- •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
3.3. Появление универсального парового двигателя
Революция в промышленности началась в середине XVIII в. в Англии с возникновением и внедрением в промышленное производство технологических машин. Промышленный переворот представлял собой замену ручного, ремесленного и мануфактурного производства, машинным фабрично-заводским.
Рост спроса на машины, строившиеся уже не для каждого конкретного промышленного объекта, а на рынок и ставшие товаром, привел к возникновению машиностроения, новой отрасли промышленного производства. Зарождалось производство средств производства.
Широкое распространение технологических машин сделало совершенно неизбежной вторую фазу промышленного переворота -внедрение в производство универсального двигателя.
Если старые машины (песты, молоты и т.д), получавшие движение от водяных колес, были тихоходными и обладали неравномерным ходом, то новые, особенно прядильные и ткацкие, требовали вращательного движения с большой скоростью. Таким образом, требования к техническим характеристикам двигателя приобрели новые черты: универсальный двигатель должен отдавать работу в виде однонаправленного, непрерывного и равномерного вращательного движения.
В этих условиях появляются конструкции двигателей, пытающиеся удовлетворить назревшие требования производства. В Англии было выдано свыше десятка патентов на универсальные двигатели самых разнообразных систем и конструкций.
Однако первыми практически действующими универсальными паровыми машинами считаются машины, созданные русским изобретателем Иваном Ивановичем Ползуновым и англичанином Джеймсом Уаттом [1].
В машине Ползунова из котла по трубам пар с давлением, немного превышающим атмосферное, поступал поочередно в два цилиндра с поршнями. Для улучшения уплотнения поршни заливали водой. Посредством тяг с цепями движение поршней передавалось мехам трех медеплавильных печей.
Постройка машины Ползунова была закончена в августе 1765 года. Она имела высоту 11 метров, емкость котла 7 м , высоту цилиндров 2,8 метра, мощность 29 кВт.
Машина Ползунова создавала непрерывное усилие и была первой универсальной машиной, которую можно было применять для приведения в движение любых заводских механизмов.
Уатт начал свою работу в 1763 году почти одновременно с Ползуновым, но с иным подходом к проблеме двигателя и в другой обстановке. Ползунов начинал с общеэнергетической постановки задачи о полной замене зависящих от местных условий гидросиловых установок универсальным тепловым двигателем. Уатт начинал с частной задачи -повышения экономичности двигателя Ньюкомена в связи с порученной ему как механику университета в Глазго (Шотландия) работой по починке модели водоотливной паровой установки.
Окончательное промышленное завершение двигатель Уатта получил в 1784 году. В паровой машине Уатта два цилиндра были заменены одним закрытым. Пар поступал попеременно по обе стороны поршня, толкая его то в одну, то в другую сторону. В такой машине двойного действия отработавший пар конденсировался не в цилиндре, а в отдельном от него сосуде - конденсаторе. Постоянство числа оборотов маховика поддерживалось центробежным регулятором скорости.
Главным недостатком первых паровых машин был низкий, не превышавший 9%, КПД [1].