ააგეს ე.ა. და მ. ე. ჩერეპანოვებმა ნიჟნე-თაგილის ქარხანაში 1834 წელს მადნის გადასატანად. მან საათში 13 ვერსტის სიჩქარე განავითარა და 200 პუდზე (3,2 ტონა) ტვირთი გადაიტანა. პირველი რკინიგზის სიგრძე 850 მ იყო.
ორთქლის ძრავების უპირატესობები
ორთქლის ძრავების მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ მათ შეუძლიათ გამოიყენონ თითქმის ნებისმიერი სითბოს წყარო მისი მექანიკურ სამუშაოდ გადაქცევისთვის. ეს განასხვავებს მათ შიდა წვის ძრავებისგან, რომელთა თითოეული ტიპი მოითხოვს კონკრეტული ტიპის საწვავის გამოყენებას. ეს უპირატესობა ყველაზე შესამჩნევია ბირთვული ენერგიის გამოყენებისას, რადგან ბირთვულ რეაქტორს არ შეუძლია მექანიკური ენერგიის გამომუშავება, მაგრამ მხოლოდ სითბოს წარმოქმნის, რომელიც გამოიყენება ორთქლის წარმოებისთვის, რომელიც ამოძრავებს ორთქლის ძრავებს (ჩვეულებრივ ორთქლის ტურბინებს). გარდა ამისა, არსებობს სითბოს სხვა წყაროები, რომლებიც არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას შიდა წვის ძრავებში, როგორიცაა მზის ენერგია. საინტერესო მიმართულებაა მსოფლიო ოკეანის ტემპერატურული სხვაობის ენერგიის გამოყენება სხვადასხვა სიღრმეზე.
სხვა ტიპის გარე წვის ძრავებსაც აქვთ მსგავსი თვისებები, როგორიცაა სტერლინგის ძრავა, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს ძალიან მაღალი ეფექტურობა, მაგრამ წონით და ზომით მნიშვნელოვნად აღემატება თანამედროვე ტიპის ორთქლის ძრავებს.
ორთქლის ლოკომოტივები კარგად მუშაობენ მაღალ სიმაღლეებზე, რადგან მათი ეფექტურობა არ მცირდება დაბალი ატმოსფერული წნევის გამო. ორთქლის ლოკომოტივები დღესაც გამოიყენება ლათინური ამერიკის მთიან რეგიონებში, მიუხედავად იმისა, რომ ბრტყელ რელიეფზე ისინი დიდი ხანია შეიცვალა უფრო თანამედროვე ტიპის ლოკომოტივებით.
შვეიცარიაში (Brienz Rothhorn) და ავსტრიაში (Schafberg Bahn) ახალმა მშრალი ორთქლის ლოკომოტივებმა დაამტკიცა მათი ღირებულება. ამ ტიპის ორთქლის ლოკომოტივი შემუშავდა შვეიცარიული ლოკომოტივისა და მანქანათმშენებლობის (SLM) მოდელების საფუძველზე, მრავალი თანამედროვე გაუმჯობესებით, როგორიცაა როლიკებით საკისრების გამოყენება, თანამედროვე თბოიზოლაცია, მსუბუქი ზეთის ფრაქციების წვა, გაუმჯობესებული ორთქლის ხაზები და ა.შ. ... შედეგად, ამ ლოკომოტივებს აქვთ 60%-ით ნაკლები საწვავის მოხმარება და საგრძნობლად ნაკლები ტექნიკური მოთხოვნები. ასეთი ლოკომოტივების ეკონომიკური თვისებები შედარებულია თანამედროვე დიზელისა და ელექტრო ლოკომოტივებთან.
გარდა ამისა, ორთქლის ლოკომოტივები საგრძნობლად მსუბუქია, ვიდრე დიზელის და ელექტრო, რაც განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია მთის რკინიგზაზე. ორთქლის ძრავების თავისებურება ის არის, რომ მათ არ სჭირდებათ გადაცემათა კოლოფი, რომელიც გადასცემს ძალას პირდაპირ ბორბლებზე.
ეფექტურობა
სითბოს ძრავის მუშაობის (ეფექტურობის) კოეფიციენტი შეიძლება განისაზღვროს, როგორც სასარგებლო მექანიკური მუშაობის თანაფარდობა საწვავში შემავალი სითბოს მოხმარებულ რაოდენობასთან. დანარჩენი ენერგია გამოიყოფა გარემოში სითბოს სახით. სითბოს ძრავის ეფექტურობა არის
მე მხოლოდ ნახშირზე და წყალზე ვცხოვრობ და ჯერ კიდევ მაქვს საკმარისი ენერგია 100 მილი/სთ სიჩქარისთვის! ეს არის ზუსტად ის, რისი გაკეთებაც ორთქლის ლოკომოტივს შეუძლია. მიუხედავად იმისა, რომ ეს გიგანტური მექანიკური დინოზავრები ახლა გადაშენებულია მსოფლიოს უმეტეს რკინიგზაზე, ორთქლის ტექნოლოგია ცხოვრობს ადამიანების გულებში და მსგავსი ლოკომოტივები კვლავ აქცევს ტურისტულ ატრაქციონებს ბევრ ისტორიულ რკინიგზაზე.
პირველი თანამედროვე ორთქლის ძრავები გამოიგონეს ინგლისში მე-18 საუკუნის დასაწყისში და აღნიშნეს ინდუსტრიული რევოლუციის დასაწყისი.
დღეს ჩვენ კვლავ ვუბრუნდებით ორთქლის ენერგიას. მისი დიზაინის გამო, ორთქლის ძრავა წვის დროს ნაკლებ დაბინძურებას გამოიმუშავებს, ვიდრე შიდა წვის ძრავა. ამ ვიდეო პოსტში ნახეთ როგორ მუშაობს.
რა იყო ძველი ორთქლის ძრავის სიმძლავრე?
ენერგიას საჭიროებს აბსოლუტურად ყველაფრის გასაკეთებლად, რისი გაკეთებაც შეგიძლიათ: სკეიტბორდზე სიარული, თვითმფრინავით ფრენა, მაღაზიებში წასვლა ან ქუჩაში გასეირნება. ენერგიის უმეტესი ნაწილი, რომელსაც დღეს ვიყენებთ ტრანსპორტირებისთვის, ნავთობიდან მოდის, მაგრამ ეს ყოველთვის ასე არ იყო. მე-20 საუკუნის დასაწყისამდე ქვანახშირი იყო მსოფლიოში საყვარელი საწვავი და ის ამუშავებდა ყველაფერს, მატარებლებიდან და გემებიდან დაწყებული, ორთქლის თვითმფრინავებით დამთავრებული, რომელიც გამოიგონა ამერიკელმა მეცნიერმა სამუელ პ. ლენგლის, ძმები რაიტების ადრეული მეტოქე. რა არის ნახშირის განსაკუთრებული? დედამიწის შიგნით ბევრია, ამიტომ შედარებით იაფი და ფართოდ ხელმისაწვდომი იყო.
ქვანახშირი არის ორგანული ქიმიკატი, რაც იმას ნიშნავს, რომ იგი დაფუძნებულია ნახშირბადის ელემენტზე. ქვანახშირი წარმოიქმნება მილიონობით წლის განმავლობაში, როდესაც მკვდარი მცენარეების ნაშთები დამარხულია ქვების ქვეშ, შეკუმშული ზეწოლის ქვეშ და ადუღდება დედამიწის შიდა სითბოს გავლენის ქვეშ. ამიტომ მას წიაღისეულ საწვავს უწოდებენ. ნახშირის სიმსივნეები ნამდვილად ენერგიის სიმსივნეა. მათში არსებული ნახშირბადი უკავშირდება წყალბადისა და ჟანგბადის ატომებს ნაერთებში, რომლებსაც ქიმიური ბმები ეწოდება. როცა ნახშირს ვწვავთ ცეცხლზე, ბმები იშლება და ენერგია გამოიყოფა სითბოს სახით.
ქვანახშირი შეიცავს დაახლოებით ნახევარ ენერგიას თითო კილოგრამ სუფთა წიაღისეულ საწვავზე, როგორიცაა ბენზინი, დიზელი და ნავთი - და ეს არის ერთ-ერთი მიზეზი, რის გამოც ორთქლის ძრავებს ამდენი წვა უწევთ.
მზად არიან ორთქლის ძრავები ეპიკური დაბრუნებისთვის?
ოდესღაც ორთქლის ძრავა დომინირებდა - ჯერ მატარებლებში და მძიმე ტრაქტორებში, როგორც მოგეხსენებათ, მაგრამ საბოლოოდ მანქანებშიც. დღეს ძნელი გასაგებია, მაგრამ მე-20 საუკუნის მიჯნაზე შეერთებულ შტატებში მანქანების ნახევარზე მეტი იკვებებოდა ორთქლით. ორთქლის ძრავა იმდენად დახვეწილი იყო, რომ 1906 წელს ორთქლის ძრავას სახელად სტენლი რაკეტა დედამიწაზე სიჩქარის რეკორდიც კი ჰქონდა - 127 მილი საათში!
ახლა თქვენ შეიძლება იფიქროთ, რომ ორთქლის ძრავამ წარმატებას მიაღწია მხოლოდ იმიტომ, რომ შიდა წვის ძრავები (ICE) ჯერ არ არსებობდა, მაგრამ სინამდვილეში ორთქლის ძრავები და ICE მანქანები განვითარდა ერთდროულად. ვინაიდან ინჟინრებს უკვე ჰქონდათ ორთქლის ძრავების 100 წლიანი გამოცდილება, ორთქლის ძრავას საკმაოდ დიდი სტარტი ჰქონდა. მაშინ, როცა მექანიკური ამწეები ხელს უშლიდნენ უიღბლო ოპერატორებს, 1900 წლისთვის ორთქლის ძრავები უკვე სრულად ავტომატიზირებული იყო - და გადაბმულობის ან გადაცემათა კოლოფის გარეშე (ორთქლი უზრუნველყოფს მუდმივ წნევას, განსხვავებით შიდა წვის ძრავის ინსულტისგან), ძალიან მარტივი. ერთადერთი გაფრთხილება ის არის, რომ ქვაბის გაცხელებამდე მოგიწიათ ლოდინი რამდენიმე წუთის განმავლობაში.
თუმცა, რამდენიმე წელიწადში ჰენრი ფორდი მოვა და ყველაფერს შეცვლის. მიუხედავად იმისა, რომ ორთქლის ძრავა ტექნიკურად აღემატებოდა შიდა წვის ძრავას, ის ვერ შეესაბამებოდა წარმოების Fords-ის ფასს. ორთქლის მანქანების მწარმოებლები ცდილობდნენ გადაეცემათ გადაცემათა კოლოფი და თავიანთ მანქანებს ეყიდათ, როგორც პრემიუმ, ძვირადღირებული პროდუქტები, მაგრამ 1918 წლისთვის Ford Model T ექვსჯერ იაფი იყო, ვიდრე Steanley Steamer (იმ დროს ყველაზე პოპულარული ორთქლის ძრავა). 1912 წელს ელექტრო დამწყებ ძრავის გამოჩენით და შიდა წვის ძრავის ეფექტურობის მუდმივი ზრდით, ძალიან ცოტა დრო გავიდა, სანამ ორთქლის ძრავა გაქრა ჩვენი გზებიდან.
Წნეხის ქვეშ
ბოლო 90 წლის განმავლობაში, ორთქლის ძრავები გადაშენების პირას რჩებოდნენ და გიგანტური მხეცები გამოდიოდნენ ვინტაჟური მანქანების გამოფენებზე, მაგრამ არც ისე ბევრი. თუმცა, ჩუმად, ფონზე, კვლევა ჩუმად მიიწევს წინ - ნაწილობრივ იმის გამო, რომ ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის ორთქლის ტურბინებზე ჩვენი დამოკიდებულების გამო, და ასევე იმის გამო, რომ ზოგიერთი ადამიანი თვლის, რომ ორთქლის ძრავებს შეუძლიათ რეალურად აჯობონ შიდა წვის ძრავებს.
ICE-ებს აქვთ თანდაყოლილი უარყოფითი მხარეები: მათ სჭირდებათ წიაღისეული საწვავი, ისინი წარმოქმნიან უამრავ დაბინძურებას და ისინი ხმაურიანი არიან. მეორეს მხრივ, ორთქლის ძრავები ძალიან მშვიდი, ძალიან სუფთაა და შეუძლიათ თითქმის ნებისმიერი საწვავის გამოყენება. ორთქლის ძრავები, მუდმივი წნევის წყალობით, არ საჭიროებს ჩართულობას - მაქსიმალურ ბრუნვას და აჩქარებას იღებთ მყისიერად, დასვენების დროს. ქალაქში მართვისთვის, სადაც გაჩერება და დაწყება მოიხმარს წიაღისეული საწვავის უზარმაზარ რაოდენობას, ორთქლის ძრავების უწყვეტი სიმძლავრე შეიძლება იყოს ძალიან საინტერესო.
ტექნოლოგიამ დიდი გზა გაიარა 1920-იანი წლებიდან - პირველ რიგში, ჩვენ ახლა ვართ მასალის ოსტატები... ორიგინალური ორთქლის ძრავები საჭიროებდნენ უზარმაზარ, მძიმე ქვაბებს, რათა გაუძლო სიცხეს და წნევას და შედეგად, მცირე ორთქლის ძრავებიც კი იწონიდნენ რამდენიმე ტონას. თანამედროვე მასალებით, ორთქლის ძრავები შეიძლება იყოს ისეთივე მსუბუქი, როგორც მათი ბიძაშვილები. ჩაყარეთ თანამედროვე კონდენსატორი და ერთგვარი აორთქლების ქვაბი და შეგიძლიათ ააწყოთ ორთქლის ძრავა ღირსეული ეფექტურობით და გახურების დროით წამებში და არა წუთებში.
ბოლო წლებში ეს მიღწევები გაერთიანდა რამდენიმე საინტერესო განვითარებაში. 2009 წელს, ბრიტანულმა გუნდმა დაამყარა ორთქლით მომუშავე ქარის სიჩქარის ახალი რეკორდი 148 მილი/სთ, საბოლოოდ მოხსნა სტენლის რაკეტის რეკორდი, რომელიც 100 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში არსებობდა. 1990-იან წლებში Volkswagen-ის R&D განყოფილებამ, Enginion-მა განაცხადა, რომ მან შექმნა ორთქლის ძრავა, რომელიც ისეთივე ეფექტური იყო, როგორც შიდა წვის ძრავა, მაგრამ ნაკლები გამონაბოლქვით. ბოლო წლებში Cyclone Technologies ამტკიცებს, რომ მან შეიმუშავა ორთქლის ძრავა, რომელიც ორჯერ უფრო ეფექტურია, ვიდრე შიდა წვის ძრავა. თუმცა, დღემდე არცერთ ძრავს არ მიუღწევია კომერციულ მანქანაში.
წინსვლისას, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ორთქლის ძრავები ოდესმე გამოძვრება შიდა წვის ძრავიდან, თუნდაც მხოლოდ Big Oil-ის უზარმაზარი იმპულსის გამო. თუმცა, ერთ დღეს, როდესაც ჩვენ საბოლოოდ გადავწყვეტთ სერიოზულად შევხედოთ პირადი ტრანსპორტის მომავალს, შესაძლოა ორთქლის ენერგიის მშვიდი, მწვანე, მოციმციმე მადლი მიიღებს მეორე შანსს.
ჩვენი დროის ორთქლის ძრავები
ტექნიკა.
ინოვაციური ენერგია. NanoFlowcell® ამჟამად არის ყველაზე ინოვაციური და ყველაზე ძლიერი ენერგიის შესანახი სისტემა მობილური და სტაციონარული აპლიკაციებისთვის. ჩვეულებრივი ბატარეებისგან განსხვავებით, nanoFlowcell® იკვებება თხევადი ელექტროლიტებით (bi-ION), რომლებიც შეიძლება ინახებოდეს თავად უჯრედისგან მოშორებით. ამ ტექნოლოგიის მქონე მანქანის გამონაბოლქვი არის წყლის ორთქლი.
ჩვეულებრივი ნაკადის უჯრედის მსგავსად, დადებითად და უარყოფითად დამუხტული ელექტროლიტური სითხეები ინახება ცალ-ცალკე ორ ავზში და, ჩვეულებრივი ნაკადის უჯრედის ან საწვავის უჯრედის მსგავსად, ტუმბოს გადამყვანის მეშვეობით (ნამდვილი nanoFlowcell) ცალკეულ სქემებში.
აქ ორი ელექტროლიტური წრე გამოყოფილია მხოლოდ გამტარი მემბრანით. იონური გაცვლა ხდება როგორც კი დადებითი და უარყოფითი ელექტროლიტების ხსნარები გადამყვანის მემბრანის ორივე მხარეს ერთმანეთთან გაივლის. ეს გარდაქმნის ბი-იონთან დაკავშირებულ ქიმიურ ენერგიას ელექტროენერგიად, რომელიც შემდეგ პირდაპირ ხელმისაწვდომია ელექტროენერგიის მომხმარებლებისთვის.
წყალბადის მანქანების მსგავსად, nanoFlowcell EV-ების მიერ წარმოებული „გამონაბოლქვი“ არის წყლის ორთქლი. მაგრამ არის თუ არა წყლის ორთქლის გამონაბოლქვი მომავალი ელექტრო მანქანებიდან ეკოლოგიურად სუფთა?
ელექტრომობილობის კრიტიკოსები სულ უფრო ხშირად სვამენ ეჭვქვეშ ენერგიის ალტერნატიული წყაროების ეკოლოგიურ თავსებადობასა და მდგრადობას. ბევრისთვის მანქანის ელექტროძრავები არის საშუალო კომპრომისი ნულოვანი ემისიების მართვასა და მწვანე ტექნოლოგიას შორის. ჩვეულებრივი ლითიუმ-იონური ან ლითონის ჰიდრიდის ბატარეები არც მდგრადია და არც ეკოლოგიურად თავსებადი - არ არის წარმოებაში, გამოყენებაში ან გადამუშავებაში, მაშინაც კი, თუ რეკლამა მიუთითებს სუფთა „ელექტრონულ მობილურობაზე“.
nanoFlowcell Holdings-ს ასევე ხშირად ეკითხებიან nanoFlowcell-ის ტექნოლოგიისა და ბი-იონური ელექტროლიტების მდგრადობისა და გარემოსდაცვითი თავსებადობის შესახებ. როგორც თავად nanoFlowcell, ასევე bi-ION ელექტროლიტური ხსნარები, რომლებიც საჭიროა მისი კვებისათვის, წარმოებულია ეკოლოგიურად სუფთა გზით ეკოლოგიურად სუფთა ნედლეულისგან. მუშაობის დროს, nanoFlowcell ტექნოლოგია სრულიად არატოქსიკურია და არანაირ ზიანს არ აყენებს ჯანმრთელობას. Bi-ION, რომელიც შედგება ოდნავ მარილიანი წყალხსნარისგან (წყალში გახსნილი ორგანული და მინერალური მარილები) და ენერგიის რეალური მატარებლებისგან (ელექტროლიტები), ასევე უსაფრთხოა გარემოსთვის გამოყენებისა და გადამუშავებისას.
როგორ მუშაობს nanoFlowcell დრაივერი ელექტრო მანქანაში? ბენზინის მანქანის მსგავსად, ელექტროლიტური ხსნარი მოიხმარება ელექტრო მანქანაში, რომელსაც აქვს ნანოflowcell. ნანო ონკანის შიგნით (ფაქტობრივი ნაკადის უჯრედი), ერთი დადებითად და ერთი უარყოფითად დამუხტული ელექტროლიტური ხსნარი ტუმბოს უჯრედის მემბრანაში. რეაქცია - იონური გაცვლა - მიმდინარეობს დადებითად და უარყოფითად დამუხტულ ელექტროლიტების ხსნარებს შორის. ამრიგად, ბი-იონებში შემავალი ქიმიური ენერგია გამოიყოფა ელექტროენერგიის სახით, რომელიც შემდეგ გამოიყენება ელექტროძრავების გასატარებლად. ეს ხდება მანამ, სანამ ელექტროლიტები ტუმბოს მემბრანაში და რეაგირებენ. QUANTiNO nanoflowcell-ის შემთხვევაში, ერთი ელექტროლიტური ავზი საკმარისია 1000 კილომეტრზე მეტი. დაცლის შემდეგ ავზი უნდა შეივსოს.
რა „ნარჩენები“ წარმოიქმნება ნანოფლოსუჯრედოვანი ელექტრომობილის მიერ? ჩვეულებრივ მანქანაში შიდა წვის ძრავით, წიაღისეული საწვავის წვა (ბენზინი ან დიზელი) წარმოქმნის სახიფათო გამონაბოლქვი აირებს - ძირითადად ნახშირორჟანგს, აზოტის ოქსიდებს და გოგირდის დიოქსიდს - რომლებიც მრავალი მკვლევრის მიერ იქნა გამოვლენილი, როგორც კლიმატის ცვლილების მიზეზი. შეცვლა. თუმცა, ნანოFlowcell სატრანსპორტო საშუალების ერთადერთი ემისიები - თითქმის წყალბადის სატრანსპორტო საშუალების მსგავსად - თითქმის მთლიანად წყლისგან შედგება.
მას შემდეგ, რაც იონური გაცვლა მოხდა ნანოუჯრედში, ბი-ION ელექტროლიტური ხსნარის ქიმიური შემადგენლობა პრაქტიკულად უცვლელი დარჩა. ის აღარ არის რეაქტიული და, შესაბამისად, ითვლება „დახარჯულად“, რადგან მისი დატენვა შეუძლებელია. ამიტომ, nanoFlowcell ტექნოლოგიის მობილური აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ელექტრო მანქანები, მიღებულ იქნა გადაწყვეტილება მიკროსკოპულად აორთქლდეს და გამოუშვას გახსნილი ელექტროლიტი, როდესაც მანქანა მოძრაობს. 80 კმ/სთ-ზე მეტი, ელექტროლიტური ნარჩენების კონტეინერი დაცარიელდება ძალიან წვრილი სპრეის საქშენების მეშვეობით გენერატორის გამოყენებით, რომელიც ამოძრავებს მამოძრავებელ ენერგიას. ელექტროლიტები და მარილები წინასწარ იფილტრება მექანიკურად. ამჟამად გაწმენდილი წყლის გამოშვება ცივი წყლის ორთქლის სახით (მიკრო-წვრილი ნისლი) სრულად შეესაბამება გარემოს. ფილტრი იცვლება დაახლოებით 10 გ-ით.
ამ ტექნიკური გადაწყვეტის უპირატესობა ის არის, რომ მანქანის ავზი იცლება ნორმალური მართვის დროს და მისი შევსება ადვილად და სწრაფად შესაძლებელია ამოტუმბვის გარეშე.
ალტერნატიული გამოსავალი, რომელიც გარკვეულწილად უფრო რთულია, არის დახარჯული ელექტროლიტური ხსნარის შეგროვება ცალკეულ ავზში და გაგზავნა გადამუშავებისთვის. ეს გამოსავალი განკუთვნილია ასეთი სტაციონარული ნანოFlowcell აპლიკაციებისთვის.
თუმცა, ახლა ბევრი კრიტიკოსი ვარაუდობს, რომ წყლის ორთქლის ტიპი, რომელიც გამოიყოფა წყალბადის გარდაქმნის დროს საწვავის უჯრედებში ან ელექტროლიტური სითხის აორთქლების შედეგად ნანო-მოცილების შემთხვევაში, თეორიულად არის სათბურის გაზი, რომელიც შეიძლება ჰქონდეს. გავლენა კლიმატის ცვლილებაზე. როგორ ჩნდება ეს ჭორები?
ჩვენ ვუყურებთ წყლის ორთქლის ემისიებს მათი გარემოსდაცვითი რელევანტურობის თვალსაზრისით და ვკითხულობთ, თუ რამდენად მეტი წყლის ორთქლის მოლოდინი შეიძლება იყოს ნანოflowcell სატრანსპორტო საშუალებების ფართო გამოყენებისგან, ვიდრე ტრადიციული წამყვანი ტექნოლოგიები და შეიძლება ჰქონდეს თუ არა ამ H 2 O ემისიებს უარყოფითი გავლენა გარემოზე. ოთხშაბათი.
ყველაზე მნიშვნელოვანი ბუნებრივი სათბურის აირები - CH 4, O 3 და N 2 O-სთან ერთად არის წყლის ორთქლი და CO 2. ნახშირორჟანგი და წყლის ორთქლი წარმოუდგენლად მნიშვნელოვანია გლობალური კლიმატის შესანარჩუნებლად. მზის რადიაცია, რომელიც დედამიწამდე აღწევს, შეიწოვება და ათბობს დედამიწას, რაც თავის მხრივ ასხივებს სითბოს ატმოსფეროში. თუმცა, ამ გამოსხივებული სითბოს უმეტესი ნაწილი დედამიწის ატმოსფეროდან უკან კოსმოსში გადის. ნახშირორჟანგს და წყლის ორთქლს აქვთ სათბურის გაზების თვისებები, ქმნიან "დამცავ ფენას", რომელიც ხელს უშლის ყველა გამოსხივებული სითბოს უკან გაქცევას კოსმოსში. ბუნებრივ კონტექსტში, ეს სათბურის ეფექტი გადამწყვეტია დედამიწაზე ჩვენი გადარჩენისთვის - ნახშირორჟანგისა და წყლის ორთქლის გარეშე, დედამიწის ატმოსფერო მტრული იქნებოდა სიცოცხლის მიმართ.
სათბურის ეფექტი მხოლოდ მაშინ ხდება პრობლემატური, როდესაც ადამიანის არაპროგნოზირებადი ჩარევა არღვევს ბუნებრივ ციკლს. როდესაც, გარდა ბუნებრივი სათბურის გაზებისა, ადამიანი იწვევს ატმოსფეროში სათბურის აირების უფრო მაღალ კონცენტრაციას წიაღისეული საწვავის დაწვით, ეს ზრდის დედამიწის ატმოსფეროს გათბობას.
როგორც ბიოსფეროს ნაწილი, ადამიანები თავიანთი არსებობით აუცილებლად ახდენენ გავლენას გარემოზე და, შესაბამისად, კლიმატის სისტემაზე. დედამიწის მოსახლეობის მუდმივმა ზრდამ ქვის ხანის შემდეგ და დასახლებების შექმნა რამდენიმე ათასი წლის წინ, რაც დაკავშირებულია მომთაბარე ცხოვრებიდან სოფლის მეურნეობაზე და მეცხოველეობაზე გადასვლასთან, უკვე იმოქმედა კლიმატზე. მსოფლიოს ორიგინალური ტყეებისა და ტყეების თითქმის ნახევარი გაწმენდილია სასოფლო-სამეურნეო მიზნებისთვის. ტყეები - ოკეანეებთან ერთად - წყლის ორთქლის მთავარი მწარმოებელია.
წყლის ორთქლი ატმოსფეროში თერმული გამოსხივების მთავარი შთამნთქმელია. წყლის ორთქლი საშუალოდ შეადგენს ატმოსფეროს მასის 0,3%-ს, ნახშირორჟანგი - მხოლოდ 0,038%, რაც ნიშნავს, რომ წყლის ორთქლი შეადგენს ატმოსფეროში სათბურის აირების მასის 80%-ს (დაახლოებით 90% მოცულობით) და, 36-დან გათვალისწინებით. 66%-მდე არის ყველაზე მნიშვნელოვანი სათბურის გაზი ჩვენი არსებობისთვის დედამიწაზე.
ცხრილი 3: ყველაზე მნიშვნელოვანი სათბურის გაზების ატმოსფერული წილი, ასევე ტემპერატურის მატების აბსოლუტური და ფარდობითი წილი (Zittel)