Historia maszyny parowej i jej zastosowanie. Obrotowy silnik parowy Tverskoy - obrotowy silnik parowy Zasada działania silnika parowego silnika parowego

Silniki parowe były wykorzystywane jako silniki napędowe w przepompowniach, lokomotywach, na statkach parowych, traktorach, wagonach parowych i innych pojazdach. Silniki parowe przyczyniły się do powszechnego komercyjnego wykorzystania maszyn w przedsiębiorstwach i były podstawą energetyczną rewolucji przemysłowej XVIII wieku. Silniki parowe zostały później zastąpione przez silniki spalinowe, turbiny parowe, silniki elektryczne i reaktory jądrowe, które są bardziej wydajne.

Silnik parowy w akcji

wynalazek i rozwój

Pierwsze znane urządzenie zasilane parą zostało opisane przez Czaplę Aleksandryjską w I wieku, tzw. „kąpiel czapli” lub „aeolipil”. Para wydobywająca się stycznie z dysz zamocowanych na kuli wprawiała kulę w ruch obrotowy. Przypuszcza się, że przemiana pary w ruch mechaniczny była znana w Egipcie w okresie panowania rzymskiego i była stosowana w prostych urządzeniach.

Pierwsze silniki przemysłowe

Żadne z opisanych urządzeń nie zostało w rzeczywistości wykorzystane jako środek do rozwiązywania użytecznych problemów. Pierwszym silnikiem parowym użytym do produkcji był „wóz strażacki”, zaprojektowany przez angielskiego inżyniera wojskowego Thomasa Savery'ego w 1698 roku. Savery otrzymał patent na swoje urządzenie w 1698 roku. Była to pompa parowa tłokowa i oczywiście niezbyt wydajna, ponieważ ciepło pary tracone było za każdym razem, gdy zbiornik był schładzany, i dość niebezpieczna w eksploatacji, ponieważ z powodu wysokiego ciśnienia pary czasami zbiorniki i rurociągi silnika eksplodował. Ponieważ urządzenie to mogło służyć zarówno do obracania kół młyna wodnego, jak i do wypompowywania wody z kopalń, wynalazca nazwał je „przyjacielem górnika”.

Następnie angielski kowal Thomas Newcomen zademonstrował swój „silnik atmosferyczny” w 1712 roku, który był pierwszą maszyną parową, na którą mogło być zapotrzebowanie komercyjne. Było to ulepszenie silnika parowego Savery'ego, w którym Newcomen znacznie obniżył ciśnienie robocze pary. Nowicjusz mógł być oparty na opisie eksperymentów Papina prowadzonych przez Royal Society of London, do którego mógł mieć dostęp za pośrednictwem członka stowarzyszenia, Roberta Hooke'a, który pracował z Papinem.

Schemat silnika parowego Newcomen.
– Para jest pokazana na fioletowo, woda na niebiesko.
– Otwarte zawory są pokazane na zielono, zamknięte zawory na czerwono

Pierwszym zastosowaniem silnika Newcomen było pompowanie wody z kopalni głębinowej. W pompie kopalnianej wahacz był połączony z prętem, który schodził do kopalni do komory pompy. Ruchy posuwisto-zwrotne ciągu były przenoszone na tłok pompy, która dostarczała wodę do góry. Zawory wczesnych silników Newcomen były otwierane i zamykane ręcznie. Pierwszym usprawnieniem była automatyzacja zaworów, które były napędzane przez samą maszynę. Legenda mówi, że to ulepszenie zostało dokonane w 1713 roku przez chłopca Humphreya Pottera, który musiał otwierać i zamykać zawory; kiedy mu się to znudziło, związał korbki zaworami linami i poszedł bawić się z dziećmi. Do 1715 roku stworzono już system sterowania dźwignią, napędzany mechanizmem samego silnika.

Pierwszy dwucylindrowy silnik parowy próżniowy w Rosji został zaprojektowany przez mechanika II Polzunowa w 1763 roku i zbudowany w 1764 roku do napędzania mieszków dmuchaw w fabrykach Barnaula Kolyvano-Voskresensky.

Humphrey Gainsborough zbudował model silnika parowego skraplacza w latach 60. XVIII wieku. W 1769 r. szkocki mechanik James Watt (być może korzystając z pomysłów Gainsborough) opatentował pierwsze znaczące ulepszenia silnika próżniowego Newcomen, dzięki czemu był on znacznie bardziej oszczędny pod względem zużycia paliwa. Wkład Watta polegał na rozdzieleniu fazy kondensacji silnika próżniowego w oddzielnej komorze, podczas gdy tłok i cylinder znajdowały się w temperaturze pary. Watt dodał kilka ważnych szczegółów do silnika Newcomena: umieścił tłok wewnątrz cylindra, aby wyrzucić parę i przekształcił ruch posuwisto-zwrotny tłoka w ruch obrotowy koła napędowego.

W oparciu o te patenty Watt zbudował silnik parowy w Birmingham. Do 1782 roku silnik parowy Watta był ponad 3 razy bardziej wydajny niż Newcomen. Poprawa sprawności silnika Watta doprowadziła do wykorzystania energii parowej w przemyśle. Ponadto, w przeciwieństwie do silnika Newcomena, silnik Watta umożliwiał przenoszenie ruchu obrotowego, podczas gdy we wczesnych modelach silników parowych tłok był połączony z wahaczem, a nie bezpośrednio z korbowodem. Silnik ten posiadał już główne cechy nowoczesnych parowozów.

Dalszym wzrostem wydajności było zastosowanie pary pod wysokim ciśnieniem (Amerykanin Oliver Evans i Anglik Richard Trevithick). R. Trevithick z powodzeniem zbudował wysokociśnieniowe przemysłowe silniki jednosuwowe, znane jako „silniki Cornish”. Pracowały przy 50 psi, czyli 345 kPa (3,405 atmosfer). Jednak wraz ze wzrostem ciśnienia wzrastało też niebezpieczeństwo wybuchów w maszynach i kotłach, co początkowo prowadziło do licznych wypadków. Z tego punktu widzenia najważniejszym elementem maszyny wysokociśnieniowej był zawór bezpieczeństwa, który uwalniał nadciśnienie. Niezawodna i bezpieczna eksploatacja rozpoczęła się dopiero wraz z gromadzeniem doświadczenia i ujednoliceniem procedur budowy, eksploatacji i konserwacji sprzętu.

Francuski wynalazca Nicolas-Joseph Cugnot zademonstrował w 1769 roku pierwszy działający samobieżny pojazd parowy: „fardier à vapeur” (wózek parowy). Być może jego wynalazek można uznać za pierwszy samochód. Samobieżny ciągnik parowy okazał się bardzo przydatny jako mobilne źródło energii mechanicznej, które wprawiało w ruch inne maszyny rolnicze: młocarnie, prasy itp. W 1788 r. parowiec zbudowany przez Johna Fitcha kursował już regularnie wzdłuż Rzeka Delaware między Filadelfią (Pensylwania) a Burlington (stan Nowy Jork). Zabrał na pokład 30 pasażerów i jechał z prędkością 7-8 mil na godzinę. Parowiec J. Fitcha nie odniósł sukcesu komercyjnego, ponieważ z jego trasą konkurowała dobra droga lądowa. W 1802 r. szkocki inżynier William Symington zbudował konkurencyjny parowiec, aw 1807 r. amerykański inżynier Robert Fulton użył silnika parowego Watta do napędzania pierwszego komercyjnego parowca. 21 lutego 1804 roku w hucie Penydarren w Merthyr Tydfil w południowej Walii wystawiono pierwszą samobieżną lokomotywę parową, zbudowaną przez Richarda Trevithick.

Silniki parowe tłokowe

Silniki tłokowe wykorzystują siłę pary do poruszania tłokiem w zamkniętej komorze lub cylindrze. Ruch posuwisto-zwrotny tłoka można mechanicznie przekształcić w ruch liniowy w przypadku pomp tłokowych lub w ruch obrotowy w celu napędzania obracających się części obrabiarek lub kół pojazdów.

maszyny próżniowe

Wczesne silniki parowe nazywano początkowo „silnikami strażackimi”, a także „atmosferycznymi” lub „kondensacyjnymi” silnikami Watta. Pracowały na zasadzie próżni i dlatego znane są również jako „silniki próżniowe”. Takie maszyny pracowały do ​​napędzania pomp tłokowych, w każdym razie nie ma dowodów na to, że były używane do innych celów. Podczas pracy maszyny parowej typu próżniowego na początku cyklu do komory roboczej lub cylindra wprowadzana jest para niskociśnieniowa. Zawór wlotowy następnie zamyka się, a para schładza się i skrapla. W silniku Newcomen woda chłodząca jest wtryskiwana bezpośrednio do cylindra, a kondensat trafia do kolektora kondensatu. Powoduje to powstanie próżni w cylindrze. Ciśnienie atmosferyczne w górnej części cylindra naciska na tłok i powoduje jego ruch w dół, czyli skok mocy.

Ciągłe chłodzenie i dogrzewanie cylindra roboczego maszyny było bardzo marnotrawne i nieefektywne, jednak te parowozy umożliwiały pompowanie wody z większej głębokości niż było to możliwe przed ich pojawieniem się. W tym roku pojawiła się wersja silnika parowego, stworzona przez firmę Watt we współpracy z Matthew Boultonem, której główną innowacją było usunięcie procesu kondensacji w specjalnej oddzielnej komorze (skraplacz). Komorę tę umieszczono w łaźni z zimną wodą i połączono z cylindrem rurką zamkniętą zaworem. Do komory kondensacyjnej podłączono specjalną małą pompę próżniową (prototyp pompy kondensatu), napędzaną wahaczem i służącą do usuwania kondensatu ze skraplacza. Powstała gorąca woda była dostarczana przez specjalną pompę (prototyp pompy zasilającej) z powrotem do kotła. Kolejną radykalną innowacją było zamknięcie górnego końca cylindra roboczego, na szczycie którego znajdowała się teraz para niskociśnieniowa. Ta sama para była obecna w podwójnym płaszczu cylindra, utrzymując jego stałą temperaturę. Podczas ruchu tłoka w górę, para ta była przenoszona specjalnymi rurkami do dolnej części cylindra w celu skondensowania podczas następnego suwu. Maszyna faktycznie przestała być „atmosferyczna”, a jej moc zależała teraz od różnicy ciśnień między parą o niskim ciśnieniu a próżnią, którą można było uzyskać. W silniku parowym Newcomen tłok smarowano niewielką ilością wody na wierzch, w silniku Watta stało się to niemożliwe, ponieważ teraz w górnej części cylindra była para, konieczne było przejście na smarowanie za pomocą mieszanina smaru i oleju. Ten sam smar zastosowano w dławnicy pręta cylindra.

Parowozy próżniowe, pomimo oczywistych ograniczeń ich sprawności, były stosunkowo bezpieczne, wykorzystując parę niskociśnieniową, co było dość zgodne z ogólnie niskim poziomem XVIII-wiecznej technologii kotłowej. Moc maszyny była ograniczona niskim ciśnieniem pary, wielkością cylindra, szybkością spalania paliwa i parowania wody w kotle oraz wielkością skraplacza. Maksymalna teoretyczna sprawność była ograniczona stosunkowo małą różnicą temperatur po obu stronach tłoka; to sprawiło, że maszyny próżniowe przeznaczone do użytku przemysłowego były zbyt duże i drogie.

Kompresja

Otwór wylotowy cylindra silnika parowego zamyka się nieco zanim tłok osiągnie swoje położenie końcowe, pozostawiając w cylindrze pewną ilość pary odlotowej. Oznacza to, że w cyklu pracy występuje faza sprężania, która tworzy tak zwaną „poduszkę parową”, która spowalnia ruch tłoka w skrajnych położeniach. Eliminuje również nagły spadek ciśnienia na samym początku fazy ssania, gdy do cylindra dostaje się świeża para.

Osiągnięcie

Opisany efekt „poduszki parowej” jest również wzmocniony przez fakt, że wlot świeżej pary do cylindra zaczyna się nieco wcześniej niż tłok osiąga swoje skrajne położenie, to znaczy następuje pewien postęp wlotu. Posuw ten jest konieczny, aby przed rozpoczęciem przez tłok ruchu roboczego pod działaniem świeżej pary para zdążyła wypełnić martwą przestrzeń powstałą w wyniku poprzedniej fazy, czyli kanały wlotowo-wylotowe i objętość cylindra niewykorzystana do ruchu tłoka.

proste rozszerzenie

Prosta ekspansja zakłada, że ​​para działa tylko wtedy, gdy rozpręża się w cylindrze, a para wylotowa jest uwalniana bezpośrednio do atmosfery lub wchodzi do specjalnego skraplacza. Ciepło resztkowe pary można następnie wykorzystać na przykład do ogrzania pomieszczenia lub pojazdu, a także do wstępnego ogrzania wody wchodzącej do kotła.

Pogarszać

Podczas procesu rozprężania w cylindrze maszyny wysokociśnieniowej temperatura pary spada proporcjonalnie do jej rozprężania. Ponieważ nie ma wymiany ciepła (proces adiabatyczny), okazuje się, że para wchodzi do cylindra z wyższą temperaturą niż go opuszcza. Takie wahania temperatury w cylindrze prowadzą do spadku wydajności procesu.

Jedną z metod radzenia sobie z tą różnicą temperatur zaproponował w 1804 roku angielski inżynier Arthur Wolfe, który opatentował Wysokociśnieniowy silnik parowy Wulff compound. W tej maszynie para o wysokiej temperaturze z kotła parowego wchodziła do cylindra wysokociśnieniowego, a następnie para wypuszczana w nim o niższej temperaturze i ciśnieniu wchodziła do cylindra (lub cylindrów) niskociśnieniowego. Zmniejszyło to różnicę temperatur w każdym cylindrze, co ogólnie zmniejszyło straty temperatury i poprawiło ogólną sprawność silnika parowego. Para niskociśnieniowa miała większą objętość i dlatego wymagała większej objętości cylindra. Dlatego w maszynach mieszanych cylindry niskociśnieniowe miały większą średnicę (a czasem dłuższą) niż cylindry wysokociśnieniowe.

Ten układ jest również znany jako „podwójne rozprężanie”, ponieważ rozprężanie pary następuje w dwóch etapach. Czasami jeden butla wysokociśnieniowa była łączona z dwoma butlami niskociśnieniowymi, w wyniku czego powstały trzy w przybliżeniu tej samej wielkości butle. Taki schemat był łatwiejszy do zrównoważenia.

Dwucylindrowe maszyny mieszające można sklasyfikować jako:

• Mieszanka krzyżowa- Cylindry są umieszczone obok siebie, ich kanały przewodzące parę są skrzyżowane.
• Mieszanka tandemowa- Cylindry są ułożone szeregowo i używają jednego pręta.
• Związek kątowy- Cylindry są ustawione pod kątem, zwykle 90 stopni i działają na jednej korbie.

Po latach 80. XIX w. silniki parowe zespolone rozpowszechniły się w produkcji i transporcie, stając się praktycznie jedynym typem używanym na statkach parowych. Ich zastosowanie w lokomotywach parowych nie było tak powszechne, ponieważ okazały się zbyt skomplikowane, częściowo ze względu na trudne warunki pracy parowozów w transporcie kolejowym. Chociaż lokomotywy złożone nigdy nie stały się powszechnym zjawiskiem (zwłaszcza w Wielkiej Brytanii, gdzie były bardzo rzadkie i nie były w ogóle używane po latach 30.), zyskały pewną popularność w kilku krajach.

Wielokrotna ekspansja

Uproszczony schemat silnika parowego z potrójnym rozprężaniem.
Para o wysokim ciśnieniu (czerwona) z kotła przechodzi przez maszynę, pozostawiając skraplacz pod niskim ciśnieniem (niebieski).

Logicznym rozwinięciem schematu złożonego było dodanie do niego dodatkowych etapów rozbudowy, co zwiększyło wydajność pracy. W rezultacie powstał schemat wielokrotnego rozszerzenia, znany jako maszyny z potrójnym, a nawet poczwórnym rozszerzeniem. Takie silniki parowe wykorzystywały szereg cylindrów dwustronnego działania, których objętość zwiększała się z każdym stopniem. Czasami zamiast zwiększania objętości butli niskociśnieniowych stosowano zwiększenie ich ilości, tak jak w niektórych maszynach zespolonych.

Zdjęcie po prawej pokazuje działający silnik parowy z potrójnym rozprężaniem. Para przepływa przez maszynę od lewej do prawej. Blok zaworów każdego cylindra znajduje się po lewej stronie odpowiedniego cylindra.

Pojawienie się tego typu silników parowych stało się szczególnie istotne dla floty, ponieważ wymagania dotyczące wielkości i masy silników okrętowych nie były zbyt rygorystyczne, a co najważniejsze, schemat ten ułatwił użycie skraplacza, który zwraca parę wylotową w postaci świeżej wody z powrotem do bojlera (nie było możliwe użycie słonej wody morskiej do zasilania bojlerów). Silniki parowe naziemne zwykle nie miały problemów z zaopatrzeniem w wodę i dlatego mogły emitować do atmosfery parę spalinową. Dlatego taki schemat był dla nich mniej istotny, zwłaszcza biorąc pod uwagę jego złożoność, rozmiar i wagę. Dominacja silników parowych z wielokrotnym rozprężaniem zakończyła się dopiero wraz z pojawieniem się i rozpowszechnieniem turbin parowych. Jednak współczesne turbiny parowe wykorzystują tę samą zasadę podziału przepływu na cylindry wysokiego, średniego i niskiego ciśnienia.

Silniki parowe o przepływie bezpośrednim

Parowozy jednoprzelotowe powstały w wyniku próby przezwyciężenia jednej wady tkwiącej w silnikach parowych z tradycyjnym rozdziałem pary. Faktem jest, że para w zwykłym silniku parowym stale zmienia kierunek ruchu, ponieważ to samo okno po każdej stronie cylindra służy zarówno do wlotu, jak i wylotu pary. Gdy para wylotowa opuszcza cylinder, chłodzi jego ściany i kanały dystrybucji pary. W związku z tym świeża para zużywa pewną część energii na ich podgrzanie, co prowadzi do spadku wydajności. Jednorazowe silniki parowe mają dodatkowy otwór, który jest otwierany przez tłok na końcu każdej fazy i przez który para opuszcza cylinder. Poprawia to wydajność maszyny, ponieważ para porusza się w jednym kierunku, a gradient temperatury ścianek cylindra pozostaje mniej więcej stały. Maszyny jednoprzelotowe z pojedynczym rozszerzeniem wykazują mniej więcej taką samą wydajność jak maszyny zespolone z konwencjonalnym rozprowadzaniem pary. Ponadto mogą pracować przy wyższych prędkościach, dlatego przed pojawieniem się turbin parowych często wykorzystywano je do napędzania agregatów prądotwórczych wymagających dużych prędkości obrotowych.

Jednorazowe silniki parowe są jedno- lub dwustronnego działania.

Turbiny parowe

Turbina parowa to szereg wirujących dysków zamocowanych na jednej osi, zwanych wirnikiem turbiny, oraz szereg nieruchomych dysków naprzemiennych z nimi, zamocowanych na podstawie, zwanych stojanem. Tarcze wirnika mają łopatki po zewnętrznej stronie, para jest dostarczana do tych łopatek i obraca tarcze. Tarcze stojana mają podobne łopatki ustawione pod przeciwległymi kątami, które służą do przekierowania strumienia pary na kolejne tarcze wirnika. Każda tarcza wirnika i odpowiadająca jej tarcza stojana nazywana jest stopniem turbiny. Liczba i wielkość stopni każdej turbiny dobierane są w taki sposób, aby maksymalizować energię użyteczną pary o prędkości i ciśnieniu, które jest do niej dostarczane. Para wylotowa opuszczająca turbinę dostaje się do skraplacza. Turbiny obracają się z bardzo dużymi prędkościami, dlatego specjalne przekładnie obniżające są powszechnie stosowane przy przekazywaniu mocy do innych urządzeń. Ponadto turbiny nie mogą zmieniać kierunku obrotów i często wymagają dodatkowych mechanizmów odwrotnych (czasem stosuje się dodatkowe stopnie odwrotnego obrotu).

Turbiny przetwarzają energię pary bezpośrednio na ruch obrotowy i nie wymagają dodatkowych mechanizmów do zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obrotowy. Ponadto turbiny są bardziej zwarte niż maszyny tłokowe i mają stałą siłę na wale wyjściowym. Ponieważ turbiny mają prostszą konstrukcję, wymagają mniej konserwacji.

Inne typy silników parowych

Wniosek

Silniki parowe można sklasyfikować według ich zastosowania w następujący sposób:

Maszyny stacjonarne

młot parowy

Parowóz w starej cukrowni na Kubie

Stacjonarne lokomotywy parowe można podzielić na dwa typy w zależności od sposobu użytkowania:

• Maszyny o zmiennym obciążeniu, które obejmują walcarki, wciągarki parowe i podobne urządzenia, które muszą często się zatrzymywać i zmieniać kierunek.
• Maszyny elektryczne, które rzadko się zatrzymują i nie muszą zmieniać kierunku obrotów. Należą do nich silniki napędowe w elektrowniach, a także silniki przemysłowe stosowane w fabrykach, fabrykach i kolejach linowych przed powszechnym zastosowaniem trakcji elektrycznej. Silniki małej mocy stosowane są w modelach okrętowych oraz w urządzeniach specjalnych.

Wciągarka parowa jest zasadniczo silnikiem stacjonarnym, ale jest zamontowana na ramie podstawy, dzięki czemu można ją przemieszczać. Można go przymocować liną do kotwicy i przenieść własnym ciągiem w nowe miejsce.

Pojazdy transportowe

Silniki parowe służyły do ​​napędzania różnego rodzaju pojazdów, m.in.:

• Pojazdy lądowe:
  • samochód parowy
  • ciągnik parowy
  • Koparka parowa, a nawet
• Samolot parowy.

W Rosji pierwsza działająca lokomotywa parowa została zbudowana przez E.A. i M.E. Cherepanov w fabryce Niżny Tagil w 1834 roku do transportu rudy. Rozwijał prędkość 13 mil na godzinę i przewoził ponad 200 funtów (3,2 tony) ładunku. Długość pierwszej linii kolejowej wynosiła 850 m.

Zalety silników parowych

Główną zaletą silników parowych jest to, że mogą wykorzystać prawie każde źródło ciepła do przekształcenia go w pracę mechaniczną. To odróżnia je od silników spalinowych, których każdy rodzaj wymaga zastosowania określonego rodzaju paliwa. Ta zaleta jest najbardziej zauważalna przy wykorzystaniu energii jądrowej, ponieważ reaktor jądrowy nie jest w stanie generować energii mechanicznej, a jedynie wytwarza ciepło, które jest wykorzystywane do wytwarzania pary napędzającej silniki parowe (zwykle turbiny parowe). Ponadto istnieją inne źródła ciepła, których nie można wykorzystywać w silnikach spalinowych, np. energia słoneczna. Ciekawym kierunkiem jest wykorzystanie energii różnicy temperatur Oceanu Światowego na różnych głębokościach.

Inne typy silników spalinowych również mają podobne właściwości, jak np. silnik Stirlinga, który może zapewnić bardzo wysoką sprawność, ale jest znacznie większy i cięższy niż współczesne typy silników parowych.

Lokomotywy parowe dobrze radzą sobie na dużych wysokościach, ponieważ ich wydajność nie spada z powodu niskiego ciśnienia atmosferycznego. Lokomotywy parowe są nadal używane w górzystych obszarach Ameryki Łacińskiej, mimo że na nizinach od dawna są zastępowane przez bardziej nowoczesne typy lokomotyw.

W Szwajcarii (Brienz Rothhorn) i Austrii (Schafberg Bahn) sprawdziły się nowe parowozy wykorzystujące suchą parę. Ten typ parowozu został opracowany na podstawie modeli Swiss Locomotive and Machine Works (SLM), z wieloma nowoczesnymi ulepszeniami, takimi jak zastosowanie łożysk tocznych, nowoczesna izolacja termiczna, spalanie lekkich frakcji olejowych jako paliwa, ulepszone rurociągi parowe itp. . W rezultacie lokomotywy te charakteryzują się o 60% niższym zużyciem paliwa i znacznie niższymi wymaganiami konserwacyjnymi. Walory ekonomiczne takich lokomotyw są porównywalne z nowoczesnymi lokomotywami spalinowymi i elektrycznymi.

Ponadto lokomotywy parowe są znacznie lżejsze niż lokomotywy spalinowe i elektryczne, co dotyczy zwłaszcza kolei górskich. Cechą silników parowych jest to, że nie potrzebują przekładni, przenoszącej moc bezpośrednio na koła.

Efektywność

Współczynnik wydajności (COP) silnika cieplnego można zdefiniować jako stosunek użytecznej pracy mechanicznej do ilości ciepła zużytego w paliwie. Reszta energii jest uwalniana do otoczenia w postaci ciepła. Sprawność silnika cieplnego wynosi

Rozpoczęła swoją rozbudowę na początku XIX wieku. I już w tym czasie budowano nie tylko duże jednostki do celów przemysłowych, ale także dekoracyjne. Większość ich klientów stanowili bogaci szlachcice, którzy chcieli bawić siebie i swoje dzieci. Po tym, jak silniki parowe ugruntowały się w życiu społeczeństwa, silniki ozdobne zaczęto wykorzystywać na uniwersytetach i w szkołach jako modele edukacyjne.

Parowozy dzisiaj

Na początku XX wieku znaczenie silników parowych zaczęło spadać. Jedną z nielicznych firm, które kontynuowały produkcję ozdobnych mini-silników, była brytyjska firma Mamod, która do dziś pozwala na zakup próbki takiego sprzętu. Ale koszt takich parowozów z łatwością przekracza dwieście funtów, co nie jest tak mało jak na drobiazg na kilka wieczorów. Co więcej, dla tych, którzy lubią samodzielnie montować wszelkiego rodzaju mechanizmy, o wiele ciekawsze jest stworzenie prostego silnika parowego własnymi rękami.

Bardzo prosta. Ogień ogrzewa kociołek wody. Pod wpływem temperatury woda zamienia się w parę, która popycha tłok. Dopóki w zbiorniku jest woda, koło zamachowe połączone z tłokiem będzie się obracać. To jest standardowy układ silnika parowego. Ale możesz złożyć model i zupełnie inną konfigurację.

Cóż, przejdźmy od części teoretycznej do bardziej ekscytujących rzeczy. Jeśli jesteś zainteresowany zrobieniem czegoś własnymi rękami i jesteś zaskoczony takimi egzotycznymi maszynami, ten artykuł jest dla Ciebie, w którym z przyjemnością opowiemy Ci o różnych sposobach montażu silnika parowego własnymi rękami . Jednocześnie sam proces tworzenia mechanizmu sprawia nie mniejszą radość niż jego uruchomienie.

Metoda 1: DIY mini silnik parowy

Więc zacznijmy. Złóżmy najprostszy silnik parowy własnymi rękami. Rysunki, skomplikowane narzędzia i specjalistyczna wiedza nie są potrzebne.

Na początek bierzemy spod każdego napoju. Odetnij dolną trzecią część. Ponieważ w efekcie otrzymujemy ostre krawędzie, należy je zagiąć do wewnątrz za pomocą szczypiec. Robimy to ostrożnie, aby się nie skaleczyć. Ponieważ większość puszek aluminiowych ma wklęsłe dno, należy je wypoziomować. Wystarczy mocno docisnąć go palcem do jakiejś twardej powierzchni.

W odległości 1,5 cm od górnej krawędzi powstałego „szkła” należy wykonać dwa otwory naprzeciw siebie. Wskazane jest użycie do tego dziurkacza, ponieważ konieczne jest, aby miały one średnicę co najmniej 3 mm. Na dnie słoika kładziemy ozdobną świeczkę. Teraz bierzemy zwykłą folię stołową, marszczymy ją, a następnie owijamy nasz mini-palnik ze wszystkich stron.

Mini dysze

Następnie należy wziąć kawałek miedzianej rurki o długości 15-20 cm Ważne jest, aby była ona pusta w środku, ponieważ będzie to nasz główny mechanizm wprawiania konstrukcji w ruch. Środkowa część tuby jest owijana wokół ołówka 2 lub 3 razy, tak aby uzyskać małą spiralę.

Teraz musisz umieścić ten element tak, aby zakrzywione miejsce znajdowało się bezpośrednio nad knotem świecy. Aby to zrobić, nadajemy rurce kształt litery „M”. Jednocześnie wyświetlamy odcinki, które schodzą w dół przez otwory wykonane w banku. W ten sposób miedziana rurka jest sztywno zamocowana nad knotem, a jej krawędzie są rodzajem dysz. Aby konstrukcja mogła się obracać, konieczne jest zgięcie przeciwległych końców „elementu M” o 90 stopni w różnych kierunkach. Projekt silnika parowego jest gotowy.

Rozruch silnika

Słoik umieszcza się w pojemniku z wodą. W takim przypadku konieczne jest, aby krawędzie rurki znajdowały się pod jej powierzchnią. Jeśli dysze nie są wystarczająco długie, możesz dodać niewielką wagę do dna puszki. Uważaj jednak, aby nie zatopić całego silnika.

Teraz musisz napełnić rurkę wodą. Aby to zrobić, możesz opuścić jedną krawędź do wody, a drugą wciągnąć powietrze jak przez rurkę. Słój opuszczamy do wody. Zapalamy knot świecy. Po pewnym czasie woda w spirali zamieni się w parę, która pod ciśnieniem wyleci z przeciwległych końców dysz. Słoik zacznie się wystarczająco szybko obracać w pojemniku. W ten sposób otrzymaliśmy silnik parowy zrób to sam. Jak widać, wszystko jest proste.

Model silnika parowego dla dorosłych

Teraz skomplikujmy zadanie. Zbudujmy poważniejszy silnik parowy własnymi rękami. Najpierw musisz wziąć puszkę farby. Musisz się upewnić, że jest absolutnie czysty. Na ścianie 2-3 cm od dołu wycinamy prostokąt o wymiarach 15 x 5 cm, dłuższy bok układamy równolegle do dna słoika. Z metalowej siatki wycinamy kawałek o powierzchni 12 x 24 cm, z obu końców dłuższego boku mierzymy 6 cm, te odcinki wyginamy pod kątem 90 stopni. Otrzymujemy mały „stolik platformowy” o powierzchni 12 x 12 cm z nogami 6 cm, a powstałą konstrukcję montujemy na dnie puszki.

Na obwodzie pokrywki należy wykonać kilka otworów i umieścić je w półokręgu wzdłuż połowy pokrywki. Pożądane jest, aby otwory miały średnicę około 1 cm, jest to konieczne, aby zapewnić odpowiednią wentylację wnętrza. Silnik parowy nie będzie działał dobrze, jeśli u źródła ognia nie będzie wystarczającej ilości powietrza.

główny element

Wykonujemy spiralę z miedzianej rurki. Potrzebujesz około 6 metrów miękkiej miedzianej rury 1/4 cala (0,64 cm). Od jednego końca mierzymy 30 cm, zaczynając od tego miejsca należy wykonać pięć zwojów spirali o średnicy 12 cm każdy. Reszta rury jest wygięta w 15 pierścieni o średnicy 8 cm, zatem na drugim końcu powinno pozostać 20 cm wolnej rury.

Oba przewody przechodzą przez otwory wentylacyjne w pokrywce słoika. Jeśli okaże się, że długość odcinka prostego jest do tego niewystarczająca, można odgiąć jeden obrót spirali. Węgiel jest umieszczany na wstępnie zainstalowanej platformie. W takim przypadku spiralę należy umieścić tuż nad tym miejscem. Węgiel jest starannie układany między kolejnymi turami. Teraz bank można zamknąć. W efekcie otrzymaliśmy palenisko, które zasili silnik. Silnik parowy jest prawie gotowy własnymi rękami. Nie ma wiele.

Zbiornik wodny

Teraz musisz wziąć kolejną puszkę farby, ale o mniejszym rozmiarze. W środku jego wieczka wywiercony jest otwór o średnicy 1 cm, dwa kolejne otwory są wykonane z boku słoika - jeden prawie na dole, drugi - wyżej, przy samej wieczku.

Biorą dwie skorupy, w środku których wykonany jest otwór o średnicach miedzianej rurki. 25 cm plastikowej rurki wkłada się w jedną skorupę, 10 cm w drugą, tak aby ich krawędź ledwo wystawała z korków. Skórkę z długą rurką wkłada się do dolnego otworu małego słoika, a krótszą rurkę do górnego otworu. Mniejszą puszkę umieszczamy na dużej puszce z farbą, tak aby otwór na dole znajdował się po przeciwnej stronie kanałów wentylacyjnych dużej puszki.

Wynik

Rezultatem powinien być następujący projekt. Woda wlewa się do małego słoika, który przez otwór w dnie przepływa do miedzianej rurki. Pod spiralą rozpala się ogień, który ogrzewa miedziany pojemnik. Gorąca para unosi się w górę rury.

Aby mechanizm był kompletny, konieczne jest przymocowanie tłoka i koła zamachowego do górnego końca miedzianej rurki. W efekcie energia cieplna spalania zostanie zamieniona na siły mechaniczne obrotu koła. Istnieje ogromna liczba różnych schematów tworzenia takiego zewnętrznego silnika spalinowego, ale we wszystkich zawsze zaangażowane są dwa elementy - ogień i woda.

Oprócz tego projektu możesz złożyć parowy, ale jest to materiał na zupełnie osobny artykuł.

W tym artykule szczegółowo opisano historię rozwoju silnika parowego. Oto najsłynniejsze rozwiązania i wynalazki z czasów 1672-1891.

Pierwsza praca.

Zacznijmy od tego, że jeszcze w XVII wieku parę zaczęto uważać za środek do napędzania, przeprowadzano z nią wszelkiego rodzaju eksperymenty i dopiero w 1643 r. Evangelista Torricelli odkrył siłę działania ciśnienia pary. Christian Huygens, 47 lat później, zaprojektował pierwszą maszynę energetyczną, napędzaną wybuchem prochu strzelniczego w cylindrze. Był to pierwszy prototyp silnika spalinowego. Na podobnej zasadzie zorganizowana jest maszyna do pobierania wody opata Otfeya. Wkrótce Denis Papin postanowił zastąpić siłę wybuchu słabszą siłą pary. W 1690 zbudował pierwszy silnik parowy, znany również jako kocioł parowy.

Składał się z tłoka, który za pomocą wrzącej wody unosił się w cylindrze i w wyniku późniejszego schłodzenia ponownie opadał - tak powstała siła. Cały proces przebiegał w ten sposób: pod cylindrem, który jednocześnie pełnił funkcję kotła, umieszczono palenisko; gdy tłok znajdował się w górnym położeniu, piec cofał się, aby ułatwić chłodzenie.

Później dwóch Anglików, Thomas Newcomen i Cowley – jeden kowal, drugi szklarz – ulepszyło system, oddzielając kocioł od cylindra i dodając zbiornik zimnej wody. System ten funkcjonował za pomocą zaworów lub kranów, jednej pary i wody, które były na przemian otwierane i zamykane. Następnie Anglik Bayton przebudował sterowanie zaworem na naprawdę taktowane.

Wykorzystanie maszyn parowych w praktyce.

Maszyna Newcomena szybko stała się znana na całym świecie, aw szczególności została ulepszona przez system podwójnego działania opracowany przez Jamesa Watta w 1765 roku. Ale już maszyna parowa okazał się wystarczająco kompletny do zastosowania w pojazdach, choć ze względu na swoje rozmiary lepiej nadawał się do instalacji stacjonarnych. Watt oferował swoje wynalazki również przemysłowi; budował także maszyny dla fabryk tekstylnych.

Pierwszą maszynę parową służącą jako środek transportu wynalazł Francuz Nicolas Joseph Cugnot, inżynier i amatorski strateg wojskowy. W 1763 lub 1765 roku stworzył samochód, który mógł przewozić czterech pasażerów ze średnią prędkością 3,5 i maksymalnie 9,5 km/h. Po pierwszej próbie nastąpiła druga - pojawił się samochód do transportu broni. Został oczywiście przetestowany przez wojsko, ale ze względu na niemożność długotrwałej eksploatacji (ciągły cykl nowej maszyny nie przekraczał 15 minut), wynalazca nie otrzymał wsparcia ze strony władz i finansistów. Tymczasem w Anglii udoskonalano maszynę parową. Po kilku nieudanych próbach Moore'a, Williama Murdocha i Williama Symingtona na bazie Watta pojawił się pojazd szynowy Richarda Travisicka, zamówiony przez Welsh Colliery. Aktywny wynalazca przyszedł na świat: z podziemnych kopalń wzniósł się na ziemię i w 1802 roku przedstawił ludzkości potężny samochód osobowy, który osiągał prędkość 15 km / h na płaskim terenie i 6 km / h na wzniesieniu.

Pojazdy napędzane promem były również coraz częściej używane w Stanach Zjednoczonych: Nathan Reed w 1790 roku zaskoczył mieszkańców Filadelfii swoim model samochodu parowego. Jednak jeszcze większą sławę zyskał jego rodak Oliver Evans, który czternaście lat później wynalazł pojazd-amfibię. Po wojnach napoleońskich, podczas których nie przeprowadzano „eksperymentów samochodowych”, prace rozpoczęły się ponownie wynalezienie i udoskonalenie silnika parowego. W 1821 roku można go było uznać za doskonały i całkiem niezawodny. Od tego czasu każdy krok naprzód w dziedzinie pojazdów napędzanych parą zdecydowanie przyczynił się do rozwoju pojazdów przyszłości.

W 1825 r. Sir Goldsworth Gurney na 171 km odcinku z Londynu do Bath zorganizował pierwszą linię pasażerską. Jednocześnie korzystał z opatentowanego przez siebie powozu, który posiadał silnik parowy. Był to początek ery szybkich powozów drogowych, które jednak zniknęły w Anglii, ale rozpowszechniły się we Włoszech i Francji. Takie pojazdy osiągnęły swój największy rozwój wraz z pojawieniem się w 1873 roku „Curts” Amede Balle o wadze 4500 kg oraz „Mansel” – bardziej zwartej, ważącej nieco ponad 2500 kg i osiągającej prędkość 35 km/h. Obaj byli prekursorami techniki, która stała się charakterystyczna dla pierwszych „prawdziwych” samochodów. Pomimo dużej prędkości sprawność silnika parowego był bardzo mały. Bolle był tym, który opatentował pierwszy sprawnie działający układ kierowniczy, ułożył elementy sterujące tak dobrze, że do dziś widzimy to na desce rozdzielczej.

Mimo ogromnego postępu w dziedzinie silników spalinowych, siła parowa nadal zapewniała bardziej równomierną i płynną pracę maszyny, przez co miała wielu zwolenników. Podobnie jak Bollet, który zbudował inne lekkie samochody, takie jak Rapide w 1881 r. z prędkością 60 km/h, Nouvelle w 1873 r., który miał przednią oś z niezależnym zawieszeniem kół, Leon Chevrolet wypuścił kilka samochodów w latach 1887-1907 z lekka i kompaktowa wytwornica pary, którą opatentował w 1889 roku. Firma De Dion-Bouton, założona w Paryżu w 1883 r., przez pierwsze dziesięć lat swojego istnienia produkowała samochody z napędem parowym i odniosła w tym znaczący sukces - jej samochody wygrały wyścig Paryż-Rouen w 1894 r.

Jednak sukces Panharda i Levassora w stosowaniu benzyny skłonił De Dion do przejścia na silniki spalinowe. Kiedy bracia Bolle przejęli firmę ojca, zrobili to samo. Następnie firma Chevrolet przebudowała swoją produkcję. Samochody napędzane parą znikały coraz szybciej z horyzontu, mimo że były używane w USA jeszcze przed 1930 rokiem. W tym momencie produkcja została wstrzymana i wynalezienie silników parowych

Dla większości ludzi w dobie smartfonów samochody napędzane parą są czymś archaicznym, co wywołuje uśmiech. Parowe karty historii motoryzacji były bardzo jasne i bez nich w ogóle trudno wyobrazić sobie nowoczesny transport. Bez względu na to, jak bardzo sceptycy z prawa, a także lobbyści naftowi z różnych krajów, próbowali ograniczyć rozwój samochodu dla pary, udało im się to tylko na chwilę. W końcu samochód parowy jest jak Sfinks. Idea samochodu dla pary (czyli na silniku spalinowym) jest aktualna do dziś.

Dla większości ludzi w dobie smartfonów samochody napędzane parą są czymś archaicznym, co wywołuje uśmiech.

Tak więc w 1865 roku w Anglii wprowadzono zakaz poruszania się szybkich powozów samobieżnych na parze. Zabroniono im poruszania się po mieście z prędkością większą niż 3 km/h oraz nie wypuszczania kłębów pary, aby nie straszyć koni zaprzężonych w zwykłe powozy. Najpoważniejszym i namacalnym ciosem w parowce już w 1933 roku była ustawa o podatku od pojazdów ciężkich. Dopiero w 1934 roku, kiedy obniżono cła na import produktów naftowych, na horyzoncie pojawiło się zwycięstwo silników benzynowych i wysokoprężnych nad parowymi.

Tylko w Anglii mogli sobie pozwolić na szydzenie z postępu w tak elegancki i zimnokrwisty sposób. W USA, Francji, Włoszech środowisko wynalazców-entuzjastów dosłownie kipiało pomysłami, a wagon parowy nabierał nowych kształtów i cech. Chociaż brytyjscy wynalazcy wnieśli znaczący wkład w rozwój pojazdów parowych, prawa i uprzedzenia władz nie pozwalały im w pełni uczestniczyć w walce z silnikiem spalinowym. Ale porozmawiajmy o wszystkim w porządku.

Referencje prehistoryczne

Historia rozwoju wagonu parowego jest nierozerwalnie związana z historią powstania i doskonalenia maszyny parowej. Kiedy w I wieku naszej ery mi. Heron z Aleksandrii zaproponował swój pomysł, aby para obracała metalową kulę, jego pomysł był traktowany jako nic innego jak zabawa. Czy inne pomysły były bardziej ekscytujące dla wynalazców, ale pierwszym, który umieścił kocioł parowy na kołach, był mnich Ferdynand Verbst. W 1672 r. Jego „zabawkę” również potraktowano jako zabawę. Ale następne czterdzieści lat nie poszło na marne dla historii maszyny parowej.

Projekt Isaaca Newtona dotyczący samobieżnego wózka (1680), aparatu ogniowego mechanika Thomasa Savery'ego (1698) oraz aparatu atmosferycznego Thomasa Newcomena (1712) pokazał ogromny potencjał wykorzystania pary do wykonywania prac mechanicznych. Początkowo maszyny parowe wypompowywały wodę z kopalń i podnosiły ładunki, ale do połowy XVIII wieku w przedsiębiorstwach angielskich było już kilkaset takich maszyn parowych.

Co to jest silnik parowy? Jak para może poruszać kołami? Zasada działania silnika parowego jest prosta. Woda jest podgrzewana w zamkniętym zbiorniku do stanu pary. Para jest odprowadzana rurkami do zamkniętego cylindra i wyciska tłok. Poprzez pośredni korbowód ten ruch postępowy jest przenoszony na wał koła zamachowego.

Ten schematyczny schemat działania kotła parowego w praktyce miał istotne wady.

Pierwsza porcja pary wybuchła w kijach, a schłodzony tłok pod własnym ciężarem opadł do następnego cyklu. Ten schematyczny schemat działania kotła parowego w praktyce miał istotne wady. Brak systemu kontroli ciśnienia pary często prowadził do wybuchu kotła. Doprowadzenie kotła do stanu pracy zajęło dużo czasu i paliwa. Ciągłe tankowanie i gigantyczne rozmiary elektrowni parowej tylko powiększały listę jej niedociągnięć.

Nowa maszyna została zaproponowana przez Jamesa Watta w 1765 roku. Wyciskaną przez tłok parę skierował do dodatkowej komory kondensacyjnej i wyeliminował konieczność ciągłego dolewania wody do bojlera. Wreszcie w 1784 r. rozwiązał problem redystrybucji ruchu pary tak, aby popychała tłok w obu kierunkach. Dzięki szpuli, którą stworzył, parowóz mógł pracować bez przerw między cyklami. Ta zasada działania silnika cieplnego dwustronnego działania stanowiła podstawę większości technologii parowych.

Przy tworzeniu silników parowych pracowało wielu mądrych ludzi. W końcu jest to prosty i tani sposób na czerpanie energii prawie z niczego.

Mała dygresja do historii samochodów napędzanych parą

Jednak bez względu na to, jak wielkie były sukcesy Brytyjczyków w regionie, jako pierwszy silnik parowy umieścił na kołach Francuz Nicolas Joseph Cugno.

Pierwszy samochód parowy Cugno

Jego samochód pojawił się na drogach w 1765 roku. Prędkość wózka była rekordowa – 9,5 km/h. W nim wynalazca przewidział cztery miejsca dla pasażerów, które można było przetaczać na wietrze ze średnią prędkością 3,5 km/h. Ten sukces wydawał się wynalazcy niewystarczający.

Konieczność zatrzymywania się na tankowanie wody i rozpalanie nowego ognia na każdym kilometrze drogi nie była istotną wadą, a jedynie ówczesnym poziomem techniki.

Postanowił wynaleźć traktor do broni. Tak narodził się trójkołowy wóz z masywnym kociołkiem z przodu. Konieczność zatrzymywania się na tankowanie wody i rozpalanie nowego ognia na każdym kilometrze drogi nie była istotną wadą, a jedynie ówczesnym poziomem techniki.

Kolejny model Cugno z modelu 1770 ważył około półtorej tony. Nowy wózek mógł przewozić około dwóch ton ładunku z prędkością 7 km/h.

Maestro Cugno bardziej interesował pomysł stworzenia wysokoprężnej lokomotywy parowej. Nie był nawet zakłopotany faktem, że kocioł może eksplodować. To właśnie Cugno wpadł na pomysł umieszczenia paleniska pod kotłem i zabrania ze sobą „ogniska”. Ponadto jego „wóz” można słusznie nazwać pierwszą ciężarówką. Rezygnacja patrona i seria rewolucji nie pozwoliły mistrzowi na rozwinięcie modelu do pełnoprawnej ciężarówki.

Oliver Evans samouk i jego płaz

Pomysł stworzenia maszyn parowych miał uniwersalne proporcje. W stanach Ameryki Północnej wynalazca Oliver Evans stworzył około pięćdziesięciu elektrowni parowych opartych na maszynie Watta. Próbując zmniejszyć wymiary instalacji Jamesa Watta, zaprojektował silniki parowe do młynów mącznych. Jednak Oliver Evans zyskał światową sławę dzięki swojemu amfibii parowej. W 1789 roku jego pierwszy samochód w Stanach Zjednoczonych pomyślnie przeszedł testy lądowe i wodne.

Na swoim amfibii, którą można nazwać prototypem pojazdów terenowych, Evans zainstalował maszynę z parą o ciśnieniu dziesięciu atmosfer!

Dziewięciometrowa łódź samochodowa ważyła około 15 ton. Silnik parowy napędzał tylne koła i śmigło. Nawiasem mówiąc, Oliver Evans był także zwolennikiem stworzenia wysokociśnieniowej maszyny parowej. Na swoim amfibii, którą można nazwać prototypem pojazdów terenowych, Evans zainstalował maszynę z parą o ciśnieniu dziesięciu atmosfer!

Gdyby wynalazcy XVIII i XIX wieku mieli technologię XXI wieku na wyciągnięcie ręki, czy możesz sobie wyobrazić, ile technologii wymyśliliby!? A jaka technologia!

XX wiek i 204 km / h na wagonie parowym Stanley

TAk! XVIII wiek dał potężny impuls do rozwoju transportu parowego. Liczne i różnorodne konstrukcje samobieżnych wózków parowych zaczęły coraz bardziej osłabiać pojazdy konne na drogach Europy i Ameryki. Na początku XX wieku samochody napędzane parą znacznie się rozprzestrzeniły i stały się znanym symbolem swoich czasów. Podobnie jak na zdjęciu.

XVIII wiek dał potężny impuls do rozwoju transportu parowego

To właśnie ich firmę fotograficzną sprzedali bracia Stanley, gdy w 1897 roku postanowili na poważnie zająć się produkcją samochodów parowych w Stanach Zjednoczonych. Stworzyli dobrze sprzedające się wagony parowe. Ale to nie wystarczyło, aby zrealizować ambitne plany. W końcu byli tylko jednym z wielu takich producentów samochodów. Tak było, dopóki nie zaprojektowali swojej „rakiety”.

To właśnie ich firmę fotograficzną sprzedali bracia Stanley, gdy w 1897 roku postanowili na poważnie zająć się produkcją samochodów parowych w Stanach Zjednoczonych.

Oczywiście samochody Stanley miały reputację niezawodnego samochodu. Jednostka parowa znajdowała się z tyłu, a kocioł ogrzewano pochodniami na benzynę lub naftę. Koło zamachowe dwucylindrowego silnika parowego dwustronnego działania obraca się na tylną oś za pomocą napędu łańcuchowego. W Stanley Steamer nie było przypadków wybuchów kotła. Ale potrzebowali plusku.

Oczywiście samochody Stanley miały reputację niezawodnego samochodu.

Swoją „rakietą” wywołali rozgłos na całym świecie. 205,4 km/h w 1906 roku! Nikt nie odszedł tak szybko! Samochód z silnikiem spalinowym pobił ten rekord dopiero 5 lat później. Napędzany parą „Rocket” Stanleya ze sklejki określał kształt samochodów wyścigowych na wiele lat. Ale po 1917 roku Stanley Steamer coraz bardziej doświadczał konkurencji ze strony taniego Forda T i przeszedł na emeryturę.

Unikalne samochody parowe braci Doble

Ta słynna rodzina potrafiła zapewnić przyzwoitą odporność na silniki benzynowe aż do początku lat 30. XX wieku. Nie budowali samochodów dla rekordów. Bracia naprawdę kochali swoje samochody parowe. W przeciwnym razie, jak inaczej wytłumaczyć wymyśloną przez nich chłodnicę o strukturze plastra miodu i przycisk zapłonu? Ich modele nie przypominały małych lokomotyw.

Bracia Abner i John zrewolucjonizowali transport parowy.

Bracia Abner i John zrewolucjonizowali transport parowy. Aby ruszyć, jego samochód nie musiał się rozgrzewać przez 10-20 minut. Przycisk zapłonu pompował naftę z gaźnika do komory spalania. Dostał się tam po zapaleniu świecą żarową. Woda podgrzała się w ciągu kilku sekund, a po półtorej minuty para wytworzyła niezbędne ciśnienie i można było jechać.

Para spalinowa kierowana była do chłodnicy w celu kondensacji i przygotowania do kolejnych cykli. Dlatego do płynnego przebiegu 2000 km samochody Doble potrzebowały zaledwie dziewięćdziesięciu litrów wody w układzie i kilku litrów nafty. Nikt nie mógł zaoferować takiej rentowności! Być może to właśnie na Detroit Auto Show w 1917 roku Stanley poznał model braci Doble i zaczął wycofywać ich produkcję.

Model E stał się najbardziej luksusowym samochodem drugiej połowy lat 20. i najnowszą wersją samochodu parowego Doble. Skórzane wnętrze, polerowane elementy z drewna i kość słonia zachwyciły zamożnych właścicieli we wnętrzu auta. W takiej kabinie można było cieszyć się przebiegiem przy prędkościach do 160 km/h. Tylko 25 sekund dzieliło moment zapłonu od momentu startu. Kolejne 10 sekund zajęło samochodowi ważącemu 1,2 tony przyspieszenie do 120 km/h!

Wszystkie te cechy wysokiej prędkości zostały zawarte w czterocylindrowym silniku. Dwa tłoki zostały wypchnięte przez parę pod wysokim ciśnieniem 140 atmosfer, a pozostałe dwa wysłały schłodzoną parę o niskim ciśnieniu do chłodnicy o strukturze plastra miodu. Ale w pierwszej połowie lat 30. te piękności braci Doble przestały być produkowane.

Ciężarówki parowe

Nie należy jednak zapominać o szybkim rozwoju trakcji parowej w transporcie towarowym. To właśnie w miastach samochody parowe powodowały uczulenie snobów. Ale towar musi być dostarczony przy każdej pogodzie i nie tylko w mieście. A co z autobusami międzymiastowymi i sprzętem wojskowym? Nie da się tam wysiąść małymi samochodami.

Transport towarowy ma jedną istotną przewagę nad samochodami osobowymi – są to jego gabaryty.

Transport towarowy ma jedną istotną przewagę nad samochodami osobowymi – są to jego gabaryty. Pozwalają na umieszczenie potężnych elektrowni w dowolnym miejscu w samochodzie. Co więcej, zwiększy tylko nośność i przepustowość. Nie zawsze zwraca się uwagę na to, jak będzie wyglądała ciężarówka.

Wśród ciężarówek parowych chciałbym zwrócić uwagę na angielski Sentinel i sowiecki NAMI. Oczywiście było wiele innych, takich jak Foden, Fowler, Yorkshire. Ale to Sentinel i NAMI okazały się najbardziej wytrwałe i były produkowane do końca lat 50. ubiegłego wieku. Mogły jeździć na dowolnym paliwie stałym - węglu, drewnie, torfie. Wszystkożerność tych parowozów stawiała je poza wpływem cen ropy, a także pozwalała na używanie ich w trudno dostępnych miejscach.

Pracoholik Santinel z angielskim akcentem

Te dwie ciężarówki różnią się nie tylko krajem produkcji. Inne były również zasady lokalizacji wytwornic pary. Strażników charakteryzuje górny i dolny układ parowozów względem kotła. W górnej lokalizacji wytwornica pary dostarczała gorącą parę bezpośrednio do komory silnika, która była połączona z mostami systemem wałów Cardana. Dzięki dolnemu usytuowaniu silnika parowego tj. na podwoziu kocioł podgrzewał wodę i dostarczał parę do silnika rurami, co gwarantowało straty temperatury.

Strażników charakteryzuje górny i dolny układ parowozów względem kotła.

Obecność przekładni łańcuchowej od koła zamachowego silnika parowego do kardana była typowa dla obu typów. Pozwoliło to projektantom ujednolicić produkcję Sentineli w zależności od klienta. Dla gorących krajów, takich jak Indie, produkowano ciężarówki parowe z niższym, oddzielnym układem kotła i silnika. Dla krajów o mroźnych zimach - z górnym, kombinowanym typem.

Dla gorących krajów, takich jak Indie, produkowano ciężarówki parowe z niższym, oddzielnym układem kotła i silnika.

W tych ciężarówkach zastosowano wiele sprawdzonych technologii. Szpule i zawory rozdzielające parę, silniki jednostronnego i dwustronnego działania, wysokie lub niskie ciśnienie, z przekładnią lub bez. Nie przedłużyło to jednak żywotności angielskich parowozów. Choć produkowano je do końca lat 50. XX wieku, a nawet służyły w wojsku przed i podczas II wojny światowej, nadal były nieporęczne i przypominały nieco parowozy. A ponieważ nie było zainteresowanych ich kardynalną modernizacją, ich los był przesądzony.

Choć produkowano je do końca lat 50. XX wieku, a nawet służyły w wojsku przed i podczas II wojny światowej, nadal były nieporęczne i przypominały nieco parowozy.

Do kogo co i do nas - US

Aby ożywić zniszczoną wojną gospodarkę Związku Radzieckiego, trzeba było znaleźć sposób, by nie marnować zasobów ropy, przynajmniej w trudno dostępnych miejscach - na północy kraju i na Syberii. Radzieccy inżynierowie otrzymali możliwość zbadania projektu Sentinela z czterocylindrowym silnikiem parowym bezpośredniego działania i opracowania własnej „odpowiedzi na Chamberlaina”.

W latach 30. rosyjskie instytuty i biura projektowe wielokrotnie podejmowały próby stworzenia alternatywnej ciężarówki dla przemysłu drzewnego.

W latach 30. rosyjskie instytuty i biura projektowe wielokrotnie podejmowały próby stworzenia alternatywnej ciężarówki dla przemysłu drzewnego. Ale za każdym razem sprawa zatrzymywała się na etapie testów. Korzystając z własnego doświadczenia i możliwości zbadania przechwyconych pojazdów parowych, inżynierom udało się przekonać przywódców kraju o potrzebie takiej ciężarówki parowej. Co więcej, benzyna kosztowała 24 razy więcej niż węgiel. A biorąc pod uwagę koszt drewna opałowego w tajdze, generalnie nie można o tym wspomnieć.

Grupa projektantów pod przewodnictwem Yu Shebalina maksymalnie uprościła jednostkę parową. Połączyli czterocylindrowy silnik i kocioł w jedną jednostkę i umieścili ją między nadwoziem a kabiną. Umieściliśmy tę instalację na podwoziu seryjnego YaAZ (MAZ) -200. Pracę pary i jej kondensację połączono w obiegu zamkniętym. Dostawa wlewków z bunkra odbywała się automatycznie.

Tak narodziło się NAMI-012, a właściwie na terenowym lesie. Oczywiście zasada bunkrowego zasilania paliwem stałym i usytuowanie silnika parowego na ciężarówce została zapożyczona z praktyki generatorów gazu.

Losy właściciela lasów - NAMI-012

Charakterystyka parowej domowej ciężarówki z platformą i transportera drewna NAMI-012 była następująca

• Ładowność - 6 ton
• Prędkość - 45 km/h
• Zasięg bez tankowania - 80 km, jeśli można było odnowić dopływ wody, to 150 km
• Moment obrotowy przy niskich prędkościach - 240 kgm, czyli prawie 5 razy wyższy niż podstawa YaAZ-200
• Kocioł z naturalną cyrkulacją wytworzył ciśnienie 25 atmosfer i doprowadził parę do temperatury 420°C
• Możliwe było uzupełnianie zapasów wody bezpośrednio ze zbiornika poprzez eżektory
• Całkowicie metalowa kabina nie miała maski i została przesunięta do przodu
• Prędkość regulowana była ilością pary w silniku za pomocą dźwigni posuwu/odcięcia. Z jego pomocą butle zostały napełnione w 25/40/75%.
• Jeden bieg wsteczny i trzy pedały sterujące.

Poważnymi mankamentami parowozu było zużycie 400 kg drewna opałowego na 100 km toru oraz konieczność pozbycia się wody w kotle w chłodne dni.

Poważnymi mankamentami parowozu było zużycie 400 kg drewna opałowego na 100 km toru oraz konieczność pozbycia się wody w kotle w chłodne dni. Ale główną wadą, która była obecna w pierwszej próbce, była słaba drożność w stanie nieobciążonym. Potem okazało się, że przednia oś była przeciążona kabiną i jednostką parową, w porównaniu z tylną. Poradziliśmy sobie z tym zadaniem, instalując zmodernizowaną elektrownię parową na napędzie na wszystkie koła YaAZ-214. Teraz moc transportera drewna NAMI-018 została zwiększona do 125 koni mechanicznych.

Jednak nie mając czasu na rozprzestrzenienie się po całym kraju, wszystkie ciężarówki z generatorami pary zostały wyrzucone w drugiej połowie lat 50. ubiegłego wieku.

Jednak nie mając czasu na rozprzestrzenienie się po całym kraju, wszystkie ciężarówki z generatorami pary zostały wyrzucone w drugiej połowie lat 50. ubiegłego wieku. Jednak wraz z generatorami gazu. Ze względu na koszt konwersji samochodów, wpływ ekonomiczny i łatwość obsługi były pracochłonne i wątpliwe w porównaniu z ciężarówkami benzynowymi i wysokoprężnymi. Co więcej, w tym czasie w Związku Sowieckim rozpoczęto już wydobycie ropy naftowej.

Szybki i niedrogi nowoczesny wagon parowy

Nie myśl, że idea samochodu napędzanego parą jest zapomniana na zawsze. Obecnie obserwuje się znaczny wzrost zainteresowania silnikami będącymi alternatywą dla silników spalinowych na benzynę i olej napędowy. Światowe rezerwy ropy nie są nieograniczone. Tak, a koszty produktów naftowych stale rosną. Projektanci tak bardzo starali się ulepszyć silnik spalinowy, że ich pomysły prawie osiągnęły granicę.

Samochody elektryczne, samochody wodorowe, generatory gazu i samochody parowe ponownie stały się gorącymi tematami. Witaj zapomniany XIX wiek!

Obecnie obserwuje się znaczny wzrost zainteresowania silnikami będącymi alternatywą dla silników spalinowych na benzynę i olej napędowy.

Brytyjski inżynier (znowu Anglia!) zademonstrował nowe możliwości silnika parowego. Stworzył swoje Inspuration nie tylko po to, aby zademonstrować znaczenie samochodów napędzanych parą. Jego pomysł jest stworzony do rekordów. 274 km/h – taką prędkość przyspiesza dwanaście kotłów zainstalowanych na 7,6 metrowym samochodzie. Tylko 40 litrów wody wystarczy, aby skroplony gaz w mgnieniu oka podniósł temperaturę pary do 400°C. Tylko pomyśl, 103 lata zajęło historii pobicie rekordu prędkości samochodu parowego ustanowionego przez Rocket!

W nowoczesnej wytwornicy pary można używać miału węglowego lub innych tanich paliw, takich jak olej opałowy, gaz płynny. Dlatego samochody parowe zawsze były i będą popularne.

Aby jednak nadeszła przyszłość przyjazna środowisku, trzeba ponownie przezwyciężyć opór lobbystów naftowych.

Żyję na węglu i wodzie i wciąż mam wystarczająco dużo energii, żeby jechać 100 mil na godzinę! To jest dokładnie to, co potrafi lokomotywa parowa. Chociaż te gigantyczne mechaniczne dinozaury wyginęły na większości światowych linii kolejowych, technologia parowa żyje w ludzkich sercach, a lokomotywy takie jak ta nadal służą jako atrakcje turystyczne na wielu historycznych liniach kolejowych.

Pierwsze nowoczesne silniki parowe zostały wynalezione w Anglii na początku XVIII wieku i zapoczątkowały rewolucję przemysłową.

Dziś znów wracamy do energii parowej. Ze względu na cechy konstrukcyjne silnik parowy podczas procesu spalania wytwarza mniej zanieczyszczeń niż silnik spalinowy. Obejrzyj ten film, aby zobaczyć, jak to działa.

Co zasilało stary silnik parowy?

Potrzeba energii, aby zrobić absolutnie wszystko, o czym myślisz: jeździć na deskorolce, latać samolotem, robić zakupy lub jeździć ulicą. Większość energii, której używamy dzisiaj do transportu, pochodzi z ropy naftowej, ale nie zawsze tak było. Do początku XX wieku węgiel był ulubionym paliwem na świecie i napędzał wszystko, od pociągów i statków po nieszczęsny samolot parowy wynaleziony przez amerykańskiego naukowca Samuela P. Langleya, wczesnego konkurenta braci Wright. Co jest takiego specjalnego w węglu? Jest go pod dostatkiem na Ziemi, więc był stosunkowo niedrogi i powszechnie dostępny.

Węgiel jest organicznym związkiem chemicznym, co oznacza, że ​​jest oparty na węglu. Węgiel powstaje przez miliony lat, kiedy szczątki obumarłych roślin są zakopywane pod skałami, ściskane pod ciśnieniem i gotowane przez wewnętrzne ciepło Ziemi. Dlatego nazywa się to paliwem kopalnym. Bryły węgla to tak naprawdę bryły energii. Znajdujący się w nich węgiel jest związany z atomami wodoru i tlenu przez związki zwane wiązaniami chemicznymi. Kiedy spalamy węgiel w ogniu, wiązania pękają i uwalniana jest energia w postaci ciepła.

Węgiel zawiera o połowę mniej energii na kilogram niż czystsze paliwa kopalne, takie jak benzyna, olej napędowy i nafta – i to jest jeden z powodów, dla których silniki parowe muszą tak dużo spalać.

Czy silniki parowe są gotowe na epicki powrót?

Dawno, dawno temu dominował parowóz - najpierw w pociągach i ciężkich traktorach, jak wiadomo, ale ostatecznie w samochodach. Dziś trudno to zrozumieć, ale na przełomie XIX i XX wieku ponad połowa samochodów w USA była napędzana parą. Silnik parowy został tak ulepszony, że w 1906 roku silnik parowy o nazwie Stanley Rocket ustanowił nawet rekord prędkości na lądzie - lekkomyślną prędkość 127 mil na godzinę!

Można by pomyśleć, że silnik parowy odniósł sukces tylko dlatego, że silniki spalinowe (ICE) jeszcze nie istniały, ale w rzeczywistości silniki parowe i samochody ICE zostały opracowane w tym samym czasie. Ponieważ inżynierowie mieli już 100-letnie doświadczenie z silnikami parowymi, silnik parowy miał dość duży start. Podczas gdy ręczne silniki korbowe łamały ręce nieszczęsnym operatorom, do 1900 r. silniki parowe były już w pełni zautomatyzowane - i bez sprzęgła lub skrzyni biegów (para zapewnia stałe ciśnienie, w przeciwieństwie do skoku tłoka silnika spalinowego), bardzo łatwe w obsłudze. Jedynym zastrzeżeniem jest to, że trzeba było poczekać kilka minut, aż kocioł się nagrzeje.

Jednak za kilka krótkich lat pojawi się Henry Ford i wszystko zmieni. Chociaż silnik parowy był technicznie lepszy od silnika spalinowego, nie mógł dorównać ceną seryjnych Fordów. Producenci samochodów parowych próbowali zmieniać biegi i sprzedawać swoje samochody jako luksusowe produkty premium, ale do 1918 roku Ford Model T był sześciokrotnie tańszy niż Steanley Steamer (najpopularniejszy wówczas samochód parowy). Wraz z pojawieniem się rozrusznika elektrycznego w 1912 roku i ciągłej poprawy sprawności silnika spalinowego, parowóz zniknął z naszych dróg.

Pod presją

Przez ostatnie 90 lat silniki parowe były na skraju wyginięcia, a gigantyczne bestie pojawiły się na pokazach samochodów zabytkowych, ale niewiele. Jednak po cichu, w tle, badania posunęły się spokojnie do przodu, częściowo z powodu naszego uzależnienia od turbin parowych do wytwarzania energii, a także dlatego, że niektórzy ludzie uważają, że silniki parowe mogą faktycznie przewyższać silniki spalinowe.

ICE mają nieodłączne wady: wymagają paliw kopalnych, wytwarzają dużo zanieczyszczeń i są hałaśliwe. Z drugiej strony silniki parowe są bardzo ciche, bardzo czyste i mogą zużywać prawie każde paliwo. Silniki parowe dzięki stałemu ciśnieniu nie wymagają przełożenia – maksymalny moment obrotowy i przyspieszenie uzyskuje się natychmiast, w stanie spoczynku. W przypadku jazdy po mieście, gdzie zatrzymywanie się i ruszanie zużywa ogromne ilości paliw kopalnych, ciągła moc silników parowych może być bardzo interesująca.

Technologia przeszła długą drogę i od lat 20. – przede wszystkim jesteśmy teraz mistrzowie materiałów. Pierwotne maszyny parowe wymagały ogromnych, ciężkich kotłów, aby wytrzymać ciepło i ciśnienie, w wyniku czego nawet małe maszyny parowe ważyły ​​kilka ton. Dzięki nowoczesnym materiałom silniki parowe mogą być równie lekkie jak ich kuzyni. Wrzuć nowoczesny skraplacz i jakiś kocioł odparowujący, a możesz zbudować silnik parowy o przyzwoitej wydajności i czasie nagrzewania mierzonym w sekundach, a nie minutach.

W ostatnich latach te osiągnięcia połączyły się w kilka ekscytujących zmian. W 2009 roku brytyjski zespół ustanowił nowy rekord prędkości wiatru napędzanego parą, wynoszący 148 mil na godzinę, ostatecznie pobijając rekord rakiety Stanley, który trwał od ponad 100 lat. W latach 90. dział badawczo-rozwojowy Volkswagena o nazwie Enginion twierdził, że zbudował silnik parowy o wydajności porównywalnej z silnikiem spalinowym, ale o niższych emisjach. W ostatnich latach firma Cyclone Technologies twierdzi, że opracowała silnik parowy, który jest dwa razy wydajniejszy niż silnik spalinowy. Jednak do tej pory żaden silnik nie trafił do pojazdu użytkowego.

Idąc dalej, jest mało prawdopodobne, że silniki parowe kiedykolwiek zejdą z silnika spalinowego, choćby z powodu ogromnego rozmachu Big Oil. Jednak pewnego dnia, kiedy w końcu zdecydujemy się poważnie przyjrzeć przyszłości transportu osobistego, być może cicha, zielona, ​​szybująca gracja energii pary dostanie drugą szansę.

Parowozy naszych czasów

Technologia.

innowacyjna energia. NanoFlowcell® to obecnie najbardziej innowacyjny i najpotężniejszy system magazynowania energii do zastosowań mobilnych i stacjonarnych. W przeciwieństwie do konwencjonalnych akumulatorów nanoFlowcell® jest zasilany ciekłymi elektrolitami (bi-ION), które można przechowywać z dala od samego ogniwa. Wydech samochodu z tą technologią to para wodna.

Podobnie jak konwencjonalne ogniwo przepływowe, dodatnio i ujemnie naładowane płyny elektrolityczne są przechowywane oddzielnie w dwóch zbiornikach i, podobnie jak konwencjonalne ogniwo przepływowe lub ogniwo paliwowe, są pompowane przez przetwornik (właściwy element systemu nanoFlowcell) w oddzielnych obwodach.

Tutaj dwa obwody elektrolitu są oddzielone tylko przepuszczalną membraną. Wymiana jonów następuje, gdy tylko dodatnie i ujemne roztwory elektrolitu przechodzą przez siebie po obu stronach membrany konwertera. Przekształca to energię chemiczną związaną w bijon w energię elektryczną, która jest następnie bezpośrednio dostępna dla odbiorców energii elektrycznej.

Podobnie jak pojazdy wodorowe, „spaliny” wytwarzane przez pojazdy elektryczne nanoFlowcell to para wodna. Ale czy emisje pary wodnej z przyszłych pojazdów elektrycznych są przyjazne dla środowiska?

Krytycy mobilności elektrycznej coraz częściej kwestionują zgodność środowiskową i zrównoważony rozwój alternatywnych źródeł energii. Dla wielu pojazdy elektryczne są przeciętnym kompromisem między bezemisyjną jazdą a technologią szkodliwą dla środowiska. Zwykłe akumulatory litowo-jonowe lub metalowo-wodorkowe nie są ani zrównoważone, ani przyjazne dla środowiska – nie można ich produkować, używać ani przetwarzać, nawet jeśli reklama sugeruje czystą „e-mobilność”.

nanoFlowcell Holdings jest również często pytany o zrównoważony rozwój i zgodność środowiskową technologii nanoFlowcell i elektrolitów biojonowych. Zarówno sam nanoFlowcell, jak i potrzebne do jego zasilania roztwory elektrolitów bi-ION są produkowane w sposób przyjazny dla środowiska z surowców przyjaznych dla środowiska. Podczas pracy technologia nanoFlowcell jest całkowicie nietoksyczna i w żaden sposób nie szkodzi zdrowiu. Bi-ION, który składa się z wodnego roztworu o niskiej zawartości soli (sole organiczne i mineralne rozpuszczone w wodzie) oraz rzeczywistych nośników energii (elektrolity), jest również przyjazny dla środowiska podczas użytkowania i recyklingu.

Jak działa napęd nanoFlowcell w samochodzie elektrycznym? Podobnie jak w samochodzie benzynowym, roztwór elektrolitu jest zużywany w pojeździe elektrycznym z nanoogniwem przepływowym. Wewnątrz nanoramienia (rzeczywista komora przepływowa) jeden dodatnio i jeden ujemnie naładowany roztwór elektrolitu jest pompowany przez błonę komórkową. Reakcja - wymiana jonowa - zachodzi pomiędzy dodatnio i ujemnie naładowanymi roztworami elektrolitów. W ten sposób energia chemiczna zawarta w bijonach jest uwalniana w postaci energii elektrycznej, która jest następnie wykorzystywana do napędzania silników elektrycznych. Dzieje się tak, dopóki elektrolity są przepompowywane przez membranę i reagują. W przypadku napędu QUANTiNO z nanoflowcell, jeden zbiornik płynu elektrolitowego wystarcza na ponad 1000 kilometrów. Po opróżnieniu zbiornik należy ponownie napełnić.

Jakiego rodzaju „odpady” generuje pojazd elektryczny z nanokomórką przepływową? W konwencjonalnym pojeździe z silnikiem spalinowym spalanie paliw kopalnych (benzyny lub oleju napędowego) wytwarza niebezpieczne gazy wydechowe – głównie dwutlenek węgla, tlenki azotu i dwutlenek siarki – których nagromadzenie zostało zidentyfikowane przez wielu badaczy jako przyczyna zmian klimatycznych. reszta. Jednak jedyne emisje emitowane przez pojazd nanoFlowcell podczas jazdy to – prawie jak pojazd napędzany wodorem – prawie w całości woda.

Po wymianie jonów w nanoogniwie skład chemiczny roztworu elektrolitu bi-ION pozostał praktycznie niezmieniony. Nie jest już reaktywny i dlatego jest uważany za „zużyty”, ponieważ nie można go naładować. Dlatego w przypadku mobilnych zastosowań technologii nanoFlowcell, takich jak pojazdy elektryczne, podjęto decyzję o mikroskopijnym odparowaniu i uwolnieniu rozpuszczonego elektrolitu, gdy pojazd jest w ruchu. Przy prędkościach powyżej 80 km/h zbiornik na zużyty płyn elektrolityczny jest opróżniany przez bardzo drobne dysze rozpylające za pomocą generatora napędzanego energią napędową. Elektrolity i sole są wstępnie filtrowane mechanicznie. Uwalnianie obecnie oczyszczonej wody w postaci zimnej pary wodnej (mgiełka mikrodrobna) jest w pełni kompatybilne ze środowiskiem. Filtr wymienia się na około 10 g.

Zaletą tego rozwiązania technicznego jest to, że zbiornik pojazdu opróżnia się podczas normalnej jazdy i można go łatwo i szybko uzupełnić bez konieczności pompowania.

Alternatywnym rozwiązaniem, nieco bardziej skomplikowanym, jest zebranie zużytego roztworu elektrolitu w oddzielnym zbiorniku i przesłanie go do recyklingu. To rozwiązanie jest przeznaczone do podobnych stacjonarnych zastosowań nanoFlowcell.

Jednak wielu krytyków sugeruje obecnie, że rodzaj pary wodnej, która jest uwalniana z konwersji wodoru w ogniwach paliwowych lub z odparowania płynu elektrolitycznego w przypadku nanorurek, jest teoretycznie gazem cieplarnianym, który może mieć wpływ na zmiany klimatyczne. Jak powstają takie plotki?

Przyglądamy się emisjom pary wodnej pod kątem ich znaczenia dla środowiska i pytamy, o ile więcej pary wodnej można się spodziewać po powszechnym stosowaniu pojazdów z ogniwami nanoprzepływowymi w porównaniu z tradycyjnymi technologiami napędowymi i czy emisje H 2 O mogą mieć negatywny wpływ na środowisko.

Najważniejsze naturalne gazy cieplarniane – wraz z CH 4 , O 3 i N 2 O – para wodna i CO 2 , dwutlenek węgla i para wodna są niezwykle ważne dla utrzymania globalnego klimatu. Promieniowanie słoneczne, które dociera do ziemi, jest pochłaniane i ogrzewa ziemię, która z kolei emituje ciepło do atmosfery. Jednak większość tego wypromieniowanego ciepła ucieka z ziemskiej atmosfery z powrotem w kosmos. Dwutlenek węgla i para wodna mają właściwości gazów cieplarnianych, tworząc „warstwę ochronną”, która zapobiega ucieczce promieniowania cieplnego z powrotem w kosmos. W naturalnym kontekście ten efekt cieplarniany ma kluczowe znaczenie dla naszego przetrwania na Ziemi — bez dwutlenku węgla i pary wodnej atmosfera Ziemi byłaby nieprzyjazna dla życia.

Efekt cieplarniany staje się problematyczny tylko wtedy, gdy nieprzewidywalna interwencja człowieka zakłóca naturalny cykl. Kiedy oprócz naturalnych gazów cieplarnianych, ludzie powodują wyższe stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze poprzez spalanie paliw kopalnych, zwiększa to nagrzewanie się ziemskiej atmosfery.

Będąc częścią biosfery, ludzie nieuchronnie wpływają na środowisko, a tym samym na system klimatyczny, poprzez swoje istnienie. Nieustanny wzrost populacji Ziemi po epoce kamiennej i powstawanie osad kilka tysięcy lat temu, związany z przejściem od życia koczowniczego do rolnictwa i hodowli zwierząt, wpłynął już na klimat. Prawie połowa pierwotnych lasów i lasów na świecie została wykarczowana do celów rolniczych. Lasy – obok oceanów – są głównym producentem pary wodnej.

Para wodna jest głównym pochłaniaczem promieniowania cieplnego w atmosferze. Para wodna stanowi średnio 0,3% masy atmosfery, dwutlenek węgla tylko 0,038%, co oznacza, że ​​para wodna stanowi 80% masy gazów cieplarnianych w atmosferze (około 90% objętości) i przy uwzględnieniu od 36 do 66% to najważniejszy gaz cieplarniany, który zapewnia nam egzystencję na ziemi.

Tabela 3: Udział w atmosferze najważniejszych gazów cieplarnianych oraz bezwzględny i względny udział we wzroście temperatury (Zittel)