silnik parowy

Silnik parowy

Sebastian Sadowski kl. VII c

Silnik parowy to silnik napędzany parą, najczęściej parą wodną. Są nimi:

• Parowy podnośnik wody – prekursor maszyny parowej
• Maszyna parowa
• Turbina parowa
• Parowa pompa strumieniowa
• Silnik parowy Newcomena

Silniki parowe odegrały olbrzymią rolę w szerzeniu postępu niemal we wszystkich dziedzinach techniki.

Pierwszym znanym silnikiem parowym była bania Herona z 60 n.e., to zamknięte naczynie połączone z kulą zamocowaną w taki sposób, aby mogła się swobodnie obracać. Ogrzewana w naczyniu woda parowała, a strumień pary wodnej wydostający się z odpowiednio zakrzywionych rurek przymocownych do kuli wprawiał ją w ruch obrotowy.

atmosferyczny silnik parowy

silnik parowy Newcomena

Po raz pierwszy zastosowano parę do pompowania wody z kopalni. Thomas Savery zbudował pierwszy komercyjny przykład, który opatentował w 1698 roku. Kilka lat później Thomas Newcomen stworzył kolejną bardziej wydajną pompę wody. W 1712 roku stworzył pierwszy na świecie silnik parowy atmosferyczny, który zainstalował w kopalni węgla w Anglii. W chwili śmierci Newcomena zainstalowano 100 jego silników.

Thomas Newcomen 1664 -1729

Thomas Savery (1650-1715)

Maszyna parowa watta

Szkocki inżynier James Watt udoskonalił wczesne modele Newcomen, dodając osobny kondensator. Maszyna konstrukcji Watta miała osobny zbiornik do skraplania pary wodnej, co zwiększyło sprawność i wydajność urządzenia. Watt stworzył silnik, który zużywał mniej węgla niż poprzednie silniki. Silnik Watta nadal był silnikiem atmosferycznym, co ograniczało jego moc.

James Watt (1736-1819)

lokomotywa trevithicka

Do tego momentu większość fabryk opierała się na energii z kół wodnych, co oznaczało, że musiały być blisko rzeki. Silniki parowe umożliwiły budowę fabryk z dala od rzek. Silniki parowe mogą być wykorzystywane do uruchamiania maszyn fabrycznych w znacznie wyższym tempie. Do transportu używano również silników parowych. Pierwsza lokomotywa została zbudowana przez Richarda Trevithicka i została zbudowana dla huty żelaza Coalbrookdale w Wielkiej Brytanii.

Richard Trevithick (1771-1833)

Parowce i pociągi parowe pozwoliły ludziom podróżować dalej i szybciej niż kiedykolwiek wcześniej.

Wielka rewolucja przemysłowa

Wynalezienia silnika parowego zapoczątkowało wielką rewolucję przemysłową. Znalazła on liczne zastosowania - używano go między innymi do konstrukcji:

parostatków - łodzi o napędzie parowym

maszyn drukarskich

lokomotyw parowych

Lokomotywa Penydarren – pierwsza działająca lokomotywa parowa, zbudowana w roku 1804 przez Richarda Trevithicka.

W 1783 roku francuski arystokrata, markiz Claude de Jouffroy d'Abbans, zbudował łódź z napędem kołowym (bocznokołowiec), napędzaną maszyną parową. Wynalazca nazwał łódź Pyroscaph (ang. - ognisty statek) i pomyślnie przeprowadził na rzece Saona próby pierwszego parowca. Pierwszy parowiec wypłynął w rejs w 1807 roku.

Friedrich Gottlob Koenig - niemiecki wynalazca szybkiej parowej maszyny drukarskiej, którą zbudował wraz z zegarmistrzem Andreasem Friedrich Bauer (1812). Ten nowy rodzaj prasy drukarskiej mógł drukować do 1100 arkuszy na godzinę, jednocześnie drukując po obu stronach papieru.

Wielka rewolucja przemysłowa

ciągników

młotów parowych do kucia metali

dyliżansów parowych

W 1825 roku w londyńskim Regent's Park swój parowy pojazd pasażerski wybudował Goldsworthy Gurney. Wóz Gurney'a przypominał wielki dyliżans pozbawiony koni.

Ciągnik parowy to pojazd napędzany silnikiem parowym, który służy do ciągnięcia.

Koncepcja młota parowego została opisana przez Jamesa Watta w 1784 roku, ale dopiero w 1840 roku zbudowano pierwszy działający młot parowy, aby sprostać potrzebom kucia coraz większych elementów żelaznych lub stalowych.

Wielka rewolucja przemysłowa

sterowców - balonów

winda osobowa

W 1851 roku Henri Jules Giffard zgłosił patent na zastosowanie maszyny parowej do napędu statków powietrznych. Opracował pierwowzór sterowca – balon wyposażony w śmigło napędzane maszyną parową o mocy 2,2 kW. 24 września 1852 wzniósł się z hipodromu w Paryżu na wysokość 1800 m i pokonał 27-kilometrową trasę do Élancourt koło Trappes z prędkością około 9 km/h.

Pierwszy dźwig osobowy Elisha Graves Otis zainstalowany został w domu handlowym E.V. Houghwota w Nowym Jorku, napędzany był maszyną parową.

silnik parowy - zalety i wady

Zalety:

• cicha i równomierna praca
• elastyczność
• wysoka precyzja wykonania

Do niewątpliwych zalet silników parowych należy ich prosta konstrukcja. To bezpośrednio przekłada się na wysoką żywotność mechaniczną. Oczywiście pod warunkiem, że wszystkie ruchome elementy są właściwie smarowane i konserwowane.Plusem jest również łatwość w pozyskaniu surowca napędowego i schemat działania tego rodzaju silnika. Dzięki temu szybko i łatwo można zdiagnozować i wyeliminować usterkę.Do zalet, ale jednocześnie wad silnika parowego można zaliczyć również tzw. wielopaliwowość. Spalaniu można poddawać nie tylko węgiel, ale również inne paliwa stałe, jak np. drewno. A co z osiągami? Tu siła pary wodnej może nieźle zaskoczyć, ponieważ silniki te generują bardzo wysoki moment obrotowy i co najlepsze już przy obrotach początkowych.

silnik parowy - zalety i wady

Największą wadą silników parowych jest emisja ogromnych ilości produktów ubocznych spalania węgla. W dodatku aby zasilić lokomotywę parową na średniej długości odcinku kolejowym, potrzeba zabrać na pokład kilkanaście lub kilkadziesiąt ton węgla. Miejmy również na uwadze, że surowiec ten nie należy do tanich.Dołóżmy do tego sprawność silnika parowego, która najczęściej nie przekracza 10% i okazuje się, że pomimo ogromnych pokładów paliwa, ilość pozyskanej z niej energii jest zatrważająco mała. Kolejna wada to ogromny ciężar silników parowych, które bez wątpienia są o wiele masywniejsze od bardziej popularnych silników spalinowych.Na koniec jeszcze jedna dosyć istotna wada, jaką jest długi czas przygotowania silnika do pracy, czyli rozruchu. Minie dobre kilkadziesiąt minut zanim maszyna parowa będzie gotowa do działania. Trzeba wliczyć w ten czas m.in. sprawdzenie i naoliwienie elementów ruchomych, oczyszczenie paleniska, przygotowanie i rozpalenie opału oraz finalnie nagrzanie wody (na sam rozruch silnika parowego zużywa się ogromne ilości paliwa).

Wady:

• cylindry muszą mieć dużą pojemność
• wysoka prędkość mechanizmu zaworowego
• skomplikowany układ zaworowy
• konieczność odzyski ciepła z pary odlotowej oraz pary z paleniska
• przewody parowe oraz otwory pod zawory muszą być relatywnie duże

Silniki parowe bez wątpienia przyczyniły się do ekspansji przemysłu. Zastosowanie pary wodnej do napędu maszyn w transporcie i przemyśle wydawało się ponadczasowym rozwiązaniem i w gruncie rzeczy taka była. Mija ponad 300 lat od momentu, gdy Thomas Newcomen w 1710 roku skonstruował maszynę parową. To szmat czasu, w trakcie którego silniki parowe stanowiły ważny element gospodarki na całym świecie.

dziękuję