Časová osa parní energie - Timeline of steam power - Wikipedia
![]() | tento článek potřebuje další citace pro ověření.Září 2011) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
Síla páry vyvíjel se pomalu po několik stovek let, postupoval přes drahá a poměrně omezená zařízení na počátku 17. století, k užitečným pumpám pro hornictví v roce 1700 a poté se zlepšil Watt Parní motor návrhy na konci 18. století. Jsou to právě tyto pozdější designy, představené právě v době, kdy kvůli praktické síle rostla potřeba praktické síly Průmyslová revoluce, díky čemuž se parní energie stala samozřejmostí.
Fáze vývoje
Časné příklady
- 1. století našeho letopočtu - Hrdina Alexandrie popisuje Aeolipile, jako příklad výkonu ohřátého vzduchu nebo vody. Zařízení se skládá z rotující koule točené parními tryskami; produkovalo málo energie a nemělo žádnou praktickou aplikaci, ale přesto je prvním známým zařízením pohybovaným tlakem páry. Také popisuje způsob přenosu vody z jedné nádoby do druhé pomocí tlaku. Metody zahrnovaly plnění kbelíku, jehož váha fungovala při otevírání chrámových dveří, které byly poté znovu zavřeny pomocí mrtvé váhy, jakmile byla voda v kbelíku vytažena vakuem způsobeným ochlazením původní nádoby.
- 1125v Remeš, podle Vilém z Malmesbury byl orgán napájen ohřátou vodou. Tvrdí, že ho postavil papež Sylvester II. : [1]
- Pozdní 15. století našeho letopočtu: Leonardo da Vinci popsal Architonnerre, parní dělo.[2]
- 1551Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf popisuje a parní turbína - jako zařízení pro otáčení plivat. : [3]
- 1601Giovanni Battista della Porta provádí experimenty s použitím páry k vytvoření tlaku nebo vakua a vytváří jednoduché fontány podobné a cedník.[4] :
- 1606Jerónimo de Ayanz y Beaumont dostává patent na parní zařízení pro čerpání vody z dolů. :
- 1615Salomon de Caus, který byl inženýrem a architektem pod Louis XIII, vydává knihu zobrazující zařízení podobné zařízení Porta.[5] :
- 1629Giovanni Branca navrhuje použití páry turbína zařízení podobné tomu, které popsal Taqi al-Din, ale které je určeno k pohonu řady tloučků pracujících v minomatech.[5] :
- 1630David Ramsay je udělen patent na různé parní aplikace, ačkoli není uveden žádný popis a patent také pokrývá řadu nesouvisejících vynálezů. Odkazuje na „hasičské auto“ a tento termín se používá mnoho let. :
Vývoj praktického parního stroje
- 1663Edward Somerset, 2. markýz z Worcesteru, vydává výběr svých vynálezů. Jedním z nich je nový druh parního čerpadla, v podstatě dvě zařízení jako de Caus ', ale připojený k jednomu kotli. Klíčovým vynálezem je přidání chlazení kolem nádob k vynucení kondenzace páry. Tím se vytvoří částečné vakuum uvnitř komor, které se používá k nasávání objemu vody do nádob trubkou, čímž se vytvoří čerpadlo. Postavil jeden z velmi velkých rozměrů do boku Hrad Raglan, zřejmě první „průmyslový“ parní stroj.[6] Má v plánu postavit je pro těžbu, ale než založí svou společnost, zemře. :
- 1680Christiaan Huygens vydává monografie popisující a střelný prach motor, který pohání píst. Je historicky pozoruhodný jako první známý popis pístového motoru.[7] :
- 1698Thomas Savery zavádí parní čerpadlo, které nazývá Miner's Friend.[8] Je to téměř jistě přímá kopie Somersetova designu. Jedno klíčové vylepšení je přidáno později a nahrazuje proud studené vody na vnější straně válce postřikem přímo uvnitř. Je vyrobeno malé množství jeho čerpadel, většinou experimentální povahy, ale jako každý systém založený na sání, který zvedá vodu, mají maximální výšku 32 stop (a obvykle mnohem méně). Aby to bylo praktické, jeho konstrukce může také použít tlak další páry k vytlačování vody z horní části válce, což umožňuje, aby byla čerpadla „naskládána“, ale mnoho majitelů dolů se obávalo vysokého rizika výbuchu a vyhlo se tuto možnost. (Savery motory byly znovu zavedeny v 80. letech 20. století k recirkulaci vody na vodní kola pohánějící textilní továrny, zejména v období sucha). :
- C. 1705Thomas Newcomen rozvíjí atmosférický motor, který na rozdíl od čerpadla Savery využívá píst ve válci; vakuum táhne píst dolů ke spodní části válce, když je do něj vstřikována voda.[9] Motor umožnil velké zvýšení výšky čerpání a vypouštění hlubších dolů, než je to možné, při použití vakua k vytahování vody nahoru. Savery je držitelem patentu pokrývajícího všechny představy využití parní energie, takže Newcomen a jeho partner John Calley přesvědčit Saveryho, aby s nimi spojil své síly a využil jejich vynález až do vypršení platnosti patentu v roce 1733. :
- 1707Denis Papin publikuje studii o parní energii, včetně řady nápadů. Jeden používá motor podobný Saverymu, aby zvedl vodu na a vodní kolo pro rotační sílu. Studie rovněž navrhuje nahradit vodu Saveryho motoru pístem, který je po kondenzaci páry uvnitř natahován vakuem ve válci, ale nebyl schopen sestavit zařízení. :
- 1718Jean Desaguliers představuje vylepšenou verzi motoru Savery, který zahrnuje pojistné ventily a dvoucestný ventil, který ovládá páru i studenou vodu (na rozdíl od dvou samostatných ventilů). Není komerčně zaměstnán. :
The Newcomen Engine: Parní energie v praxi
- 1712Newcomen nainstaluje svůj první komerční engine.[10] :
- 1713Humphrey Potter, chlapec pověřený provozováním motoru Newcomen, instaluje jednoduchý systém pro automatické otevírání a zavírání ovládacích ventilů. Motor nyní může běžet rychlostí 15 zdvihů za minutu s malou prací kromě vypalování kotle. :
- 1718Henry Beighton představuje vylepšenou a mnohem spolehlivější verzi Potterova operačního systému. :
- 1720Leupold navrhne motor založený na expanzi, kterou přisuzuje Papinovi, ve kterém dva válce střídavě přijímají páru a poté odvádějí do atmosféry. I když je to pravděpodobně užitečný design, zdá se, že žádný nebyl postaven. :
- 1733Patent Newcomenu vyprší. Do této doby bylo vyrobeno asi 100 motorů Newcomen. Během příštích 50 let budou motory instalovány v dolech a kovových dolech po celé Anglii, zejména v Cornwall, a také se používají pro zásobování vodou v městských oblastech a čerpání vody přes vodní kola, zejména v železárnách. :
- 1755Josiah Hornblower instaluje první komerční motor Newcomen v USA na Měděný důl Schuyler v tom, co je teď North Arlington v Bergen County, New Jersey pomocí dílů dovezených ze Spojeného království. :
- 1769John Smeaton experimentuje s motory Newcomen a také začíná stavět vylepšené motory s mnohem delším zdvihem pístu než předchozí praxe. Pozdější motory, které označovaly pravděpodobně nejvyšší bod konstrukce motoru Newcomen, poskytují až 80 koňských sil (kolem 60 kW). :
- 1775K tomuto datu bylo ve Velké Británii postaveno asi 600 motorů Newcomen. :
- 1779Klika nejprve přitáhla James Pickard k motoru Newcomen, produkující rotační pohyb. Pickard si to patentuje následující rok, ale patent je nevymahatelný. :
- 1780Newcomen motory jsou i nadále vyráběny ve velkém počtu (asi tisíc mezi 1775 a 1800), zejména pro doly, ale stále častěji v mlýnech a továrnách. Mnoho z nich má wattové kondenzátory přidané po vypršení platnosti patentu (viz níže). Několik desítek se zlepšilo Savery motory jsou také postaveny. :
Wattův motor
- 1765James Watt vynalezl samostatný kondenzátor, jehož klíčem je přemístění vodního paprsku (který kondenzuje páru a vytváří vakuum v motoru Newcomen) uvnitř další válcové nádoby menší velikosti uzavřené ve vodní lázni; stále teplý kondenzát je poté odsáván do horké studny pomocí sacího čerpadla, které umožňuje návrat předehřáté vody do kotle. To výrazně zvyšuje tepelnou účinnost tím, že zajišťuje, že hlavní válec může být neustále udržován v teple, na rozdíl od motorů Newcomen, kde sprej s kondenzující vodou chladil válec při každém zdvihu. Watt také utěsňuje horní část válce, takže pára při tlaku nepatrně nad atmosférickým tlakem může působit na horní část pístu proti vakuu vytvořenému pod ním. :
- 1765Matthew Boulton otevře Manufaktura Soho inženýrské práce v Handsworth. :
- 1765Ivan Polzunov staví dvouválcový motor Newcomen pro pohon ventilace min Barnaul, Rusko. Zahrnuje automatizovaný systém pro regulaci hladiny vody v kotli. :
- 1769James Watt je udělen patent na jeho vylepšený design. Není schopen najít někoho, kdo by přesně vyvrtal válec, a je nucen použít kovaný válec. Motor fungoval špatně kvůli válci, který byl mimo kruh, což umožňovalo únik kolem pístu. Zvýšení efektivity je však pro Watta a jeho partnera dostatečné Matthew Boulton licencovat design na základě ročních úspor uhlí, na rozdíl od fixního poplatku. Wattovi by trvalo celkem deset let, než sehnal přesně znuděný válec.[11] :
- 1774John Wilkinson vynalezl vyvrtávací stroj schopný vyvrtávat přesné válce. Vyvrtávací tyč zcela prochází válcem a je na rozdíl od dřívějších konzolových vyvrtávacích nástrojů nesena na obou koncích.[11] Boulton v roce 1776 píše, že „pan Wilkinson nás téměř bez chyby znudil několik válců; průměr 50 palců, který jsme umístili v Tiptonu, se v žádném případě nemýlí na tloušťce starého šilinku“.[11] :
- 1775Watt a Boulton vstupují do formálního partnerství. Wattův patent je prodloužen zákonem parlamentu na 25 let do roku 1800. :
- 1776Byl vyroben první komerční motor Boulton a Watt. V této fázi a do roku 1795 poskytoval B&W pouze návrhy a plány, nejkomplikovanější části motoru a podporu s montáží na místě. :
- 1781Jonathan Hornblower patentovat dvouválcový "sloučenina "motor, ve kterém pára tlačí na jeden píst (na rozdíl od tažení pomocí vakua jako v předchozích provedeních), a když dosáhne konce svého zdvihu, je převedena do druhého válce, který jako normální" odvádí do kondenzátoru. " design je efektivnější než Wattovy jednočinné designy, ale dostatečně podobný jeho dvojčinnému systému Boulton a Watt mohou v roce 1799 soud zrušit patent. :
- 1782První rotační motor Watt pohánějící setrvačník pomocí sluneční a planetové kolo spíše než klikou, čímž se vyhnete James Pickard patent. Watt zajišťuje další patenty v letošním roce a 1784. :
- 1783Watt staví svůj první „dvojčinný“ motor, který připouští páru tak, aby střídavě působil na jednu stranu pístu a poté na druhou, a zavedení jeho paralelní pohyb vazba umožňuje přenášet sílu pohybu pístu na paprsek na oba tahy. Tato změna umožňuje použití setrvačníku dodávajícího stabilní rotační pohyb řízený a guvernér, což umožňuje motoru pohánět stroje v aplikacích, které nejsou kritické pro rychlost, jako je frézování, pivovary a další zpracovatelský průmysl. Protože samotný odstředivý regulátor měl špatnou odezvu na změny zatížení, Wattův motor nebyl vhodný pro předení bavlny. :
- 1784William Murdoch předvádí model parní vozík pracuje na „silné páře“. Od patentu jeho vynálezu ho odrazuje jeho zaměstnavatel James Watt. :
- 1788Watt vyrábí první parní stroj, který používá a odstředivý regulátor pro továrnu Boulton & Watt Soho.[12] :
- 1790Nathan Read vynalezl trubkový kotel a vylepšený válec, který navrhl vysokotlaký parní stroj. :
- 1791Edward Bull provede zdánlivě zjevnou konstrukční změnu obrácením parního stroje přímo nad důlními čerpadly, čímž eliminuje velký paprsek používaný od návrhů Newcomenu. Asi 10 z jeho motorů je vyrobeno v Cornwallu. :
- 1795Boulton a Watt otevírají své Slévárna Soho, pro výrobu parních strojů :
- 1799Richard Trevithick staví svůj první vysokotlaký motor v Plechový důl Dolcoath v Cornwallu. :
- 1800Wattův patent vyprší. Do této doby asi 450 W motorů (celkem 7500 k)[13] a ve Velké Británii bylo vyrobeno více než 1500 motorů Newcomen. :
Zlepšení výkonu
- 1801Richard Trevithick staví a provozuje silniční motor Camborne. :
- 1801Oliver Evans staví svůj první vysokotlaký parní stroj v USA (str. 1804) : [14][15]
- 1804Richard Trevithick staví a provozuje jednoválcový setrvačník lokomotiva na 9 mil tramvají Pen-y-Darran. Kvůli zlomení desky je motor instalován v Dowlais pro stacionární použití. : [16]
- 1804John Steel staví lokomotivu podle Trevithickova modelu v Gateshead pro pana Smitha. To je prokázáno Christopher Blackett kdo to odmítá z důvodu nadváhy. :
- 1804Arthur Woolf znovu zavádí vzory dvouválců Hornblower nyní, když Wattovým patentům vypršela platnost. Pokračuje konstrukcí řady příkladů až s devíti válci, protože tlak kotle se zvyšuje díky lepší výrobě a materiálům. :
- 1808Christopher Blackett relé sledovat na Wylam Důl. :
- 1808Richard Trevithick předvádí cestujícího přepravujícího železnici se svým "parním cirkusem" (pomocí lokomotivy Chyť mě, kdo může na kruhové dráze) v Londýně. :
- 1811Blackett zaměstnává Thomas Waters postavit novou lokomotivu setrvačníku. :
- 1811Blackett instruuje Timothy Hackworth postavit ručně zalomený podvozek, aby prokázal proveditelnost hladké kolejnice pro trakci. :
- 1811Druhá lokomotiva Wylam postavená vývojovým týmem společnosti Blackett složená z Timothy Hackworth, William Hedley, a Jonathan Foster. :
- 1812Blenkinsop vyvíjí regálový železniční systém ve spolupráci s Matthew Murray of Leeds Round Foundry - kotel s jedním kouřovodem; vertikální válce zapuštěné do kotle. :
- 1813Postavena třetí lokomotiva Wylam s 8 koly pro rozložení zatížení nápravy. :
- 1815George Stephenson staví Blücher - podobný modelu Blenkinsop. :
- 1825Robert Stephenson & Co. stavět Pohyb pro Stockton a Darlington železnice. :
- 1827Timothy Hackworth staví vysoce efektivně Royal George s centrálně umístěným odpalovací trubka v komíně pro Stockton a Darlingtonskou železnici. :
- 1829Robert Stephenson & Co. úspěšně soutěží na Rainhill Trials s Raketa proti Hackworth Sans Pareil a Braithwaite a Ericsson Novinka. :
- 1830Stephensonian konfigurace lokomotivy se objeví u Stephensona Planeta zadejte spolu s Edward Bury je Liverpool - vodorovné válce umístěné pod kouřovou komorou; pohon zadních klikových rámů. Liverpool Manchester Line začíná bouřlivým ohlasem :
- 1849George Henry Corliss vyvíjí a prodává Parní stroj typu Corliss, čtyřventilový protiproudý motor se samostatnými vstupními a výstupními ventily páry. Vypínací ventil mechanismy zajišťují ostré uzavření páry během příjmu. Regulátor se používá k ovládání vypnutí místo škrticí klapky. Účinnost motorů Corliss výrazně převyšuje ostatní motory té doby a jsou rychle přijímány ve stacionárních službách v celém průmyslu. Motor Corliss má lepší odezvu na změny v zatížení a běží konstantní rychlostí, takže je vhodný pro aplikace, jako je otáčení nití. : [14][17]
- 1854John Ramsbottom zveřejňuje zprávu o svém použití nadměrně rozdělených ocelových pístních kroužků, které udržují utěsnění vnějším napětím pružiny na stěně válce. To umožňuje mnohem lepší utěsnění (ve srovnání s dřívějšími bavlněnými těsněními), což vede k výrazně vyšším systémovým tlakům, než dojde k „vyfukování“. :
- 1862Allenův parní stroj (později nazývaný Porter-Allen) je vystaven na londýnské výstavě. Je precizně navržen a vyvážen, což umožňuje pracovat třikrát až pětkrát rychleji než ostatní stojící motory. Krátký zdvih a vysoká rychlost minimalizují kondenzaci ve válci, což výrazně zvyšuje účinnost. Vysoká rychlost umožňuje přímé spojení nebo použití kladek a řemenů se sníženou velikostí. : [18]
- 1862Indikátor parního stroje je vystaven na londýnské výstavě. Indikátor parního stroje vyvinutý pro Charlese Portera Charlesem Richardem sleduje na papíře tlak ve válci po celý cyklus, který lze použít k odhalení různých problémů a optimalizaci účinnosti. : [14][19] Dřívější verze indikátoru parního stroje byly používány do roku 1851, i když relativně neznámé.[20]
- 1865Auguste Mouchout vynalézá první zařízení pro převod solární energie na mechanickou parní energii pomocí kotle naplněného vodou uzavřenou ve skle, který by se dal na slunce vařit vodu. :
- 1867Stephen Wilcox a jeho partner George Herman Babcock patentovat "Nevýbušný kotel Babcock & Wilcox", který využívá vodu uvnitř klastrů potrubí k výrobě páry, obvykle s vyšším tlakem a efektivněji než typické kotle "firetube" té doby. Babcock & Wilcox -typy kotlů se stávají populární v nových instalacích. :
- 1881Alexander C. Kirk navrhuje první praktický trojnásobná expanze motor, který byl nainstalován v SS Aberdeen. : [21]
- 1884Charles Algernon Parsons rozvíjí parní turbína. Turbíny, které se používaly na počátku výroby elektřiny a poháněly lodě, byly lopatkové kotouče, které vytvářely rotační pohyb, když jimi procházela vysokotlaká pára. Účinnost velkých parních turbín byla podstatně lepší než nejlepší složené motory, a zároveň je mnohem jednodušší, spolehlivější, menší a lehčí současně. Parní turbíny by nakonec nahradily pístové motory pro většinu výroby energie. :
- 1893Nikola Tesla patentuje parní pohon oscilační elektromechanický generátor. Tesla doufal, že při výrobě elektrického proudu bude konkurenceschopný s parními turbínami, ale mimo své laboratorní experimenty nikdy nenašel využití. :
- 1897Stanley Brothers začínají prodávat lehké parní vozy, kterých se vyrobí přes 200. :
- 1899Locomobile Company zahajuje výrobu prvních sériových automobilů poháněných parou po zakoupení výrobních práv od Stanley Brothers. :
- 1902Společnost Stanley Motor Carriage Company zahajuje výrobu Stanley parník, nejoblíbenější sériové auto na parní pohon. :
- 1903Commonwealth Edison Stanice Fisk se otevírá v Chicagu s použitím 32 Babcock & Wilcox několik kotlů GE Curtisovy turbíny, každý s výkonem 5 000 a 9 000 kilowattů, největší turbogenerátory na světě v té době. Téměř veškerá výroba elektrické energie, od doby stanice Fisk až po současnost, je založena na parních turbogenerátorech. :
- 1913Nikola Tesla patenty a bezlistová parní turbína který využívá efekt mezní vrstvy. Tento design nebyl nikdy komerčně používán kvůli jeho nízké účinnosti.[22] :
- 1923Alan Arnold Griffith publikuje Aerodynamická teorie designu turbín, popisující způsob, jak dramaticky zlepšit účinnost všech turbín. Kromě zvýšení hospodárnosti novějších elektráren poskytuje také dostatečnou účinnost pro stavbu tryskový motor. :
- 1933George a William Besler ze Spojených států jsou první piloti (a doposud pouze piloti), kteří úspěšně létali na parní energii 12. dubna 1933 s přestavěným Travel Air 2000 dvojplošník, s použitím 90 ° V-twin složený motor jejich vlastního designu. : [23][24]
- 200925. srpna 2009 se tým Inspirace týmu Výzva britského parního vozu překonal dlouholetý rekord pro parní vozidlo nastavený a Stanley parník v roce 1906 vytvořil nový rychlostní rekord 225,055 km / h na měřenou míli při Edwards Air Force Base, v Poušť Mojave z Kalifornie.[25][26] :
- 200926. srpna 2009 překonal tým Team Inspiration druhý rekord vytvořením nového rychlostního rekordu 238 679 km / h na měřeném kilometru.[26] :
Viz také
- Parní motor
- Parní energie během průmyslové revoluce
- Námořní časová osa
- Časová osa technologie tepelných motorů
Poznámky
- ^ Vilém z Malmesbury. William of Malmesbury's Chronicle of the Kings of England: Od nejranějšího období do vlády krále Štěpána. p. 176.
- ^ „Nejlepší komentáře - parní vydání“. Denně Kos. Citováno 2019-05-05.
- ^ „Historie vědy a techniky v islámu“. www.history-science-technology.com. Citováno 2019-05-05.
- ^ Thurston, str
- ^ A b Thurston, str
- ^ Thurston, Robert (1878). „Historie růstu parního stroje“. New York, New York: D. Appleton and Company: 19–24. Citovat deník vyžaduje
| deník =
(Pomoc) - ^ Thurston, str
- ^ Thurston, str. 31-41
- ^ Thurston, ch 2
- ^ Hulse David K: „Časný vývoj parního stroje“; TEE Publishing, Leamington Spa, UK, ISBN, 85761 107 1
- ^ A b C Roe, Joseph Wickham (1916), English and American Tool Builders, New Haven, Connecticut: Yale University Press, LCCN 16011753. Dotisk McGraw-Hill, New York a Londýn, 1926 (LCCN 27-24075 ); a Lindsay Publications, Inc., Bradley, Illinois, (ISBN 978-0-917914-73-7).
- ^ Motor „Lap“; část sbírky v Science Museum v Londýně.
- ^ Musson; Robinson (1969). Věda a technika v průmyslové revoluci. University of Toronto Press. p.72.
- ^ A b C Thomson, Ross (2009). Struktury změn v mechanické době: Technologický vynález ve Spojených státech 1790-1865. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press. str.34. ISBN 978-0-8018-9141-0.
- ^ Cowan, Ruth Schwartz (1997). Sociální historie americké technologie. New York: Oxford University Press. p. 74. ISBN 0-19-504606-4.
- ^ Young, Robert: „Timothy Hackworth a lokomotiva“; Book Guild Ltd, Lewes, UK (2000) (dotisk z roku 1923 ed.)
- ^ Benett, Stuart (1986). Historie řídicí techniky 1800-1930. Instituce inženýrství a technologie. ISBN 978-0-86341-047-5.
- ^ Hunter, Louis C. (1985). Historie průmyslové síly ve Spojených státech, 1730-1930, roč. 2: Parní výkon. Charolttesville: University Press of Virginia.
- ^ Walter, John (2008). "Indikátor motoru" (PDF). str. xxv – xxvi. Archivovány od originál (PDF) dne 10.03.2012.
- ^ Hunter, Louis C .; Bryant, Lynwood (1991). Historie průmyslové síly ve Spojených státech, 1730-1930, roč. 3: Přenos síly. Cambridge, Massachusetts, Londýn: MIT Press. p.123. ISBN 0-262-08198-9.
- ^ Day, Lance a McNeil, Ian (redaktoři) 2013, Biografický slovník dějin technologie Routledge, ISBN 0-203-02829-5 (Str. 694)
- ^ McNeil, Ian (1990). Encyclopedia of the History of Technology. London: Routledge. ISBN 0-415-14792-1.
- ^ „První letadlo poháněné parou na světě“ Populární věda, Červenec 1933, podrobný článek s výkresy
- ^ George & William Besler (29. dubna 2011). Parní letadlo Besler (Youtube). https://www.youtube.com/watch?v=nw6NFmcnW-8: Bomberguy.CS1 maint: umístění (odkaz)
- ^ „Britský tým překonal rekord v parních automobilech“. BBC novinky. 2009-08-25. Citováno 2009-09-19.
- ^ A b „Britský parní vůz, oficiální držitel rekordu rychlosti v zemi“. Výzva britského parního vozu. Archivovány od originál dne 15. 3. 2010. Citováno 2019-05-04.