- •Вводная лекция по дисциплине «История энергетики»
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Тема 1 Введение
- •1.1 Энергия и энергетика
- •1.2. Виды энергии и развитие человеческого общества
- •1.3. Количественные показатели энергетики
- •1.4. Естественные ресурсы
- •Тема 2 Гидро- и ветроэнергетика как начальный период развития энергетики
- •2.1. Предпосылки развития гидроэнергетики
- •2.2. Водяные колеса
- •Вопросы для самопроверки
- •2.3. Гидравлический двигатель
- •2.4. Гидроэнергетика и теплоэнергетика
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 3 История теплоэнергетики
- •3.1. Предпосылки возникновения теплоэнергетики
- •3.2. Начальный период развития теплового двигателя
- •3.3. Появление универсального парового двигателя
- •3.4. Специализация паросиловых установок и дальнейшее развитие паровых машин
- •3.5. Паровой котел
- •3.6. Возникновение парового транспорта
- •3.7. Двигатели внутреннего сгорания
- •3.8. Паровая турбина
- •3.9. Газовая турбина
- •3.10. Тепловые машины и их влияние на окружающую среду
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 4 Развитие электротехники и электромеханики
- •4.1. Этапы развития электротехники
- •4.2. Первый генератор электрического тока
- •4.3. Электродинамика, основные законы электрической цепи
- •4.4. Развитие электрических машин постоянного тока
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 5 Переход энергетической техники на качественно новый уровень
- •5.1. Роль электрического освещения в становлении электроэнергетики
- •5.2. Развитие кабельной и изоляционной техники
- •5.3. Развитие генераторов и двигателей однофазного тока
- •5.4. Развитие однофазных трансформаторов
- •5.5. Первые экспериментальные и теоретические исследования в области передачи электрической энергии постоянным током
- •5.6. Электростанции постоянного и однофазного переменного тока
- •5.7. Возникновение многофазных систем
- •5.8. Трехфазная система
- •5.9. Трехфазный трансформатор
- •5.10. Первая трехфазная линия электропередачи
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 6 Развитие первичной энергетики в связи с электрификацией
- •6.1. Развитие котлостроения
- •6.2. Развитие паровых турбин
- •6.3. Развитие гидравлических турбин
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 7 Развитие электростанций
- •7.1. Развитие тепловых электростанций
- •7.2. Развитие гидроэлектростанций
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 8 Развитие техники передачи электроэнергии на большие расстояния
- •8.1. Передача энергии постоянным током
- •8.2. Передача энергии переменным током
- •8.3. Развитие кабельных и воздушных линий
- •Вопросы для самопроверки
- •Темы для рефератов
3.4. Специализация паросиловых установок и дальнейшее развитие паровых машин
Расширение сферы применения парового двигателя требовало все более широкой универсальности. Началась специализация тепловых силовых установок. Продолжали совершенствоваться водоподъемные и шахтные паровые установки. Развитие металлургического производства стимулировало совершенствование воздуходувных установок. Появились центробежные воздуходувки с быстроходными паровыми машинами. В металлургии начали применять прокатные паросиловые установки и паровые молоты. Новое решение было найдено в 1840 году Дж. Несмитом, объединившим паровой двигатель с молотом.
Самостоятельное направление составили локомобили - передвижные паросиловые установки, история которых начинается в 1765 году, когда английский строитель Дж. Смитон разработал передвижную установку [1]. Однако заметное распространение локомобили получили только с середины XIX века.
После 1800 года, когда кончился десятилетний срок привилегий фирмы "Уатт и Болтон", доставивший компаньонам громадные капиталы, другие изобретатели получили наконец свободу действий. Почти сразу были реализованы не применявшиеся Уаттом прогрессивные методы: высокое давление и двойное расширение. Отказ от балансира и использование многократного расширения пара в нескольких цилиндрах привели к созданию новых конструктивных форм паровых двигателей. Двигатели двухкратного расширения стали оформляться в виде двух цилиндров: высокого давления и низкого давления, либо как компаунд-машины с углом заклинивания между кривошипами 90°, либо как тандем-машины, в которых оба поршня насажены на общий шток и работают на один кривошип [2].
Большое значение для повышения КПД паровых двигателей имело использование с середины XIX века перегретого пара, на эффект которого указал французский ученый Г.А. Гирн. Переход к использованию перегретого пара в цилиндрах паровых машин потребовал длительной работы по конструированию цилиндрических золотников и клапанных распределительных механизмов, освоению технологии получения минеральных смазочных масел, способных выдерживать высокую температуру, и по конструированию новых типов уплотнений, в частности с металлической набивкой, чтобы постепенно перейти от насыщенного пара к перегретому с температурой 200 - 300 градусов Цельсия.
Последний крупный шаг в развитии паровых поршневых двигателей -изобретение прямоточной паровой машины, сделанное немецким профессором Штумпфом в 1908 году.
Во второй половине XIX века в основном сложились все конструктивные формы паровых поршневых двигателей.
Новое направление в развитии паровых машин возникло при их использовании в качестве двигателей электрогенераторов электрических станций с 80 - 90 годов XIX века.
К первичному двигателю электрического генератора предъявлялось требование большой скорости, высокой равномерности вращательного движения и непрерывно возрастающей мощности.
Технические возможности поршневого парового двигателя - паровой машины - являвшегося универсальным двигателем промышленности и транспорта в течение всего XIX века уже не соответствовали потребностям, возникшим в конце XIX века в связи со строительством электростанций. Они могли быть удовлетворены только после создания нового теплового двигателя - паровой турбины.