- •История теплоэнергетики
- •Содержание
- •История теплоэнергетики
- •Лекция 1. Тема: Энергия и энергетика
- •Виды энергии и развитие человеческого общества
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 2 Тема: Количественные показатели энергетики
- •Естественные ресурсы
- •Предпосылки развития гидроэнергетики
- •Водяные колеса
- •Гидравлический двигатель
- •Гидроэнергетика и теплоэнергетика
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 3, 4.
- •Тема: Предпосылки возникновения теплоэнергетики
- •Источники тепловой энергии
- •Процесс перехода от гидроэнергетики к теплоэнергетики
- •Начальный период развития теплового двигателя
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 5, 6 Тема: Цикл парового двигателя Папена Этап отделения теплового двигателя от рабочей машины
- •Лекция 7,8. Тема: Появление универсального парового двигателя Революция в промышленности в середине XVIII в. Первые практические действующие универсальные паровые машины
- •Специализация паросиловых установок и дальнейшее развитие паровых машин
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 9. Тема: Паровой котел
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 10. Тема: Возникновение парового транспорта
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 11. Тема: Двигатели внутреннего сгорания
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 12. Тема: Паровая турбина
- •Газовая турбина
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 13,14. Тема: Тепловые машины и их влияние на окружающую среду
- •Развитие первичной энергетики в связи с электрификацией
- •Вопросы для самопроверки Лекция 15. Тема: Развитие котлостроения
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 16. Тема: Развитие паровых турбин
- •Развитие гидравлических турбин
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 17,18. Тема: Развитие тепловых электростанций
- •Развитие гидроэлектростанций
- •Вопросы для самопроверки
- •Темы для рефератов
- •Литература
Вопросы для самопроверки
1) Какие энергоресурсы называются возобновляющимися? Перечислите их в порядке значимости в современном энергобалансе.
2) Какие энергоресурсы называются не возобновляющимися? Перечислите их в порядке значимости в современном энергобалансе.
3) Какую первичную энергию традиционно получают при преобразовании не возобновляющихся энергоресурсов?
4) Какой закон лежит в основе преобразования одного вида энергии в другой?
5) Что понимают под энергетикой?
6) Что такое энергетическая техника?
Лекция 3, 4.
Тема: Предпосылки возникновения теплоэнергетики
Источники тепловой энергии
Процесс перехода от гидроэнергетики к теплоэнергетики
В любом двигателе нужно различать:
- его независимость от местных условий;
- степень его возможной применимости для разнообразных нужд промышленности.
Двигатель, отвечающий этим требованиям, называется универсальным.
Водяное колесо не отвечает первому требованию. Решение первого требования во многом и определило поиски источника энергии. Вопрос об универсальности пока не ставился.
Практика эксплуатации водоподъемных установок показала, что всасыванием поднять воду выше определенной высоты нельзя. Объяснение этому было дано в 1643 году Э.Торичелли, установившем величину атмосферного давления. Само открытие атмосферного давления натолкнуло ученых и изобретателей на огромную силу атмосферного давления, которая была вокруг и могла быть использована.
Третьей предпосылкой было изучение свойств водяного пара. Практически еще до н.э. люди знали об упругих свойствах пара, полученного при кипячении воды в закрытом объеме. Правда, знания о свойствах водяного пара не отличались точностью: еще в XVIII веке многие ученые считали пар воздухом, выделяющимся из воды при ее нагревании [3].
Источник тепловой энергии – топливо – имел по сравнению с другими источниками, известными в то время, самую высокую энергоемкость. Поэтому поиски нового двигателя неизбежно приводили к тепловому двигателю.
Весь процесс перехода от гидроэнергетики к теплоэнергетике можно разбить на три этапа:
- двигатель неотделим от исполнительного механизма;
- двигатель обособляется конструктивно;
- двигатель становится универсальным.
Начальный период развития теплового двигателя
Ранние попытки создания теплового двигателя как двигателя, не зависящего от местных условий, были связаны с решением задачи водоподъема. Фактически первые паровые машины использовались для подъема воды из шахт.
Первым последовательность процессов термодинамического цикла парового двигателя описал француз Папен. В машине Папена все основные процессы (образование пара, превращение тепловой энергии в механическую и конденсация пара) протекали в одном агрегате – цилиндре с поршнем. Основными этапами развития парового двигателя явились отделение цилиндра сначала от котла, а потом от конденсатора.
Первой паровой машиной можно считать паровой водоподъемник англичанина Т. Севери, запатентованный в 1698 году. В этой машине двигатель был конструктивно неотделим от потребителя энергии, но сам двигатель был уже отделен от котла. На работу водоподъема затрачивалось 0,5 % теплоты, заключенной в топливе.
Второй этап становления теплового двигателя можно считать этапом отделения теплового двигателя от рабочей машины. Немалая заслуга в этом принадлежит ученым и изобретателям: Папену (Франция), Лейбницу (Германия), Гюйгейнсу и Готфейлю (Голландия) и т.д. Усовершенствованной установкой Севери можно считать двигатель Ньюкомена-Коули. В этой установке двигатель был отделен от насоса, что давало возможность изменять соотношения диаметров поршней и получать высокое давление в насосе при низком давлении в двигателе, а следовательно, поднимать воду с больших глубин при низком давлении пара в котле.
Паровые двигатели на первых этапах развития хоть и имели независимость от местных условий, но в то же время отличались прерывистостью в работе.
Применять эти двигатели для привода промышленных установок было еще рано. Попытки применения паровых машин для перевозки крупных артиллерийских орудий были сделаны во Франции в 1769 году Жозефом Кюньо [2].
Проблема непрерывности передачи работы нашла свое практическое решение путем объединения (суммированием) работы нескольких полостей поршневого парового двигателя.