भाप इंजन तंत्र। आधुनिक भाप इंजन

भाप का इंजन

निर्माण कठिनाई: ★★★★☆

उत्पादन समय: एक दिन

हाथ में सामग्री: 80%

इस लेख में मैं आपको बताऊंगा कि अपने हाथों से भाप का इंजन कैसे बनाया जाता है। इंजन छोटा होगा, स्पूल के साथ सिंगल-पिस्टन। एक छोटे जनरेटर के रोटर को घुमाने और लंबी पैदल यात्रा के दौरान इस इंजन को बिजली के स्वायत्त स्रोत के रूप में उपयोग करने के लिए शक्ति काफी है।

• टेलीस्कोपिक एंटीना (एक पुराने टीवी या रेडियो से हटाया जा सकता है), सबसे मोटी ट्यूब का व्यास कम से कम 8 मिमी . होना चाहिए
• पिस्टन जोड़ी (नलसाजी की दुकान) के लिए छोटी ट्यूब।
• लगभग 1.5 मिमी व्यास वाले तांबे के तार (ट्रांसफॉर्मर कॉइल या रेडियो शॉप में पाए जा सकते हैं)।
• बोल्ट, नट, स्क्रू
• सीसा (मछली पकड़ने की दुकान में या किसी पुराने में पाया जाता है) कार बैटरी) चक्का को ढालना आवश्यक है। मुझे एक तैयार चक्का मिला, लेकिन यह आइटम आपके काम आ सकता है।
• लकड़ी की पट्टियाँ।
• साइकिल के पहियों के लिए प्रवक्ता
• स्टैंड (मेरे मामले में, 5 मिमी मोटी टेक्स्टोलाइट की शीट से, लेकिन प्लाईवुड भी उपयुक्त है)।
• लकड़ी के ब्लॉक (बोर्ड के टुकड़े)
• जैतून का जार
• एक ट्यूब

• सुपरग्लू, कोल्ड वेल्डिंग, एपॉक्सी राल (निर्माण बाजार)।
• कस्र्न पत्थर
• छेद करना
• सोल्डरिंग आयरन
• लोहा काटने की आरी

भाप का इंजन कैसे बनाते हैं




इंजन आरेख






सिलेंडर और स्पूल ट्यूब।

एंटीना से 3 टुकड़े काटें:
? पहला टुकड़ा 38 मिमी लंबा और 8 मिमी व्यास (सिलेंडर ही) है।
? दूसरा टुकड़ा 30 मिमी लंबा और 4 मिमी व्यास का है।
? तीसरा 6 मिमी लंबा और 4 मिमी व्यास का है।




ट्यूब नंबर 2 लें और उसमें बीच में 4 मिमी के व्यास के साथ एक छेद करें। ट्यूब नंबर 3 लें और इसे ट्यूब नंबर 2 के लंबवत गोंद दें, सुपरग्लू सूखने के बाद, सब कुछ कोल्ड वेल्डिंग (उदाहरण के लिए, POXIPOL) से ढक दें।




हम टुकड़े नंबर 3 (व्यास - ट्यूब नंबर 1 से थोड़ा अधिक) के बीच में एक छेद के साथ एक गोल लोहे के वॉशर को जकड़ते हैं, सुखाने के बाद, हम इसे ठंडे वेल्डिंग के साथ मजबूत करते हैं।


इसके अलावा, हम बेहतर जकड़न के लिए सभी सीमों को एपॉक्सी राल के साथ कवर करते हैं।

कनेक्टिंग रॉड के साथ पिस्टन कैसे बनाएं

हम 7 मिमी के व्यास के साथ एक बोल्ट (1) लेते हैं और इसे एक शिकंजा में जकड़ते हैं। हम तांबे के तार (2) को इसके चारों ओर लगभग 6 मोड़ों तक घुमाना शुरू करते हैं। हम प्रत्येक मोड़ को सुपरग्लू के साथ कोट करते हैं। हमने बोल्ट के अतिरिक्त सिरों को काट दिया।




हम तार को एपॉक्सी के साथ कवर करते हैं। सुखाने के बाद, हम पिस्टन को सिलेंडर के नीचे सैंडपेपर के साथ समायोजित करते हैं ताकि यह बिना हवा के वहां स्वतंत्र रूप से चले।




एल्यूमीनियम की एक शीट से हम 4 मिमी लंबी और 19 मिमी लंबी पट्टी बनाते हैं। हम इसे अक्षर P(3) का आकार देते हैं।




हम दोनों सिरों पर 2 मिमी के व्यास के साथ छेद (4) ड्रिल करते हैं ताकि बुनाई सुई का एक टुकड़ा डाला जा सके। यू-आकार के हिस्से के किनारे 7x5x7 मिमी होने चाहिए। हम इसे पिस्टन को उस तरफ से गोंद करते हैं जो 5 मिमी है।





हम साइकिल की बुनाई की सुई से एक कनेक्टिंग रॉड (5) बनाते हैं। 3 मिमी के व्यास और लंबाई के साथ एंटीना से ट्यूबों (6) के दो छोटे टुकड़ों पर प्रवक्ता के दोनों सिरों को गोंद करें। कनेक्टिंग रॉड के केंद्रों के बीच की दूरी 50 मिमी है। अगला, हम कनेक्टिंग रॉड को एक छोर से यू-आकार के हिस्से में डालते हैं और इसे एक बुनाई सुई के साथ ठीक करते हैं।


हम बुनाई की सुई को दोनों सिरों पर चिपकाते हैं ताकि वह बाहर न गिरे।






त्रिभुज कनेक्टिंग रॉड

त्रिभुज कनेक्टिंग रॉड इसी तरह से बनाई गई है, केवल एक तरफ एक बुनाई सुई का एक टुकड़ा होगा, और दूसरी तरफ एक ट्यूब होगी। कनेक्टिंग रॉड की लंबाई 75 मिमी।







त्रिभुज और स्पूल


धातु की एक शीट से एक त्रिकोण काट लें और उसमें 3 छेद ड्रिल करें।
स्पूल। स्पूल पिस्टन 3.5 मिमी लंबा है और स्पूल ट्यूब पर स्वतंत्र रूप से चलना चाहिए। तने की लंबाई आपके चक्का के आकार पर निर्भर करती है।






पिस्टन रॉड क्रैंक 8 मिमी और स्पूल क्रैंक 4 मिमी होना चाहिए।


• पानी से भाप बनाने का पात्र

  
  स्टीम बॉयलर एक सीलबंद ढक्कन के साथ जैतून का जार होगा। मैंने एक अखरोट को भी मिलाया ताकि उसमें से पानी डाला जा सके और बोल्ट से कसकर कस दिया जा सके। मैंने ट्यूब को ढक्कन में भी मिलाया।
  यहाँ एक तस्वीर है:
  

  

  
  

  इंजन असेंबली की तस्वीर

  
  

  हम इंजन को लकड़ी के प्लेटफॉर्म पर इकट्ठा करते हैं, प्रत्येक तत्व को एक समर्थन पर रखते हैं

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

  भाप इंजन वीडियो

  
  
  
  

• संस्करण 2.0

  
  इंजन का कॉस्मेटिक संशोधन। टैंक के पास अब अपना स्वयं का लकड़ी का प्लेटफॉर्म और सूखे ईंधन की गोली के लिए एक तश्तरी है। सभी विवरणों को सुंदर रंगों में चित्रित किया गया है। वैसे, गर्मी स्रोत के रूप में होममेड का उपयोग करना सबसे अच्छा है

स्टीम इंजन का उपयोग पंपिंग स्टेशनों, लोकोमोटिव, स्टीम जहाजों, ट्रैक्टरों, स्टीम कारों और अन्य में ड्राइविंग इंजन के रूप में किया जाता था। वाहनओह। भाप इंजनों ने उद्यमों में मशीनों के व्यापक व्यावसायिक उपयोग में योगदान दिया और 18वीं शताब्दी की औद्योगिक क्रांति के ऊर्जा आधार थे। स्टीम इंजन को बाद में आंतरिक दहन इंजन, स्टीम टर्बाइन, इलेक्ट्रिक मोटर्स और परमाणु रिएक्टरों द्वारा हटा दिया गया, जो अधिक कुशल हैं।

कार्रवाई में भाप इंजन

आविष्कार और विकास

भाप द्वारा संचालित पहला ज्ञात उपकरण पहली शताब्दी में अलेक्जेंड्रिया के हेरॉन द्वारा वर्णित किया गया था, तथाकथित "हेरॉन बाथ" या "एओलिपिल"। गेंद पर लगे नोजल से स्पर्शरेखा से निकलने वाली भाप ने गेंद को घुमाया। यह माना जाता है कि रोमन शासन की अवधि के दौरान भाप के यांत्रिक गति में परिवर्तन को मिस्र में जाना जाता था और इसका उपयोग सरल उपकरणों में किया जाता था।

पहला औद्योगिक इंजन

वर्णित उपकरणों में से कोई भी वास्तव में उपयोगी समस्याओं को हल करने के साधन के रूप में उपयोग नहीं किया गया है। उत्पादन में इस्तेमाल किया जाने वाला पहला स्टीम इंजन "फायर इंजन" था, जिसे 1698 में अंग्रेजी सैन्य इंजीनियर थॉमस सेवरी द्वारा डिजाइन किया गया था। सेवरी को 1698 में अपने डिवाइस के लिए एक पेटेंट प्राप्त हुआ। यह एक पारस्परिक भाप पंप था, और स्पष्ट रूप से बहुत कुशल नहीं था, क्योंकि भाप की गर्मी हर बार कंटेनर के ठंडा होने पर खो जाती थी, और संचालन में काफी खतरनाक थी, क्योंकि भाप के उच्च दबाव के कारण, टैंक और इंजन पाइपलाइन कभी-कभी फट गया। चूंकि इस उपकरण का उपयोग पानी की चक्की के पहियों को घुमाने और खदानों से पानी निकालने के लिए किया जा सकता है, इसलिए आविष्कारक ने इसे "खनिक का दोस्त" कहा।

तब अंग्रेजी लोहार थॉमस न्यूकोमेन ने 1712 में अपने "वायुमंडलीय इंजन" का प्रदर्शन किया, जो पहला भाप इंजन था जिसके लिए व्यावसायिक मांग हो सकती थी। यह एक बेहतर सेवरी स्टीम इंजन था जिसमें न्यूकॉमन काफी कम हो गया था परिचालन दाबजोड़ा। न्यूकॉमन रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन द्वारा आयोजित पापिन के प्रयोगों के विवरण पर आधारित हो सकता है, जिसके लिए उन्हें समाज के एक सदस्य रॉबर्ट हुक के माध्यम से पहुंच प्राप्त हो सकती है, जिन्होंने पापिन के साथ काम किया था।

न्यूकॉमन स्टीम इंजन का आरेख।
- भाप को बैंगनी, पानी को नीले रंग में दिखाया गया है।
- खुले वाल्व हरे रंग में, बंद वाल्व लाल रंग में दिखाए जाते हैं

न्यूकॉमन इंजन का पहला अनुप्रयोग एक गहरी खदान से पानी पंप करना था। खदान पंप में, घुमाव एक छड़ से जुड़ा था जो खदान में पंप कक्ष में उतरा। थ्रस्ट के पारस्परिक आंदोलनों को पंप के पिस्टन को प्रेषित किया गया, जिससे शीर्ष पर पानी की आपूर्ति हुई। शुरुआती न्यूकॉमन इंजनों के वाल्व हाथ से खोले और बंद किए गए थे। पहला सुधार वाल्वों का स्वचालन था, जो मशीन द्वारा ही संचालित होते थे। किंवदंती बताती है कि यह सुधार 1713 में लड़के हम्फ्री पॉटर द्वारा किया गया था, जिसे वाल्व खोलना और बंद करना था; जब वह इससे थक गया, तो उसने वाल्व के हैंडल को रस्सियों से बांध दिया और बच्चों के साथ खेलने चला गया। 1715 तक, एक लीवर नियंत्रण प्रणाली पहले से ही बनाई गई थी, जो इंजन के तंत्र द्वारा ही संचालित थी।

रूस में पहला दो-सिलेंडर वैक्यूम स्टीम इंजन मैकेनिक आई.आई. पोलज़ुनोव द्वारा 1763 में डिजाइन किया गया था और 1764 में बरनौल कोलिवानो-वोस्करेन्स्की कारखानों में धौंकनी चलाने के लिए बनाया गया था।

हम्फ्री गेन्सबोरो ने 1760 के दशक में एक मॉडल कंडेनसर स्टीम इंजन बनाया था। 1769 में, स्कॉटिश मैकेनिक जेम्स वाट (शायद गेन्सबोरो के विचारों का उपयोग करते हुए) ने न्यूकॉमन वैक्यूम इंजन में पहले महत्वपूर्ण सुधारों का पेटेंट कराया, जिसने इसे और अधिक ईंधन कुशल बना दिया। वाट का योगदान वैक्यूम इंजन के संघनन चरण को एक अलग कक्ष में अलग करना था जबकि पिस्टन और सिलेंडर भाप के तापमान पर थे। वाट ने न्यूकॉमन इंजन में कुछ और महत्वपूर्ण विवरण जोड़े: उन्होंने भाप को बाहर निकालने के लिए सिलेंडर के अंदर एक पिस्टन रखा और पिस्टन के पारस्परिक आंदोलन को ड्राइव व्हील के घूर्णी आंदोलन में बदल दिया।

इन पेटेंटों के आधार पर वाट ने बर्मिंघम में एक भाप इंजन का निर्माण किया। 1782 तक, वाट का भाप इंजन न्यूकॉमन की तुलना में 3 गुना अधिक कुशल था। वाट इंजन की दक्षता में सुधार के कारण उद्योग में भाप की शक्ति का उपयोग हुआ। इसके अलावा, न्यूकॉमन इंजन के विपरीत, वाट इंजन ने घूर्णी गति को प्रसारित करना संभव बना दिया, जबकि भाप इंजन के शुरुआती मॉडल में पिस्टन रॉकर आर्म से जुड़ा था, न कि सीधे कनेक्टिंग रॉड से। इस इंजन में पहले से ही आधुनिक भाप इंजनों की मुख्य विशेषताएं थीं।

दक्षता में और वृद्धि उच्च दबाव वाली भाप (अमेरिकी ओलिवर इवांस और अंग्रेज रिचर्ड ट्रेविथिक) के उपयोग से हुई। आर. ट्रेविथिक ने सफलतापूर्वक उच्च दबाव वाले औद्योगिक सिंगल-स्ट्रोक इंजनों का निर्माण किया, जिन्हें "कोर्निश इंजन" के रूप में जाना जाता है। वे 50 साई, या 345 kPa (3.405 वायुमंडल) पर संचालित होते थे। हालांकि, बढ़ते दबाव के साथ, मशीनों और बॉयलरों में विस्फोट का भी अधिक खतरा था, जिसके कारण शुरू में कई दुर्घटनाएँ हुईं। इस दृष्टिकोण से, उच्च दबाव मशीन का सबसे महत्वपूर्ण तत्व सुरक्षा वाल्व था, जो अतिरिक्त दबाव जारी करता था। विश्वसनीय और सुरक्षित संचालनकेवल अनुभव के संचय और उपकरणों के निर्माण, संचालन और रखरखाव के लिए प्रक्रियाओं के मानकीकरण के साथ शुरू हुआ।

फ्रांसीसी आविष्कारक निकोलस-जोसेफ कुगनॉट ने 1769 में पहले काम करने वाले स्व-चालित भाप वाहन का प्रदर्शन किया: "फार्डियर ए वेपर" (भाप गाड़ी)। शायद उनके आविष्कार को पहला ऑटोमोबाइल माना जा सकता है। स्व-चालित भाप ट्रैक्टर यांत्रिक ऊर्जा के एक मोबाइल स्रोत के रूप में बहुत उपयोगी साबित हुआ जो अन्य कृषि मशीनों: थ्रेशर, प्रेस इत्यादि को गति प्रदान करता है। 1788 में, जॉन फिच द्वारा निर्मित एक स्टीमबोट पहले से ही एक नियमित सेवा का संचालन कर रहा था। फिलाडेल्फिया (पेंसिल्वेनिया) और बर्लिंगटन (न्यूयॉर्क राज्य) के बीच डेलावेयर नदी। उसने 30 यात्रियों को बोर्ड पर उठा लिया और 7-8 मील प्रति घंटे की गति से चला गया। जे. फिच की स्टीमबोट व्यावसायिक रूप से सफल नहीं थी, क्योंकि एक अच्छी भूमिगत सड़क इसके मार्ग के साथ प्रतिस्पर्धा करती थी। 1802 में, स्कॉटिश इंजीनियर विलियम सिमिंगटन ने एक प्रतिस्पर्धी स्टीमबोट का निर्माण किया, और 1807 में, अमेरिकी इंजीनियर रॉबर्ट फुल्टन ने पहली व्यावसायिक रूप से सफल स्टीमबोट को शक्ति देने के लिए एक वाट स्टीम इंजन का उपयोग किया। 21 फरवरी 1804 को, रिचर्ड ट्रेविथिक द्वारा निर्मित पहला स्व-चालित रेलवे स्टीम लोकोमोटिव, साउथ वेल्स के मेरथर टाइडफिल में पेनीडरेन आयरनवर्क्स में प्रदर्शित किया गया था।

पारस्परिक भाप इंजन

एक सीलबंद कक्ष या सिलेंडर में पिस्टन को स्थानांतरित करने के लिए पारस्परिक इंजन भाप शक्ति का उपयोग करते हैं। पिस्टन की पारस्परिक क्रिया को यांत्रिक रूप से पिस्टन पंपों के लिए रैखिक गति में या मशीन टूल्स या वाहन पहियों के घूर्णन भागों को चलाने के लिए रोटरी गति में परिवर्तित किया जा सकता है।

वैक्यूम मशीन

प्रारंभिक भाप इंजनों को पहले "अग्नि इंजन", और "वायुमंडलीय" या "संघनन" वाट इंजन भी कहा जाता था। उन्होंने निर्वात सिद्धांत पर काम किया और इसलिए उन्हें "वैक्यूम इंजन" के रूप में भी जाना जाता है। ऐसी मशीनों ने पिस्टन पंपों को चलाने के लिए काम किया, किसी भी मामले में, इस बात का कोई सबूत नहीं है कि उनका उपयोग अन्य उद्देश्यों के लिए किया गया था। भाप चक्र की शुरुआत में वैक्यूम-प्रकार के भाप इंजन के संचालन के दौरान कम दबावकार्य कक्ष या सिलेंडर में भर्ती कराया जाता है। इनलेट वाल्व फिर बंद हो जाता है और भाप ठंडी और संघनित हो जाती है। न्यूकॉमन इंजन में, ठंडा पानी सीधे सिलेंडर में छिड़का जाता है और कंडेनसेट कंडेनसेट कलेक्टर में निकल जाता है। यह सिलेंडर में एक वैक्यूम बनाता है। सिलेंडर के शीर्ष पर वायुमंडलीय दबाव पिस्टन पर दबाव डालता है, और इसे नीचे ले जाने का कारण बनता है, यानी पावर स्ट्रोक।

मशीन के काम करने वाले सिलेंडर का लगातार ठंडा और गर्म करना बहुत बेकार और अक्षम था, हालांकि, इन भाप इंजनों ने पानी को उनकी उपस्थिति से पहले जितना संभव हो उतना अधिक गहराई से पंप करने की अनुमति दी थी। वर्ष में स्टीम इंजन का एक संस्करण दिखाई दिया, जिसे वाट द्वारा मैथ्यू बोल्टन के सहयोग से बनाया गया था, जिसका मुख्य नवाचार एक विशेष अलग कक्ष (कंडेनसर) में संक्षेपण प्रक्रिया को हटाना था। इस कक्ष को ठंडे पानी के स्नान में रखा गया था और एक वाल्व द्वारा बंद ट्यूब द्वारा सिलेंडर से जुड़ा था। एक विशेष छोटा वैक्यूम पंप (एक घनीभूत पंप का एक प्रोटोटाइप) संक्षेपण कक्ष से जुड़ा हुआ था, जो एक घुमाव हाथ से संचालित होता था और कंडेनसर से कंडेनसेट को हटाने के लिए उपयोग किया जाता था। परिणामी गर्म पानी को एक विशेष पंप (फीड पंप का एक प्रोटोटाइप) द्वारा बॉयलर को वापस आपूर्ति की गई थी। एक अन्य क्रांतिकारी नवाचार कार्यशील सिलेंडर के ऊपरी सिरे को बंद करना था, जिसके शीर्ष पर अब कम दबाव वाली भाप थी। सिलेंडर के डबल जैकेट में वही भाप मौजूद थी, जिससे उसका तापमान स्थिर बना रहता था। पिस्टन के ऊपर की ओर गति के दौरान, अगले स्ट्रोक के दौरान संघनित होने के लिए इस भाप को विशेष ट्यूबों के माध्यम से सिलेंडर के निचले हिस्से में स्थानांतरित किया गया था। मशीन, वास्तव में, "वायुमंडलीय" नहीं रह गई थी, और इसकी शक्ति अब कम दबाव वाली भाप और प्राप्त होने वाले वैक्यूम के बीच दबाव अंतर पर निर्भर करती थी। न्यूकॉमन स्टीम इंजन में, पिस्टन को उसके ऊपर डाले गए पानी की थोड़ी मात्रा के साथ चिकनाई दी गई थी, वाट के इंजन में यह असंभव हो गया था, क्योंकि अब सिलेंडर के ऊपरी हिस्से में भाप थी, स्नेहन के साथ स्विच करना आवश्यक था तेल और तेल का मिश्रण। सिलेंडर रॉड स्टफिंग बॉक्स में उसी ग्रीस का इस्तेमाल किया गया था।

वैक्यूम स्टीम इंजन, उनकी दक्षता की स्पष्ट सीमाओं के बावजूद, कम दबाव वाली भाप का उपयोग करके अपेक्षाकृत सुरक्षित थे, जो 18 वीं शताब्दी के बॉयलर प्रौद्योगिकी के सामान्य निम्न स्तर के अनुरूप था। मशीन की शक्ति कम भाप के दबाव, सिलेंडर के आकार, बॉयलर में ईंधन के दहन और पानी के वाष्पीकरण की दर और कंडेनसर के आकार से सीमित थी। अधिकतम सैद्धांतिक दक्षता पिस्टन के दोनों ओर अपेक्षाकृत छोटे तापमान अंतर द्वारा सीमित थी; इसने औद्योगिक उपयोग के लिए बनाई गई वैक्यूम मशीनों को बहुत बड़ा और महंगा बना दिया।

दबाव

स्टीम इंजन सिलेंडर का आउटलेट पोर्ट पिस्टन के अंतिम स्थान पर पहुंचने से पहले कुछ हद तक बंद हो जाता है, जिससे सिलेंडर में कुछ निकास भाप निकल जाती है। इसका मतलब है कि ऑपरेशन के चक्र में एक संपीड़न चरण होता है, जो तथाकथित "वाष्प कुशन" बनाता है, जो अपने चरम स्थिति में पिस्टन की गति को धीमा कर देता है। यह सेवन चरण की शुरुआत में अचानक दबाव में गिरावट को भी समाप्त करता है जब ताजा भाप सिलेंडर में प्रवेश करती है।

अग्रिम

वर्णित "वाष्प कुशन" प्रभाव को इस तथ्य से भी बढ़ाया जाता है कि सिलेंडर में ताजा भाप का सेवन पिस्टन की चरम स्थिति तक पहुंचने से कुछ पहले शुरू होता है, यानी सेवन में कुछ अग्रिम होता है। यह अग्रिम आवश्यक है ताकि ताजा भाप की क्रिया के तहत पिस्टन अपना काम शुरू करने से पहले, भाप के पास पिछले चरण के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुई मृत जगह को भरने का समय हो, यानी सेवन-निकास चैनल और सिलेंडर का आयतन पिस्टन आंदोलन के लिए उपयोग नहीं किया जाता है।

सरल विस्तार

एक साधारण विस्तार यह मानता है कि भाप केवल तभी काम करती है जब वह सिलेंडर में फैलती है, और निकास भाप सीधे वायुमंडल में छोड़ी जाती है या एक विशेष कंडेनसर में प्रवेश करती है। भाप की अवशिष्ट गर्मी का उपयोग तब किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक कमरे या वाहन को गर्म करने के लिए, साथ ही बॉयलर में प्रवेश करने वाले पानी को पहले से गरम करने के लिए।

मिश्रण

उच्च दाब मशीन के सिलेंडर में विस्तार प्रक्रिया के दौरान, भाप का तापमान उसके विस्तार के अनुपात में गिर जाता है। चूंकि कोई ऊष्मा विनिमय (एडियाबेटिक प्रक्रिया) नहीं है, इसलिए यह पता चलता है कि भाप सिलेंडर को छोड़ने की तुलना में अधिक तापमान पर प्रवेश करती है। सिलेंडर में इस तरह के तापमान में उतार-चढ़ाव से प्रक्रिया की दक्षता में कमी आती है।

इस तापमान अंतर से निपटने के तरीकों में से एक 1804 में अंग्रेजी इंजीनियर आर्थर वोल्फ द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिन्होंने पेटेंट कराया था वुल्फ हाई-प्रेशर कंपाउंड स्टीम इंजन. इस मशीन में, स्टीम बॉयलर से उच्च तापमान वाली भाप उच्च दबाव वाले सिलेंडर में प्रवेश करती है, और फिर कम तापमान पर भाप समाप्त हो जाती है और दबाव कम दबाव वाले सिलेंडर (या सिलेंडर) में प्रवेश कर जाता है। इसने प्रत्येक सिलेंडर में तापमान के अंतर को कम कर दिया, जिससे आम तौर पर तापमान में कमी आई और भाप इंजन की समग्र दक्षता में सुधार हुआ। कम दबाव वाली भाप का आयतन अधिक था, और इसलिए सिलेंडर की अधिक मात्रा की आवश्यकता थी। इसलिए, मिश्रित मशीनों में, उच्च दबाव वाले सिलेंडरों की तुलना में कम दबाव वाले सिलेंडरों का व्यास (और कभी-कभी लंबा) होता है।

इस व्यवस्था को "दोहरा विस्तार" के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि वाष्प का विस्तार दो चरणों में होता है। कभी-कभी एक उच्च दबाव वाला सिलेंडर दो कम दबाव वाले सिलेंडर से जुड़ा होता था, जिसके परिणामस्वरूप तीन लगभग समान आकार के सिलेंडर होते थे। ऐसी योजना को संतुलित करना आसान था।

दो-सिलेंडर कंपाउंडिंग मशीनों को इस प्रकार वर्गीकृत किया जा सकता है:

• क्रॉस कंपाउंड- सिलेंडर अगल-बगल स्थित होते हैं, उनके भाप-संचालन चैनल पार हो जाते हैं।
• अग्रानुक्रम यौगिक- सिलेंडरों को श्रृंखला में व्यवस्थित किया जाता है और एक छड़ का उपयोग किया जाता है।
• कोण यौगिक- सिलेंडर एक दूसरे से कोण पर होते हैं, आमतौर पर 90 डिग्री, और एक क्रैंक पर काम करते हैं।

1880 के दशक के बाद, मिश्रित भाप इंजन निर्माण और परिवहन में व्यापक हो गए, और वस्तुतः स्टीमबोट्स पर इस्तेमाल होने वाला एकमात्र प्रकार बन गया। भाप इंजनों पर उनका उपयोग उतना व्यापक नहीं था जितना कि वे बहुत जटिल साबित हुए, आंशिक रूप से रेल परिवहन में भाप इंजनों की कठिन परिचालन स्थितियों के कारण। यद्यपि मिश्रित इंजन कभी भी मुख्यधारा की घटना नहीं बने (विशेषकर यूके में, जहां वे बहुत दुर्लभ थे और 1930 के दशक के बाद बिल्कुल भी उपयोग नहीं किए गए थे), उन्होंने कई देशों में कुछ लोकप्रियता हासिल की।

एकाधिक विस्तार

ट्रिपल एक्सपेंशन स्टीम इंजन का सरलीकृत आरेख।
बायलर से उच्च दाब वाली भाप (लाल) मशीन से होकर गुजरती है, जिससे कंडेनसर कम दबाव (नीला) पर रह जाता है।

यौगिक योजना का तार्किक विकास इसमें अतिरिक्त विस्तार चरणों को जोड़ना था, जिससे कार्य की दक्षता में वृद्धि हुई। परिणाम एक बहु विस्तार योजना थी जिसे ट्रिपल या चौगुनी विस्तार मशीनों के रूप में जाना जाता था। इस तरह के भाप इंजनों ने डबल-एक्टिंग सिलेंडर की एक श्रृंखला का इस्तेमाल किया, जिसकी मात्रा प्रत्येक चरण के साथ बढ़ती गई। कभी-कभी, कम दबाव वाले सिलेंडरों की मात्रा बढ़ाने के बजाय, उनकी संख्या में वृद्धि का उपयोग किया जाता था, जैसे कि कुछ मिश्रित मशीनों पर।

दाईं ओर की छवि ऑपरेशन में ट्रिपल एक्सपेंशन स्टीम इंजन दिखाती है। मशीन के माध्यम से भाप बाएं से दाएं बहती है। प्रत्येक सिलेंडर का वाल्व ब्लॉक संबंधित सिलेंडर के बाईं ओर स्थित होता है।

इस प्रकार के भाप इंजनों की उपस्थिति बेड़े के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक हो गई, क्योंकि जहाज के इंजनों के लिए आकार और वजन की आवश्यकताएं बहुत सख्त नहीं थीं, और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि इस योजना ने एक कंडेनसर का उपयोग करना आसान बना दिया जो निकास भाप को फॉर्म में लौटाता है बायलर में वापस ताजा पानी की (बॉयलर को बिजली देने के लिए नमकीन समुद्री पानी का उपयोग करना संभव नहीं था)। ग्राउंड-आधारित भाप इंजनों को आमतौर पर पानी की आपूर्ति के साथ समस्याओं का अनुभव नहीं होता था और इसलिए वे वातावरण में निकास भाप का उत्सर्जन कर सकते थे। इसलिए, ऐसी योजना उनके लिए कम प्रासंगिक थी, खासकर इसकी जटिलता, आकार और वजन को देखते हुए। कई विस्तार वाले भाप इंजनों का प्रभुत्व केवल भाप टर्बाइनों के आगमन और व्यापक उपयोग के साथ समाप्त हुआ। हालांकि, आधुनिक स्टीम टर्बाइन प्रवाह को उच्च, मध्यम और निम्न दबाव वाले सिलेंडरों में विभाजित करने के समान सिद्धांत का उपयोग करते हैं।

डायरेक्ट-फ्लो स्टीम इंजन

पारंपरिक भाप वितरण के साथ भाप इंजनों में निहित एक खामी को दूर करने के प्रयास के परिणामस्वरूप एक बार के माध्यम से भाप इंजन उत्पन्न हुए। तथ्य यह है कि एक साधारण भाप इंजन में भाप लगातार अपनी गति की दिशा बदलती है, क्योंकि सिलेंडर के प्रत्येक तरफ एक ही खिड़की का उपयोग भाप के इनलेट और आउटलेट दोनों के लिए किया जाता है। जब निकास भाप सिलेंडर से बाहर निकलती है, तो यह इसकी दीवारों और भाप वितरण चैनलों को ठंडा करती है। तदनुसार, ताजा भाप ऊर्जा का एक निश्चित हिस्सा उन्हें गर्म करने पर खर्च करती है, जिससे दक्षता में गिरावट आती है। वन-थ्रू स्टीम इंजन में एक अतिरिक्त पोर्ट होता है, जिसे प्रत्येक चरण के अंत में एक पिस्टन द्वारा खोला जाता है, और जिसके माध्यम से भाप सिलेंडर से बाहर निकलती है। यह मशीन की दक्षता में सुधार करता है क्योंकि भाप एक दिशा में चलती है और सिलेंडर की दीवारों का तापमान ढाल कमोबेश स्थिर रहता है। एकल विस्तार वाली एक बार-थ्रू मशीनें पारंपरिक भाप वितरण के साथ मिश्रित मशीनों के समान दक्षता दिखाती हैं। इसके अलावा, वे और अधिक के लिए काम कर सकते हैं उच्च रेव्स, और इसलिए, भाप टर्बाइनों के आगमन से पहले, वे अक्सर विद्युत जनरेटर चलाने के लिए उपयोग किए जाते थे जिन्हें उच्च घूर्णी गति की आवश्यकता होती थी।

वन्स-थ्रू स्टीम इंजन या तो सिंगल या डबल एक्टिंग होते हैं।

भाप टर्बाइन

स्टीम टर्बाइन एकल अक्ष पर स्थिर घूर्णन डिस्क की एक श्रृंखला है, जिसे टर्बाइन रोटर कहा जाता है, और उनके साथ बारी-बारी से स्थिर डिस्क की एक श्रृंखला, एक आधार पर तय की जाती है, जिसे स्टेटर कहा जाता है। रोटर डिस्क में बाहरी तरफ ब्लेड होते हैं, इन ब्लेडों को भाप की आपूर्ति की जाती है और डिस्क को घुमाया जाता है। स्टेटर डिस्क में विपरीत कोणों पर सेट समान ब्लेड होते हैं, जो भाप के प्रवाह को निम्नलिखित रोटर डिस्क पर पुनर्निर्देशित करने का काम करते हैं। प्रत्येक रोटर डिस्क और उससे संबंधित स्टेटर डिस्क को टर्बाइन चरण कहा जाता है। प्रत्येक टरबाइन के चरणों की संख्या और आकार को इस तरह से चुना जाता है कि गति और दबाव की भाप की उपयोगी ऊर्जा को अधिकतम करने के लिए इसे आपूर्ति की जाती है। टरबाइन से निकलने वाली निकास भाप कंडेनसर में प्रवेश करती है। टर्बाइन बहुत तेज गति से घूमते हैं, और इसलिए विशेष स्टेप-डाउन ट्रांसमिशन आमतौर पर अन्य उपकरणों को बिजली स्थानांतरित करते समय उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, टर्बाइन रोटेशन की अपनी दिशा नहीं बदल सकते हैं, और अक्सर अतिरिक्त रिवर्स मैकेनिज्म की आवश्यकता होती है (कभी-कभी अतिरिक्त रिवर्स रोटेशन चरणों का उपयोग किया जाता है)।

टर्बाइन भाप ऊर्जा को सीधे घूर्णन में परिवर्तित करते हैं और पारस्परिक गति को घूर्णन में परिवर्तित करने के लिए अतिरिक्त तंत्र की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, टर्बाइन पारस्परिक मशीनों की तुलना में अधिक कॉम्पैक्ट होते हैं और आउटपुट शाफ्ट पर एक निरंतर बल होता है। चूंकि टर्बाइन एक सरल डिजाइन के होते हैं, इसलिए उन्हें कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।

अन्य प्रकार के भाप इंजन

आवेदन पत्र

भाप इंजनों को उनके अनुप्रयोग के अनुसार निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:

स्थिर मशीनें

स्टीम हैमर

एक पुराने चीनी कारखाने, क्यूबा में भाप इंजन

उपयोग की विधि के अनुसार स्थिर भाप इंजनों को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

• वेरिएबल ड्यूटी मशीन, जिसमें रोलिंग मिल मशीन, स्टीम विनचेस और इसी तरह के उपकरण शामिल हैं, जिन्हें बार-बार रुकना और दिशा बदलना चाहिए।
• बिजली की मशीनें जो शायद ही कभी रुकती हैं और जिन्हें रोटेशन की दिशा नहीं बदलनी पड़ती है। इनमें बिजली स्टेशनों में पावर मोटर्स, साथ ही कारखानों, कारखानों और केबल रेलवे में बिजली के कर्षण के व्यापक उपयोग से पहले उपयोग किए जाने वाले औद्योगिक मोटर्स शामिल हैं। समुद्री मॉडल और विशेष उपकरणों में कम शक्ति वाले इंजन का उपयोग किया जाता है।

स्टीम विंच अनिवार्य रूप से एक स्थिर इंजन है, लेकिन इसे बेस फ्रेम पर लगाया जाता है ताकि इसे इधर-उधर ले जाया जा सके। इसे एक केबल द्वारा एंकर तक सुरक्षित किया जा सकता है और अपने स्वयं के जोर से एक नए स्थान पर ले जाया जा सकता है।

परिवहन वाहन

भाप इंजनों का उपयोग विभिन्न प्रकार के वाहनों को चलाने के लिए किया जाता था, उनमें से:

• भूमि वाहन:
  • भाप कार
  • भाप ट्रैक्टर
  • भाप उत्खनन, और यहां तक ​​कि
• भाप विमान।

रूस में, पहला ऑपरेटिंग स्टीम लोकोमोटिव ई.ए. और एम.ई. चेरेपोनोव द्वारा निज़नी टैगिल प्लांट में 1834 में अयस्क के परिवहन के लिए बनाया गया था। उन्होंने 13 मील प्रति घंटे की गति विकसित की और 200 पाउंड (3.2 टन) से अधिक कार्गो ले गए। पहले रेलवे की लंबाई 850 मीटर थी।

भाप इंजन के लाभ

भाप इंजन का मुख्य लाभ यह है कि वे इसे यांत्रिक कार्य में बदलने के लिए लगभग किसी भी ताप स्रोत का उपयोग कर सकते हैं। यह उन्हें इंजनों से अलग करता है अन्तः ज्वलन, जिनमें से प्रत्येक प्रकार के लिए एक निश्चित प्रकार के ईंधन के उपयोग की आवश्यकता होती है। परमाणु ऊर्जा का उपयोग करते समय यह लाभ सबसे अधिक ध्यान देने योग्य है, क्योंकि एक परमाणु रिएक्टर यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम नहीं है, लेकिन केवल गर्मी पैदा करता है, जिसका उपयोग भाप इंजन (आमतौर पर भाप टर्बाइन) को चलाने वाली भाप उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, गर्मी के अन्य स्रोत हैं जिनका उपयोग आंतरिक दहन इंजनों में नहीं किया जा सकता है, जैसे सौर ऊर्जा। एक दिलचस्प दिशा विभिन्न गहराई पर विश्व महासागर के तापमान अंतर की ऊर्जा का उपयोग है।

अन्य प्रकार के बाहरी दहन इंजनों में भी समान गुण होते हैं, जैसे स्टर्लिंग इंजन, जो बहुत उच्च दक्षता प्रदान कर सकता है, लेकिन आधुनिक प्रकार के भाप इंजनों की तुलना में काफी बड़ा और भारी होता है।

भाप इंजन उच्च ऊंचाई पर अच्छा प्रदर्शन करते हैं, क्योंकि कम वायुमंडलीय दबाव के कारण उनकी दक्षता कम नहीं होती है। लैटिन अमेरिका के पहाड़ी क्षेत्रों में अभी भी भाप इंजनों का उपयोग किया जाता है, इस तथ्य के बावजूद कि निचले इलाकों में उन्हें लंबे समय से अधिक आधुनिक प्रकार के इंजनों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।

स्विट्ज़रलैंड (ब्रिएंज रोथहॉर्न) और ऑस्ट्रिया (शाफबर्ग बान) में, सूखी भाप का उपयोग करने वाले नए भाप इंजनों ने अपनी योग्यता साबित कर दी है। इस प्रकार के स्टीम लोकोमोटिव को स्विस लोकोमोटिव और मशीन वर्क्स (एसएलएम) मॉडल के आधार पर विकसित किया गया था, जिसमें कई आधुनिक सुधार जैसे रोलर बेयरिंग का उपयोग, आधुनिक थर्मल इंसुलेशन, ईंधन के रूप में हल्के तेल के अंशों को जलाना, बेहतर स्टीम पाइपलाइन आदि शामिल हैं। . नतीजतन, इन इंजनों में ईंधन की खपत 60% कम होती है और रखरखाव की आवश्यकताएं काफी कम होती हैं। ऐसे इंजनों के आर्थिक गुणों की तुलना आधुनिक डीजल और इलेक्ट्रिक इंजनों से की जा सकती है।

इसके अलावा, भाप इंजन डीजल और इलेक्ट्रिक इंजनों की तुलना में काफी हल्के होते हैं, जो खनन के लिए विशेष रूप से सच है। रेलवे. भाप इंजनों की एक विशेषता यह है कि उन्हें ट्रांसमिशन की आवश्यकता नहीं होती है, जो सीधे पहियों तक बिजली स्थानांतरित करता है।

क्षमता

एक ऊष्मा इंजन के प्रदर्शन के गुणांक (COP) को उपयोगी यांत्रिक कार्य के अनुपात के रूप में ईंधन में निहित ऊष्मा की खर्च की गई मात्रा के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। बाकी ऊर्जा गर्मी के रूप में पर्यावरण में छोड़ी जाती है। ऊष्मीय दक्षतामशीन के बराबर है

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जब आप "स्टीम इंजन" के बारे में सोचते हैं, तो अक्सर स्टीम इंजन या स्टेनली स्टीमर कारों का ख्याल आता है, लेकिन इन तंत्रों का उपयोग परिवहन तक ही सीमित नहीं है। स्टीम इंजन, जो पहली बार लगभग दो हजार साल पहले एक आदिम रूप में बनाए गए थे, पिछली तीन शताब्दियों में बिजली के सबसे बड़े स्रोत बन गए हैं, और आज भाप टर्बाइन दुनिया की लगभग 80 प्रतिशत बिजली का उत्पादन करते हैं। इस तरह के तंत्र के पीछे की भौतिक शक्तियों की प्रकृति को बेहतर ढंग से समझने के लिए, हम अनुशंसा करते हैं कि आप यहां सुझाए गए तरीकों में से किसी एक का उपयोग करके सामान्य सामग्री से अपना स्वयं का भाप इंजन बनाएं! आरंभ करने के लिए, चरण 1 पर जाएँ।

कदम

टिन के डिब्बे से भाप का इंजन (बच्चों के लिए)

एल्युमिनियम कैन के निचले हिस्से को 6.35 सेमी की दूरी पर काटें। धातु की कतरनी का उपयोग करके, एल्यूमीनियम के निचले हिस्से को समान रूप से इसकी ऊंचाई के लगभग एक तिहाई तक काट सकते हैं।

बेज़ल को सरौता से मोड़ें और दबाएं।तेज किनारों से बचने के लिए कैन के रिम को अंदर की ओर मोड़ें। इस क्रिया को करते समय सावधान रहें कि स्वयं को चोट न पहुंचे।

जार को अंदर से नीचे की तरफ दबाकर फ्लैट कर लें।अधिकांश एल्यूमीनियम पेय के डिब्बे में एक गोल आधार होगा जो अंदर की ओर झुकता है। अपनी उंगली से या एक छोटे, सपाट तले वाले गिलास का उपयोग करके इसे नीचे दबाकर समतल करें।

जार के विपरीत पक्षों में दो छेद करें, ऊपर से 1.3 सेमी पीछे हटें। छेद बनाने के लिए, पेपर होल पंच और हथौड़े से कील दोनों उपयुक्त हैं। आपको केवल तीन मिलीमीटर से अधिक के व्यास वाले छेद की आवश्यकता होगी।

जार के केंद्र में एक छोटी हीटिंग मोमबत्ती रखें।पन्नी को ऊपर उठाएं और इसे मोमबत्ती के नीचे और चारों ओर रखें ताकि यह हिल न जाए। ऐसी मोमबत्तियां आमतौर पर विशेष स्टैंड में आती हैं, इसलिए मोम पिघलकर एल्युमिनियम कैन में प्रवाहित नहीं होना चाहिए।

तांबे की नली के मध्य भाग को पेंसिल के चारों ओर 15-20 सेमी लंबा घुमाकर 2 या 3 मोड़ें और कुंडल बना लें। 3 मिमी ट्यूब को पेंसिल के चारों ओर आसानी से झुकना चाहिए। जार के शीर्ष पर चलने के लिए आपको पर्याप्त घुमावदार टयूबिंग की आवश्यकता होगी, साथ ही प्रत्येक तरफ अतिरिक्त 5 सेमी सीधे।

ट्यूबों के सिरों को जार के छेदों में डालें।सर्पीन का केंद्र मोमबत्ती की बाती के ऊपर होना चाहिए। यह वांछनीय है कि ट्यूब के दोनों किनारों पर सीधे वर्गों की लंबाई समान हो सकती है।

एक समकोण बनाने के लिए पाइपों के सिरों को सरौता से मोड़ें।ट्यूब के सीधे वर्गों को मोड़ें ताकि वे कैन के विभिन्न पक्षों से विपरीत दिशाओं में देखें। फिर दोबाराउन्हें मोड़ें ताकि वे जार के आधार से नीचे गिरें। जब सब कुछ तैयार हो जाता है, तो निम्नलिखित होना चाहिए: ट्यूब का सर्पीन भाग मोमबत्ती के ऊपर जार के केंद्र में स्थित होता है और जार के दोनों किनारों पर विपरीत दिशाओं में देखते हुए दो झुके हुए "नोजल" ​​में गुजरता है।

जार को पानी की कटोरी में डुबोएं, जबकि ट्यूब के सिरे डूबे रहने चाहिए।आपकी "नाव" को सतह पर सुरक्षित रूप से पकड़ना चाहिए। यदि ट्यूब के सिरे पानी में पर्याप्त रूप से नहीं डूबे हैं, तो जार को थोड़ा भारी बनाने की कोशिश करें, लेकिन किसी भी स्थिति में इसे डूबने न दें।

ट्यूब को पानी से भरें।सबसे द्वारा सरल तरीके सेएक छोर को पानी में गिराएगा और दूसरे छोर से एक तिनके की तरह खींचेगा। आप अपनी उंगली से ट्यूब से एक आउटलेट को भी ब्लॉक कर सकते हैं, और दूसरे को नल से पानी की धारा के तहत प्रतिस्थापित कर सकते हैं।

मोमबत्ती जलाओ।कुछ देर बाद ट्यूब में पानी गर्म होकर उबलने लगेगा। जैसे ही यह भाप में बदल जाता है, यह "नाक" के माध्यम से बाहर निकल जाएगा, जिससे पूरा जार कटोरे में घूमना शुरू कर देगा।

पेंट स्टीम इंजन (वयस्कों के लिए)

1. 4 लीटर पेंट कैन के आधार के पास एक आयताकार छेद काटें।आधार के पास जार के किनारे में एक 15 x 5 सेमी क्षैतिज आयताकार छेद बनाएं।

   • आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि यह (और उपयोग में आने वाले) में केवल लेटेक्स पेंट है, और उपयोग करने से पहले इसे साबुन के पानी से अच्छी तरह धो लें।

2. धातु की जाली की 12 x 24 सेमी की पट्टी काटें। 90 o के कोण पर प्रत्येक किनारे से लंबाई के साथ 6 सेमी झुकें। आप दो 6 सेमी "पैरों" के साथ 12 x 12 सेमी वर्ग "प्लेटफ़ॉर्म" के साथ समाप्त होंगे। इसे "पैर" के साथ जार में रखें, इसे कटे हुए छेद के किनारों के साथ संरेखित करें।

   ढक्कन की परिधि के चारों ओर छिद्रों का अर्धवृत्त बनाएं।इसके बाद, आप भाप इंजन को गर्मी प्रदान करने के लिए एक कैन में कोयले को जलाएंगे। ऑक्सीजन की कमी से कोयला खराब तरीके से जलेगा। जार के लिए आवश्यक वेंटिलेशन होने के लिए, ढक्कन में कई छेद ड्रिल या पंच करें जो किनारों के साथ अर्धवृत्त बनाते हैं।

   • आदर्श रूप से, वेंटिलेशन छेद का व्यास लगभग 1 सेमी होना चाहिए।

3. तांबे की ट्यूब से एक कुंडल बनाएं। 6 मिमी के व्यास के साथ लगभग 6 मीटर नरम तांबे की ट्यूब लें और एक छोर से 30 सेमी मापें। इस बिंदु से शुरू होकर, 12 सेमी के व्यास के साथ पांच मोड़ बनाएं। पाइप की शेष लंबाई को 8 सेमी के 15 मोड़ में मोड़ें व्यास में। आपके पास लगभग 20 सेमी शेष होना चाहिए।

   कॉइल के दोनों सिरों को कवर में वेंट होल से गुजारें।कॉइल के दोनों सिरों को मोड़ें ताकि वे ऊपर की ओर इशारा कर रहे हों और दोनों को कवर के किसी एक छेद से गुजारें। यदि पाइप की लंबाई पर्याप्त नहीं है, तो आपको एक मोड़ को थोड़ा मोड़ना होगा।

   सर्पेन्टाइन और चारकोल को जार में रखें।सर्पेन्टाइन को जालीदार प्लेटफॉर्म पर रखें। कॉइल के चारों ओर और अंदर की जगह को चारकोल से भरें। ढक्कन को कसकर बंद कर दें।

   छोटे जार में ट्यूब के लिए छेद ड्रिल करें।एक लीटर जार के ढक्कन के केंद्र में 1 सेमी के व्यास के साथ एक छेद ड्रिल करें। जार के किनारे पर 1 सेमी के व्यास के साथ दो छेद ड्रिल करें - एक जार के आधार के पास, और दूसरा इसके ऊपर ढक्कन।

   सीलबंद प्लास्टिक ट्यूब को छोटे जार के साइड होल में डालें।तांबे की नली के सिरों का उपयोग करते हुए, दो प्लग के बीच में छेद करें। एक प्लग में 25 सेमी लंबी एक कठोर प्लास्टिक ट्यूब डालें, और वही ट्यूब 10 सेमी लंबी दूसरे प्लग में डालें। उन्हें प्लग में कसकर बैठना चाहिए और थोड़ा बाहर देखना चाहिए। कॉर्क को लंबी ट्यूब के साथ छोटे कैन के निचले छेद में डालें, और कॉर्क को छोटी ट्यूब के साथ शीर्ष छेद में डालें। प्रत्येक प्लग में टयूबिंग को क्लैंप के साथ सुरक्षित करें।

   बड़े जार की ट्यूब को छोटे जार की ट्यूब से कनेक्ट करें।छोटे जार को बड़े जार के ऊपर रखें, जिसमें स्टॉपर ट्यूब बड़े जार के वेंट से दूर हो। धातु के टेप का उपयोग करके, ट्यूब को नीचे के प्लग से कॉपर कॉइल के नीचे से निकलने वाली ट्यूब तक सुरक्षित करें। फिर, इसी तरह ट्यूब को टॉप प्लग से कॉइल के ऊपर से निकलने वाली ट्यूब तक फास्ट करें।

   पेस्ट करें तांबे की नलीजंक्शन बॉक्स में।गोल धातु विद्युत बॉक्स के केंद्र को हटाने के लिए एक हथौड़ा और पेचकश का प्रयोग करें। विद्युत केबल के नीचे एक रिटेनिंग रिंग के साथ क्लैंप को ठीक करें। केबल टाई में 1.3 सेमी तांबे के ट्यूबिंग के 15 सेमी डालें ताकि ट्यूबिंग बॉक्स में छेद के नीचे कुछ सेंटीमीटर फैल जाए। इस सिरे के किनारों को हथौड़े से अंदर की ओर कुंद करें। ट्यूब के इस सिरे को छोटे जार के ढक्कन के छेद में डालें।

   डॉवेल में कटार डालें।एक साधारण लकड़ी के बारबेक्यू की कटार लें और इसे 1.5 सेमी लंबे, 0.95 सेमी व्यास के खोखले लकड़ी के डॉवेल के एक छोर में डालें।

   • हमारे इंजन के संचालन के दौरान, कटार और डॉवेल "पिस्टन" के रूप में कार्य करेंगे। पिस्टन की गति को बेहतर ढंग से देखने के लिए, आप इसमें एक छोटा कागज "ध्वज" लगा सकते हैं।

4. काम के लिए इंजन तैयार करें।जंक्शन बॉक्स को छोटे शीर्ष कैन से निकालें और शीर्ष कैन को पानी से भरें, जिससे यह तांबे के तार में तब तक बह जाए जब तक कि कैन 2/3 पानी से भरा न हो जाए। सभी कनेक्शनों में लीक की जाँच करें। जार के ढक्कनों को हथौड़े से थपथपाकर कसकर जकड़ें। जंक्शन बॉक्स को छोटे शीर्ष जार के ऊपर वापस रख दें।

5. इंजन शुरु करें!अखबार के टुकड़ों को तोड़कर इंजन के निचले हिस्से में जाल के नीचे की जगह पर रख दें। एक बार चारकोल के प्रज्वलित होने के बाद, इसे लगभग 20-30 मिनट तक जलने दें। जैसे ही कॉइल में पानी गर्म होगा, ऊपरी किनारे में भाप जमा होने लगेगी। जब भाप पर्याप्त दबाव तक पहुँच जाती है, तो यह डॉवेल को धक्का देगी और ऊपर की ओर झुक जाएगी। दबाव मुक्त होने के बाद, पिस्टन गुरुत्वाकर्षण बल के तहत नीचे चला जाएगा। यदि आवश्यक हो, तो पिस्टन के वजन को कम करने के लिए कटार के हिस्से को काट लें - यह जितना हल्का होगा, उतनी ही बार यह "फ्लोट" करेगा। इस तरह के वजन का एक कटार बनाने की कोशिश करें कि पिस्टन निरंतर गति से "चलता" है।

   • आप हेयर ड्रायर के साथ हवा के प्रवाह को वेंट में बढ़ाकर जलने की प्रक्रिया को तेज कर सकते हैं।

6. सुरक्षित रहें।हमारा मानना ​​​​है कि यह बिना कहे चला जाता है कि घर के बने स्टीम इंजन को काम करते और संभालते समय सावधानी बरतनी चाहिए। इसे कभी भी घर के अंदर न चलाएं। इसे कभी भी ज्वलनशील पदार्थों जैसे सूखी पत्तियों या पेड़ की शाखाओं पर लटकने के पास न चलाएं। इंजन को केवल ठोस, गैर-दहनशील सतह जैसे कंक्रीट पर ही संचालित करें। यदि आप बच्चों या किशोरों के साथ काम कर रहे हैं, तो उन्हें लावारिस नहीं छोड़ा जाना चाहिए। जब लकड़ी का कोयला जल रहा हो तो बच्चों और किशोरों को इंजन के पास नहीं जाना चाहिए। यदि आप इंजन का तापमान नहीं जानते हैं, तो मान लें कि यह इतना गर्म है कि इसे छुआ नहीं जाना चाहिए।

   • सुनिश्चित करें कि भाप ऊपर के "बॉयलर" से निकल सकती है। यदि किसी कारण से पिस्टन फंस जाता है, तो छोटी कैन के अंदर दबाव बन सकता है। सबसे खराब स्थिति में, बैंक में विस्फोट हो सकता है, जो बहुतखतरनाक तरीके से।
• भाप के इंजन को प्लास्टिक की नाव पर रखें, भाप का खिलौना बनाने के लिए दोनों सिरों को पानी में डुबोएं। आप अपने खिलौने को अधिक "हरा" बनाने के लिए प्लास्टिक सोडा या ब्लीच की बोतल से एक साधारण आकार की नाव को काट सकते हैं।

12 अप्रैल, 1933 को विलियम बेसलर ने कैलिफोर्निया के ओकलैंड म्यूनिसिपल एयरफील्ड से भाप से चलने वाले विमान में उड़ान भरी।
अखबारों ने लिखा:

"शोर की अनुपस्थिति को छोड़कर, टेकऑफ़ हर तरह से सामान्य था। वास्तव में, जब विमान पहले ही जमीन से निकल चुका था, तो पर्यवेक्षकों को ऐसा लगा कि उसने अभी तक पर्याप्त गति प्राप्त नहीं की है। पूरी शक्ति पर, शोर एक ग्लाइडिंग विमान की तुलना में अधिक ध्यान देने योग्य नहीं था। केवल हवा की सीटी ही सुनाई दे रही थी। पूर्ण भाप पर काम करते समय, प्रोपेलर ने केवल थोड़ा सा शोर उत्पन्न किया। प्रोपेलर के शोर से लौ की आवाज में अंतर करना संभव था ...

जब विमान उतर रहा था और क्षेत्र की सीमा को पार कर गया, तो प्रोपेलर रुक गया और धीरे-धीरे अंदर चला गया दूसरी तरफउल्टा करके और फिर थ्रॉटल को थोड़ा खोलकर। यहां तक ​​​​कि पेंच के बहुत धीमी गति से रिवर्स रोटेशन के साथ, वंश काफ़ी तेज हो गया। टचडाउन के तुरंत बाद पायलट ने फुल दे दिया उल्टा, जिसने ब्रेक के साथ कार को जल्दी से रोक दिया। इस मामले में शॉर्ट रन विशेष रूप से ध्यान देने योग्य था, क्योंकि परीक्षण के दौरान शांत मौसम था, और आमतौर पर लैंडिंग रन कई सौ फीट तक पहुंच जाता था।

20वीं शताब्दी की शुरुआत में, विमान द्वारा प्राप्त ऊंचाई के रिकॉर्ड लगभग सालाना निर्धारित किए गए थे:

समताप मंडल ने उड़ान के लिए काफी लाभ का वादा किया: कम वायु प्रतिरोध, हवाओं की स्थिरता, बादलों की अनुपस्थिति, चुपके, वायु रक्षा के लिए दुर्गमता। लेकिन उदाहरण के लिए, 20 किलोमीटर की ऊंचाई तक कैसे उड़ें?

[गैसोलीन] इंजन की शक्ति वायु घनत्व की तुलना में तेज़ी से गिरती है।

7000 मीटर की ऊंचाई पर, इंजन की शक्ति लगभग तीन गुना कम हो जाती है। 1924-1929 की अवधि में, साम्राज्यवादी युद्ध के अंत में, विमान के उच्च-ऊंचाई वाले गुणों में सुधार करने के लिए, दबाव का उपयोग करने का प्रयास किया गया था। सुपरचार्जर और भी अधिक उत्पादन में पेश किए जाते हैं। हालांकि, 10 किमी से अधिक ऊंचाई पर आंतरिक दहन इंजन की शक्ति को बनाए रखना कठिन होता जा रहा है।

"ऊंचाई की सीमा" बढ़ाने के प्रयास में, सभी देशों के डिजाइनर तेजी से भाप इंजन की ओर रुख कर रहे हैं, जिसमें उच्च ऊंचाई वाले इंजन के रूप में कई फायदे हैं। उदाहरण के लिए, जर्मनी जैसे कुछ देशों को रणनीतिक कारणों से इस रास्ते पर धकेल दिया गया, अर्थात्, एक बड़े युद्ध की स्थिति में आयातित तेल से स्वतंत्रता प्राप्त करने की आवश्यकता।

हाल के वर्षों में, विमान में भाप इंजन स्थापित करने के लिए कई प्रयास किए गए हैं। संकट की पूर्व संध्या पर विमानन उद्योग की तीव्र वृद्धि और इसके उत्पादों के लिए एकाधिकार की कीमतों ने प्रयोगात्मक कार्य और संचित आविष्कारों के कार्यान्वयन के साथ जल्दी नहीं करना संभव बना दिया। ये प्रयास, जिन्होंने 1929-1933 के आर्थिक संकट के दौरान एक विशेष दायरा लिया। और उसके बाद जो मंदी आई, वह पूंजीवाद के लिए कोई आकस्मिक घटना नहीं है। प्रेस में, विशेष रूप से अमेरिका और फ्रांस में, नए आविष्कारों के कार्यान्वयन में कृत्रिम रूप से देरी करने के लिए समझौते करने के लिए अक्सर बड़ी चिंताओं को खारिज कर दिया गया था।

दो दिशाएँ निकलीं। एक को अमेरिका में बेसलर द्वारा प्रस्तुत किया गया है, जिन्होंने एक हवाई जहाज पर एक पारंपरिक पिस्टन इंजन स्थापित किया है, जबकि दूसरा एक विमान इंजन के रूप में टरबाइन के उपयोग के कारण है और मुख्य रूप से जर्मन डिजाइनरों के काम से जुड़ा है।

बेसलर भाइयों ने एक कार के लिए डोबल के पिस्टन स्टीम इंजन को आधार के रूप में लिया और इसे ट्रैवल-एयर बाइप्लेन पर स्थापित किया। [उनके प्रदर्शन उड़ान का विवरण पोस्ट की शुरुआत में दिया गया है]।
उस उड़ान का वीडियो:

मशीन एक रिवर्सिंग मैकेनिज्म से लैस है, जिसके साथ आप न केवल उड़ान में, बल्कि लैंडिंग के दौरान भी मशीन शाफ्ट के रोटेशन की दिशा को आसानी से और जल्दी से बदल सकते हैं। प्रोपेलर के अलावा, इंजन कपलिंग के माध्यम से एक पंखा चलाता है, जो बर्नर में हवा भरता है। शुरुआत में, वे एक छोटी इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग करते हैं।

मशीन ने 90 hp की शक्ति विकसित की, लेकिन बॉयलर के एक प्रसिद्ध बल की शर्तों के तहत, इसकी शक्ति को 135 hp तक बढ़ाया जा सकता है। साथ।
बॉयलर में भाप का दबाव 125 बजे। भाप का तापमान लगभग 400-430 डिग्री पर बनाए रखा गया था। बॉयलर के संचालन को यथासंभव स्वचालित करने के लिए, एक नॉर्मलाइज़र या उपकरण का उपयोग किया गया था, जिसकी मदद से भाप का तापमान 400 ° से अधिक होते ही सुपरहीटर में एक ज्ञात दबाव में पानी इंजेक्ट किया जाता था। बॉयलर एक फीड पंप और एक स्टीम ड्राइव से सुसज्जित था, साथ ही साथ प्राथमिक और माध्यमिक फीड वॉटर हीटर निकास भाप से गर्म होते थे।

विमान दो कैपेसिटर से लैस था। एक अधिक शक्तिशाली एक को OX-5 इंजन के रेडिएटर से परिवर्तित किया गया था और धड़ के ऊपर रखा गया था। कम शक्तिशाली एक डोबल की भाप कार के कंडेनसर से बना है और धड़ के नीचे स्थित है। संघनित्रों की क्षमता, जैसा कि प्रेस में कहा गया था, भाप इंजन को पूरे जोर से चलाने के लिए अपर्याप्त थी, बिना वायुमंडल को छोड़े, "और लगभग 90% परिभ्रमण शक्ति के अनुरूप थी।" प्रयोगों से पता चला कि 152 लीटर ईंधन की खपत के साथ 38 लीटर पानी होना जरूरी था।

विमान के स्टीम प्लांट का कुल वजन 4.5 किलो प्रति 1 लीटर था। साथ। इस विमान को संचालित करने वाले OX-5 इंजन की तुलना में, इसने 300 पाउंड (136 किग्रा) का अतिरिक्त वजन दिया। इसमें कोई संदेह नहीं है कि इंजन के पुर्जों और कैपेसिटर को हल्का करके पूरे इंस्टॉलेशन के वजन को काफी कम किया जा सकता है।
ईंधन गैस तेल था। प्रेस ने दावा किया कि "इग्निशन को चालू करने और पूरी गति से शुरू करने के बीच 5 मिनट से अधिक समय नहीं लगा।"

उड्डयन के लिए स्टीम पावर प्लांट के विकास में एक और दिशा एक इंजन के रूप में स्टीम टर्बाइन के उपयोग से जुड़ी है।
1932-1934 में। क्लिंगनबर्ग इलेक्ट्रिक प्लांट में जर्मनी में डिज़ाइन किए गए विमान के लिए मूल भाप टरबाइन के बारे में जानकारी विदेशी प्रेस में घुस गई। इस संयंत्र के मुख्य अभियंता हटनर को इसके लेखक कहा जाता था।
कंडेनसर के साथ भाप जनरेटर और टर्बाइन, यहां एक घूर्णन इकाई में संयुक्त आवास वाले एक घूर्णन इकाई में संयुक्त थे। हटनर नोट करता है: "इंजन एक बिजली संयंत्र का प्रतिनिधित्व करता है, जिसकी विशिष्ट विशेषता यह है कि घूर्णन भाप जनरेटर काउंटर-रोटेटिंग टर्बाइन और कंडेनसर के साथ एक रचनात्मक और परिचालन इकाई बनाता है।"
टर्बाइन का मुख्य भाग एक घूर्णन बॉयलर है जो कई वी-आकार की ट्यूबों से बनता है, इन ट्यूबों की एक कोहनी फीड वॉटर हेडर से जुड़ी होती है, दूसरी स्टीम कलेक्टर से। बॉयलर को अंजीर में दिखाया गया है। 143.

ट्यूब धुरी के चारों ओर रेडियल स्थित हैं और 3000-5000 आरपीएम की गति से घूमते हैं। नलियों में प्रवेश करने वाला पानी केन्द्रापसारक बल की क्रिया के तहत वी-आकार की ट्यूबों की बाईं शाखाओं में जाता है, जिसका दाहिना घुटना भाप जनरेटर के रूप में कार्य करता है। ट्यूबों की बायीं कोहनी में इंजेक्टरों की लौ से गर्म पंख होते हैं। इन पसलियों से गुजरने वाला पानी भाप में बदल जाता है, और बॉयलर के घूमने से उत्पन्न होने वाले केन्द्रापसारक बलों की कार्रवाई के तहत भाप के दबाव में वृद्धि होती है। दबाव स्वचालित रूप से समायोजित किया जाता है। ट्यूबों (भाप और पानी) की दोनों शाखाओं में घनत्व में अंतर एक चर स्तर का अंतर देता है, जो केन्द्रापसारक बल का एक कार्य है, और इसलिए रोटेशन की गति। ऐसी इकाई का आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 144.

बॉयलर की डिज़ाइन विशेषता ट्यूबों की व्यवस्था है, जिसमें घूर्णन के दौरान, दहन कक्ष में एक वैक्यूम बनाया जाता है, और इस प्रकार बॉयलर कार्य करता है जैसे कि यह एक चूषण प्रशंसक था। इस प्रकार, हटनर के अनुसार, "बॉयलर का घूर्णन एक साथ उसकी शक्ति, और गर्म गैसों की गति, और ठंडे पानी की गति से निर्धारित होता है।"

टर्बाइन को गति में शुरू करने के लिए केवल 30 सेकंड की आवश्यकता होती है। हटनर को 88% की बॉयलर दक्षता और 80% की टरबाइन दक्षता प्राप्त करने की उम्मीद थी। टर्बाइन और बॉयलर को शुरू करने के लिए स्टार्टिंग मोटर्स की जरूरत होती है।

1934 में, जर्मनी में एक बड़े विमान के लिए एक परियोजना के विकास के बारे में प्रेस में एक संदेश आया, जो एक घूर्णन बॉयलर के साथ टरबाइन से सुसज्जित था। दो साल बाद, फ्रांसीसी प्रेस ने दावा किया कि जर्मनी में सैन्य विभाग ने बड़ी गोपनीयता की शर्तों के तहत एक विशेष विमान बनाया था। उसके लिए, 2500 लीटर की क्षमता वाले हटनर सिस्टम का स्टीम पावर प्लांट डिजाइन किया गया था। साथ। विमान की लंबाई 22 मीटर है, पंखों की लंबाई 32 मीटर है, उड़ान का वजन (अनुमानित) 14 टन है, विमान की पूर्ण छत 14,000 मीटर है, 10,000 मीटर की ऊंचाई पर उड़ान की गति 420 किमी / घंटा है, 10 किमी की ऊंचाई तक चढ़ाई 30 मिनट है।
यह बहुत संभव है कि इन प्रेस रिपोर्टों को बहुत बढ़ा-चढ़ा कर पेश किया गया हो, लेकिन यह निश्चित है कि जर्मन डिजाइनर इस समस्या पर काम कर रहे हैं, और आने वाला युद्ध यहां अप्रत्याशित आश्चर्य ला सकता है।

आंतरिक दहन इंजन की तुलना में टरबाइन का क्या लाभ है?
1. उच्च घूर्णी गति पर पारस्परिक गति की अनुपस्थिति टर्बाइन को आधुनिक शक्तिशाली विमान इंजनों की तुलना में काफी कॉम्पैक्ट और छोटा बनाना संभव बनाती है।
2. एक महत्वपूर्ण लाभ भाप इंजन की सापेक्ष नीरवता भी है, जो सैन्य दृष्टिकोण से और यात्री विमानों पर ध्वनिरोधी उपकरणों के कारण विमान को हल्का करने की संभावना के संदर्भ में महत्वपूर्ण है।
3. स्टीम टर्बाइन, आंतरिक दहन इंजनों के विपरीत, जो लगभग कभी भी ओवरलोड नहीं होते हैं, एक छोटी अवधि के लिए स्थिर गति से 100% तक ओवरलोड किया जा सकता है। टर्बाइन का यह लाभ विमान के टेकऑफ़ रन की लंबाई को कम करना और हवा में इसके उदय को सुविधाजनक बनाना संभव बनाता है।
4. डिजाइन की सादगी और बड़ी संख्या में चलती और ट्रिगर भागों की अनुपस्थिति भी टरबाइन का एक महत्वपूर्ण लाभ है, जो इसे आंतरिक दहन इंजन की तुलना में अधिक विश्वसनीय और टिकाऊ बनाती है।
5. भाप संयंत्र पर एक चुंबक की अनुपस्थिति, जिसका संचालन रेडियो तरंगों से प्रभावित हो सकता है, भी आवश्यक है।
6. आर्थिक लाभ के अलावा भारी ईंधन (तेल, ईंधन तेल) का उपयोग करने की क्षमता, आग के मामले में भाप इंजन की अधिक सुरक्षा निर्धारित करती है। यह विमान को गर्म करने की संभावना भी पैदा करता है।
7. स्टीम इंजन का मुख्य लाभ ऊंचाई तक बढ़ने के साथ अपनी रेटेड शक्ति को बनाए रखना है।

भाप इंजन पर आपत्तियों में से एक मुख्य रूप से वायुगतिकीविदों से आती है और कंडेनसर के आकार और शीतलन क्षमताओं के लिए नीचे आती है। दरअसल, स्टीम कंडेनसर की सतह आंतरिक दहन इंजन के वाटर रेडिएटर से 5-6 गुना बड़ी होती है।
इसीलिए, इस तरह के कैपेसिटर के ड्रैग को कम करने के प्रयास में, डिजाइनरों ने कैपेसिटर को सीधे पंखों की सतह पर ट्यूबों की एक सतत पंक्ति के रूप में रखा जो विंग के समोच्च और प्रोफाइल का बिल्कुल पालन करते हैं। महत्वपूर्ण कठोरता प्रदान करने के अलावा, यह विमान के टुकड़े करने के जोखिम को भी कम करेगा।

बेशक, एक विमान में टरबाइन के संचालन में कई अन्य तकनीकी कठिनाइयाँ हैं।
- उच्च ऊंचाई पर नोजल व्यवहार अज्ञात है।
- टर्बाइन के तेज भार को बदलने के लिए, जो एक विमान के इंजन के संचालन के लिए शर्तों में से एक है, या तो पानी की आपूर्ति या स्टीम कलेक्टर होना आवश्यक है।
- टरबाइन को समायोजित करने के लिए एक अच्छे स्वचालित उपकरण का विकास कुछ कठिनाइयाँ प्रस्तुत करता है।
- एक विमान पर तेजी से घूमने वाले टरबाइन का जाइरोस्कोपिक प्रभाव भी स्पष्ट नहीं है।

फिर भी, प्राप्त सफलताओं ने आशा व्यक्त की कि निकट भविष्य में स्टीम पावर प्लांट आधुनिक हवाई बेड़े में, विशेष रूप से वाणिज्यिक परिवहन विमानों के साथ-साथ बड़े हवाई जहाजों पर अपना स्थान पाएगा। इस क्षेत्र में सबसे कठिन काम पहले ही किया जा चुका है, और व्यावहारिक इंजीनियर अंतिम सफलता प्राप्त करने में सक्षम होंगे।

औद्योगिक क्रांति की शुरुआत 18वीं शताब्दी के मध्य में हुई थी। औद्योगिक उत्पादन में तकनीकी मशीनों के उद्भव और परिचय के साथ इंग्लैंड में। औद्योगिक क्रांति मशीन कारखाने के उत्पादन के साथ मैनुअल, हस्तशिल्प और कारख़ाना उत्पादन का प्रतिस्थापन थी।

मशीनों की मांग में वृद्धि जो अब प्रत्येक विशिष्ट औद्योगिक सुविधा के लिए नहीं बनाई गई थी, लेकिन बाजार के लिए और एक वस्तु बन गई, जिससे मैकेनिकल इंजीनियरिंग, औद्योगिक उत्पादन की एक नई शाखा का उदय हुआ। उत्पादन के साधनों के उत्पादन का जन्म हुआ।

तकनीकी मशीनों के व्यापक उपयोग ने औद्योगिक क्रांति के दूसरे चरण को बिल्कुल अपरिहार्य बना दिया - उत्पादन में एक सार्वभौमिक इंजन की शुरूआत।

यदि पुरानी मशीनें (मूसल, हथौड़े, आदि), जो पानी के पहियों से गति प्राप्त करती थीं, धीमी गति से चलती थीं और उनमें असमान पाठ्यक्रम था, तो नई मशीनों, विशेष रूप से कताई और बुनाई मशीनों को उच्च गति पर घूर्णी गति की आवश्यकता होती थी। इस प्रकार, के लिए आवश्यकताओं तकनीकी निर्देशइंजनों ने नई विशेषताएं हासिल कर ली हैं: एक सार्वभौमिक इंजन को एक यूनिडायरेक्शनल, निरंतर और एकसमान घूर्णी गति के रूप में काम देना चाहिए।

इन शर्तों के तहत, इंजन डिजाइन दिखाई देते हैं जो उत्पादन की तत्काल आवश्यकताओं को पूरा करने का प्रयास करते हैं। इंग्लैंड में, विभिन्न प्रकार की प्रणालियों और डिजाइनों के सार्वभौमिक इंजनों के लिए एक दर्जन से अधिक पेटेंट जारी किए गए हैं।

हालांकि, पहला व्यावहारिक सार्वभौमिक भाप इंजनरूसी आविष्कारक इवान इवानोविच पोलज़ुनोव और अंग्रेज जेम्स वाट द्वारा बनाई गई मशीनों को माना जाता है।

पोलज़ुनोव की कार में, बॉयलर से, पाइप के माध्यम से, वायुमंडलीय से थोड़ा अधिक दबाव के साथ भाप को पिस्टन के साथ दो सिलेंडरों को वैकल्पिक रूप से आपूर्ति की गई थी। सील में सुधार करने के लिए, पिस्टन को पानी से भर दिया गया था। जंजीरों के साथ छड़ के माध्यम से, पिस्टन के आंदोलन को तीन तांबा-गलाने वाली भट्टियों के फ़र्स में प्रेषित किया गया था।

पोलज़ुनोव की कार का निर्माण अगस्त 1765 में पूरा हुआ। इसमें 11 मीटर की ऊंचाई, 7 मीटर की बॉयलर क्षमता, 2.8 मीटर की सिलेंडर ऊंचाई और 29 किलोवाट की शक्ति थी।

पोलज़ुनोव की मशीन ने एक निरंतर बल बनाया और पहली सार्वभौमिक मशीन थी जिसका उपयोग किसी भी कारखाने के तंत्र को गति देने के लिए किया जा सकता था।

वाट ने 1763 में पोलज़ुनोव के साथ लगभग एक साथ अपना काम शुरू किया, लेकिन इंजन की समस्या के लिए एक अलग दृष्टिकोण के साथ और एक अलग सेटिंग में। पोलज़ुनोव ने स्थानीय रूप से निर्भर हाइड्रो के पूर्ण प्रतिस्थापन की समस्या के एक सामान्य ऊर्जा विवरण के साथ शुरुआत की बिजली संयंत्रोंयूनिवर्सल हीट इंजन। वाट ने एक निजी कार्य के साथ शुरुआत की - पानी निकालने वाले भाप संयंत्र के एक मॉडल की मरम्मत के लिए ग्लासगो विश्वविद्यालय (स्कॉटलैंड) में एक मैकेनिक के रूप में उन्हें सौंपे गए कार्य के संबंध में न्यूकॉमन इंजन की दक्षता में सुधार करने के लिए।

वाट के इंजन को 1784 में अंतिम औद्योगिक पूर्णता प्राप्त हुई। वाट के भाप इंजन में, दो सिलेंडरों को एक बंद सिलेंडर से बदल दिया गया था। भाप ने पिस्टन के दोनों किनारों पर बारी-बारी से काम किया, इसे पहले एक दिशा में धकेला, फिर दूसरी में। ऐसी डबल-एक्टिंग मशीन में, निकास भाप को सिलेंडर में नहीं, बल्कि इससे अलग एक बर्तन में - एक कंडेनसर में संघनित किया जाता था। एक केन्द्रापसारक गति नियंत्रक द्वारा चक्का गति की स्थिरता को बनाए रखा गया था।

पहले स्टीम इंजन का मुख्य नुकसान कम था, 9% से अधिक नहीं, दक्षता।

भाप बिजली संयंत्रों की विशेषज्ञता और आगे का विकास

भाप इंजन

भाप इंजन के दायरे के विस्तार के लिए हमेशा व्यापक बहुमुखी प्रतिभा की आवश्यकता होती है। ताप विद्युत संयंत्रों की विशेषज्ञता शुरू हुई। जल-उठाने और खदान भाप प्रतिष्ठानों में सुधार जारी रहा। धातुकर्म उत्पादन के विकास ने ब्लोअर के सुधार को प्रेरित किया। हाई-स्पीड स्टीम इंजन वाले सेंट्रीफ्यूगल ब्लोअर दिखाई दिए। धातु विज्ञान में रोलिंग स्टीम पावर प्लांट और स्टीम हथौड़ों का इस्तेमाल किया जाने लगा। 1840 में जे. नेस्मिथ ने एक नया समाधान खोजा, जिसने एक भाप इंजन को हथौड़े से जोड़ा।

लोकोमोबाइल द्वारा एक स्वतंत्र दिशा का गठन किया गया था - मोबाइल स्टीम पावर प्लांट, जिसका इतिहास 1765 में शुरू होता है, जब अंग्रेजी निर्माता जे। स्मीटन ने एक मोबाइल इकाई विकसित की थी। हालांकि, इंजनों को केवल 19वीं शताब्दी के मध्य से ही ध्यान देने योग्य वितरण प्राप्त हुआ।

1800 के बाद, जब वाट और बोल्टन के विशेषाधिकारों की दस साल की अवधि समाप्त हो गई, जो भागीदारों के लिए भारी पूंजी लेकर आई, तो अन्य आविष्कारकों को अंततः एक मुक्त हाथ मिल गया। लगभग तुरंत, वाट द्वारा उपयोग नहीं किए जाने वाले प्रगतिशील तरीकों को लागू किया गया: उच्च दबाव और दोहरा विस्तार। बैलेंस बीम की अस्वीकृति और कई सिलेंडरों में कई भाप विस्तार के उपयोग से भाप इंजन के नए संरचनात्मक रूपों का निर्माण हुआ। डबल एक्सपेंशन इंजन दो सिलेंडरों के रूप में आकार लेने लगे: उच्च दबाव और निम्न दबाव, या तो 90 ° के क्रैंक के बीच एक वेडिंग कोण के साथ मिश्रित मशीनों के रूप में, या अग्रानुक्रम मशीनों के रूप में जिसमें दोनों पिस्टन एक सामान्य रॉड पर लगे होते हैं और एक क्रैंक पर काम करें।

भाप इंजनों की दक्षता बढ़ाने के लिए 19वीं शताब्दी के मध्य से अत्यधिक गरम भाप का उपयोग बहुत महत्वपूर्ण था, जिसका प्रभाव फ्रांसीसी वैज्ञानिक जी.ए. गिर। भाप इंजन के सिलेंडरों में सुपरहीटेड स्टीम के उपयोग के लिए संक्रमण के लिए बेलनाकार स्पूल और वाल्व वितरण तंत्र के डिजाइन, खनिज प्राप्त करने के लिए प्रौद्योगिकी के विकास पर एक लंबे काम की आवश्यकता थी। चिकनाई तेलझेलने में सक्षम उच्च तापमान, और विशेष रूप से धातु पैकिंग के साथ नए प्रकार के मुहरों के डिजाइन पर, 200 - 300 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ संतृप्त भाप से सुपरहिटेड भाप में धीरे-धीरे स्थानांतरित करने के लिए।

स्टीम पिस्टन इंजन के विकास में अंतिम प्रमुख कदम एक बार-थ्रू स्टीम इंजन का आविष्कार था, जिसे 1908 में जर्मन प्रोफेसर स्टंपफ द्वारा बनाया गया था।

19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, स्टीम पिस्टन इंजन के सभी रचनात्मक रूपों का मूल रूप से गठन किया गया था।

भाप इंजनों के विकास में एक नई दिशा तब उत्पन्न हुई जब उन्हें 19वीं शताब्दी के 80-90 के दशक से बिजली स्टेशनों पर विद्युत जनरेटर के इंजन के रूप में उपयोग किया गया।

उच्च गति, घूर्णी गति की उच्च एकरूपता और लगातार बढ़ती शक्ति की आवश्यकता विद्युत जनरेटर के प्राथमिक इंजन पर लगाई गई थी।

तकनीकी क्षमतापिस्टन स्टीम इंजन - स्टीम इंजन - जो पूरे 19वीं शताब्दी में उद्योग और परिवहन का सार्वभौमिक इंजन था, अब बिजली संयंत्रों के निर्माण के संबंध में 19वीं शताब्दी के अंत में उत्पन्न हुई जरूरतों को पूरा नहीं करता था। वे एक नए ताप इंजन के निर्माण के बाद ही संतुष्ट हो सकते हैं - एक भाप टरबाइन।

पानी से भाप बनाने का पात्र

पहले भाप बॉयलरों ने वायुमंडलीय दबाव भाप का इस्तेमाल किया। स्टीम बॉयलरों के प्रोटोटाइप पाचन बॉयलरों के डिजाइन थे, जिससे "बॉयलर" शब्द जो आज तक जीवित है, उत्पन्न हुआ।

भाप इंजनों की शक्ति में वृद्धि ने बॉयलर निर्माण में अभी भी मौजूदा प्रवृत्ति को जन्म दिया: में वृद्धि

भाप क्षमता - प्रति घंटे बॉयलर द्वारा उत्पादित भाप की मात्रा।

इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, एक सिलेंडर को बिजली देने के लिए दो या तीन बॉयलर लगाए गए थे। विशेष रूप से, 1778 में, अंग्रेजी इंजीनियर डी। स्मीटन की परियोजना के अनुसार, क्रोनस्टेड समुद्री डॉक से पानी पंप करने के लिए एक तीन-बॉयलर संयंत्र बनाया गया था।

हालांकि, अगर भाप बिजली संयंत्रों की इकाई शक्ति में वृद्धि के लिए बॉयलर इकाइयों के भाप उत्पादन में वृद्धि की आवश्यकता होती है, तो दक्षता बढ़ाने के लिए, भाप के दबाव में वृद्धि की आवश्यकता होती है, जिसके लिए अधिक टिकाऊ बॉयलर की आवश्यकता होती है। इस प्रकार बॉयलर निर्माण में दूसरी और अभी भी सक्रिय प्रवृत्ति उत्पन्न हुई: दबाव में वृद्धि। पहले से ही 19 वीं शताब्दी के अंत तक, बॉयलरों में दबाव 13-15 वायुमंडल तक पहुंच गया था।

दबाव बढ़ाने की आवश्यकता बॉयलरों की भाप क्षमता बढ़ाने की इच्छा के विपरीत थी। एक गेंद एक बर्तन का सबसे अच्छा ज्यामितीय आकार है जो उच्च आंतरिक दबाव का सामना कर सकता है, किसी दिए गए मात्रा के लिए न्यूनतम सतह देता है, और भाप उत्पादन बढ़ाने के लिए एक बड़ी सतह की आवश्यकता होती है। सबसे स्वीकार्य एक सिलेंडर का उपयोग था - ताकत के मामले में गेंद के बाद ज्यामितीय आकार। सिलेंडर आपको लंबाई बढ़ाकर इसकी सतह को मनमाने ढंग से बढ़ाने की अनुमति देता है। 1801 में संयुक्त राज्य अमेरिका में O. Ehns ने उस समय के लिए अत्यधिक उच्च दबाव के साथ एक बेलनाकार आंतरिक भट्टी के साथ एक बेलनाकार बॉयलर का निर्माण किया, लगभग 10 वायुमंडल। 1824 में सेंट। बरनौल में लिटविनोव ने एक मूल भाप बिजली संयंत्र की एक परियोजना विकसित की जिसमें एक बार-थ्रू बॉयलर इकाई जिसमें फिनड ट्यूब शामिल थे।

बॉयलर के दबाव और भाप उत्पादन को बढ़ाने के लिए, सिलेंडर के व्यास (ताकत) को कम करना और इसकी लंबाई (उत्पादकता) बढ़ाना आवश्यक था: बॉयलर एक पाइप में बदल गया। बॉयलर इकाइयों को कुचलने के दो तरीके थे: बॉयलर या पानी की जगह का गैस पथ कुचल दिया गया था। इस प्रकार, दो प्रकार के बॉयलरों को परिभाषित किया गया: फायर-ट्यूब और वॉटर-ट्यूब।

19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, पर्याप्त रूप से विश्वसनीय भाप जनरेटर विकसित किए गए, जिससे प्रति घंटे सैकड़ों टन भाप की भाप क्षमता प्राप्त करना संभव हो गया। स्टीम बॉयलर छोटे व्यास की पतली दीवार वाले स्टील पाइप का एक संयोजन था। 3-4 मिमी की दीवार मोटाई वाले ये पाइप बहुत अधिक दबाव का सामना कर सकते हैं। पाइप की कुल लंबाई के कारण उच्च प्रदर्शन प्राप्त होता है। 19वीं शताब्दी के मध्य तक, वहाँ था रचनात्मक प्रकारसीधे, थोड़े झुके हुए पाइपों के बंडल के साथ एक स्टीम बॉयलर दो कक्षों की सपाट दीवारों में लुढ़क जाता है - तथाकथित वॉटर-ट्यूब बॉयलर। 19 वीं शताब्दी के अंत तक, एक ऊर्ध्वाधर जल-ट्यूब बॉयलर दिखाई दिया, जिसमें दो बेलनाकार ड्रम के रूप में पाइप के एक ऊर्ध्वाधर बंडल से जुड़ा हुआ था। ये बॉयलर, अपने ड्रम के साथ, उच्च दबाव का सामना कर सकते हैं।

1896 में, निज़नी नोवगोरोड में अखिल रूसी मेले में, वीजी शुखोव के बॉयलर का प्रदर्शन किया गया था। शुखोव का मूल बंधनेवाला बॉयलर परिवहनीय था, हड कम लागतऔर कम धातु सामग्री। शुखोव ने पहली बार फर्नेस स्क्रीन का प्रस्ताव रखा था, जिसका उपयोग हमारे समय में किया जाता है। टी £एल ##0#एलएफओ 9-1* #5^^^

19वीं शताब्दी के अंत तक, वॉटर-ट्यूब स्टीम बॉयलरों ने 500 मीटर से अधिक की हीटिंग सतह और प्रति घंटे 20 टन से अधिक भाप की उत्पादकता प्राप्त करना संभव बना दिया, जो 20 वीं शताब्दी के मध्य में 10 गुना बढ़ गया।