भाप ऊर्जा के उपयोग की संभावनाएँ हमारे युग की शुरुआत में ही ज्ञात थीं। इसकी पुष्टि हेरोनियन एओलिपिल नामक उपकरण से होती है, जिसे अलेक्जेंड्रिया के प्राचीन यूनानी मैकेनिक हेरोन ने बनाया था। प्राचीन आविष्कार का श्रेय भाप टरबाइन को दिया जा सकता है, जिसकी गेंद जल वाष्प के जेट के बल के कारण घूमती थी।
17वीं शताब्दी में इंजनों को चलाने के लिए भाप का उपयोग करना संभव हो गया। इस आविष्कार का उपयोग लंबे समय तक नहीं किया गया, लेकिन इसने मानव जाति के विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया। इसके अलावा, भाप इंजन के आविष्कार का इतिहास बहुत दिलचस्प है।
अवधारणा
भाप इंजन में एक बाहरी दहन ताप इंजन होता है, जो पिस्टन की यांत्रिक गति बनाने के लिए जल वाष्प की ऊर्जा का उपयोग करता है, जो बदले में शाफ्ट को घुमाता है। भाप इंजन की शक्ति आमतौर पर वाट में मापी जाती है।
आविष्कार का इतिहास
भाप इंजन के आविष्कार का इतिहास प्राचीन यूनानी सभ्यता के ज्ञान से जुड़ा है। लम्बे समय तक इस युग के कार्यों का किसी ने प्रयोग नहीं किया। 16वीं शताब्दी में भाप टरबाइन बनाने का प्रयास किया गया था। तुर्की के भौतिक विज्ञानी और इंजीनियर ताकीउद्दीन अल-शमी ने मिस्र में इस पर काम किया।
इस समस्या में रुचि 17वीं शताब्दी में फिर से प्रकट हुई। 1629 में, जियोवानी ब्रांका ने भाप टरबाइन का अपना संस्करण प्रस्तावित किया। हालाँकि, आविष्कारों ने बड़ी मात्रा में ऊर्जा खो दी। आगे के विकास के लिए उपयुक्त आर्थिक परिस्थितियों की आवश्यकता थी, जो बाद में सामने आएगी।
डेनिस पापिन को भाप इंजन का आविष्कार करने वाला पहला व्यक्ति माना जाता है। आविष्कार एक पिस्टन वाला सिलेंडर था जो भाप के कारण ऊपर उठता है और इसके संघनन के परिणामस्वरूप गिरता है। सेवेरी और न्यूकमेन (1705) के उपकरणों के संचालन का सिद्धांत समान था। इस उपकरण का उपयोग खनन के दौरान पानी को बाहर निकालने के लिए किया जाता था।
अंततः 1769 में वाट इस उपकरण में सुधार करने में सफल रहे।
डेनिस पापिन के आविष्कार
डेनिस पापिन प्रशिक्षण से एक चिकित्सक थे। फ्रांस में जन्मे, वह 1675 में इंग्लैंड चले गए। वह अपने कई आविष्कारों के लिए प्रसिद्ध हैं। उनमें से एक प्रेशर कुकर है, जिसे "पापेन का कड़ाही" कहा जाता था।
वह दो घटनाओं के बीच संबंध की पहचान करने में सक्षम था, अर्थात् तरल (पानी) का क्वथनांक और परिणामी दबाव। इसके लिए धन्यवाद, उन्होंने एक सीलबंद कड़ाही बनाई, जिसके अंदर दबाव बढ़ा दिया गया, जिससे पानी सामान्य से देर से उबलने लगा और इसमें रखे गए उत्पादों का प्रसंस्करण तापमान बढ़ गया। इससे खाना पकाने की गति बढ़ गई.
1674 में, एक चिकित्सा आविष्कारक ने एक बारूद इंजन बनाया। इसका काम यह था कि जब सिलेंडर में बारूद प्रज्वलित होता था, तो पिस्टन हिल जाता था। सिलेंडर में एक कमजोर वैक्यूम बन गया और वायुमंडलीय दबाव ने पिस्टन को अपनी जगह पर लौटा दिया। इस मामले में गठित गैसीय तत्व वाल्व के माध्यम से बाहर निकल गए, और शेष को ठंडा कर दिया गया।
1698 तक, पापेन उसी सिद्धांत का उपयोग करके एक इकाई बनाने में कामयाब रहे, जो बारूद पर नहीं, बल्कि पानी पर काम करती थी। इस प्रकार, पहला भाप इंजन बनाया गया। इस विचार से हुई महत्वपूर्ण प्रगति के बावजूद, इससे इसके आविष्कारक को कोई महत्वपूर्ण लाभ नहीं हुआ। यह इस तथ्य के कारण था कि पहले एक अन्य मैकेनिक, सेवरी, ने पहले से ही एक स्टीम पंप का पेटेंट कराया था, और उस समय तक ऐसी इकाइयों के लिए किसी अन्य एप्लिकेशन का आविष्कार नहीं हुआ था।
डेनिस पापिन की 1714 में लंदन में मृत्यु हो गई। इस तथ्य के बावजूद कि उन्होंने पहले भाप इंजन का आविष्कार किया था, उन्होंने अभाव और अकेलेपन में इस दुनिया को छोड़ दिया।
थॉमस न्यूकमेन के आविष्कार
अंग्रेज न्यूकमेन लाभांश के मामले में अधिक सफल साबित हुआ। जब पापिन ने अपनी मशीन बनाई, तब थॉमस 35 वर्ष के थे। उन्होंने सेवेरी और पापिन के काम का ध्यानपूर्वक अध्ययन किया और दोनों डिज़ाइनों की कमियों को समझने में सक्षम हुए। उनसे उन्होंने सभी बेहतरीन विचार लिये।
1712 तक, ग्लास और प्लंबिंग मास्टर जॉन कुली के सहयोग से, उन्होंने अपना पहला मॉडल बनाया। इस प्रकार भाप इंजन के आविष्कार का इतिहास जारी रहा।
निर्मित मॉडल को संक्षेप में इस प्रकार समझाया जा सकता है:
- डिज़ाइन में पापिन की तरह एक ऊर्ध्वाधर सिलेंडर और एक पिस्टन शामिल था।
- भाप का निर्माण एक अलग बॉयलर में हुआ, जो सेवरी मशीन के सिद्धांत पर काम करता था।
- भाप सिलेंडर में कसाव उस चमड़े के कारण प्राप्त होता था जिससे पिस्टन ढका हुआ था।
न्यूकमेन की इकाई ने वायुमंडलीय दबाव का उपयोग करके खदानों से पानी उठाया। मशीन आकार में बड़ी थी और इसे चलाने के लिए बड़ी मात्रा में कोयले की आवश्यकता होती थी। इन कमियों के बावजूद, न्यूकमेन मॉडल का उपयोग आधी सदी तक खदानों में किया जाता रहा। इसने उन खदानों को फिर से खोलने की भी अनुमति दी जो भूजल बाढ़ के कारण छोड़ दी गई थीं।
1722 में, न्यूकमेन के दिमाग की उपज ने केवल दो सप्ताह में क्रोनस्टेड में एक जहाज से पानी पंप करके अपनी प्रभावशीलता साबित की। एक पवनचक्की प्रणाली एक वर्ष में ऐसा कर सकती है।
इस तथ्य के कारण कि मशीन पिछले संस्करणों के आधार पर बनाई गई थी, अंग्रेजी मैकेनिक इसके लिए पेटेंट प्राप्त करने में असमर्थ था। डिजाइनरों ने वाहन को चलाने के लिए आविष्कार का उपयोग करने की कोशिश की, लेकिन असफल रहे। भाप इंजन के आविष्कार का इतिहास यहीं नहीं रुका।
वॉट का आविष्कार
जेम्स वाट पहले ऐसे उपकरण का आविष्कार करने वाले व्यक्ति थे जो आकार में छोटे लेकिन काफी शक्तिशाली थे। भाप इंजन अपनी तरह का पहला इंजन था। ग्लासगो विश्वविद्यालय के एक मैकेनिक ने 1763 में न्यूकमेन की भाप इकाई की मरम्मत शुरू की। मरम्मत के परिणामस्वरूप, उन्हें एहसास हुआ कि ईंधन की खपत को कैसे कम किया जाए। ऐसा करने के लिए सिलेंडर को लगातार गर्म अवस्था में रखना जरूरी था। हालाँकि, भाप संघनन की समस्या हल होने तक वाट का भाप इंजन तैयार नहीं हो सका।
समाधान तब आया जब एक मैकेनिक लॉन्ड्री के पास से गुजर रहा था और उसने बॉयलर कवर के नीचे से भाप के बादल निकलते देखा। उन्होंने महसूस किया कि भाप एक गैस है, और इसे कम दबाव के साथ एक सिलेंडर में स्थानांतरित करने की आवश्यकता है।
भाप सिलेंडर के अंदरूनी हिस्से को तेल में भिगोई हुई भांग की रस्सी से सील करके, वाट वायुमंडलीय दबाव को खत्म करने में सक्षम था। यह एक बड़ा कदम था.
1769 में, एक मैकेनिक को एक पेटेंट मिला, जिसमें कहा गया था कि भाप इंजन में इंजन का तापमान हमेशा भाप के तापमान के बराबर होगा। हालाँकि, बदकिस्मत आविष्कारक के लिए चीजें उम्मीद के मुताबिक नहीं रहीं। उन्हें कर्ज के लिए पेटेंट गिरवी रखने के लिए मजबूर होना पड़ा।
1772 में उनकी मुलाकात मैथ्यू बोल्टन से हुई, जो एक धनी उद्योगपति थे। उन्होंने वॉट के पेटेंट खरीदे और लौटा दिये। बोल्टन के समर्थन से आविष्कारक काम पर लौट आया। 1773 में, वाट के भाप इंजन का परीक्षण किया गया और पता चला कि यह अपने समकक्षों की तुलना में काफी कम कोयले की खपत करता है। एक साल बाद, उनकी कारों का उत्पादन इंग्लैंड में शुरू हुआ।
1781 में, आविष्कारक अपनी अगली रचना - औद्योगिक मशीनों को चलाने के लिए एक भाप इंजन - का पेटेंट कराने में कामयाब रहे। समय के साथ, ये सभी प्रौद्योगिकियाँ भाप का उपयोग करके ट्रेनों और स्टीमशिप को चलाना संभव बना देंगी। इससे व्यक्ति का जीवन पूरी तरह से बदल जायेगा.
कई लोगों के जीवन को बदलने वाले लोगों में से एक जेम्स वाट थे, जिनके भाप इंजन ने गति बढ़ा दी थी तकनीकी प्रगति.
पोलज़ुनोव का आविष्कार
पहले भाप इंजन का डिज़ाइन, जो विभिन्न कार्य तंत्रों को शक्ति प्रदान कर सकता था, 1763 में बनाया गया था। इसे रूसी मैकेनिक आई. पोलज़ुनोव द्वारा विकसित किया गया था, जो अल्ताई खनन संयंत्रों में काम करते थे।
कारखानों के प्रमुख परियोजना से परिचित हो गए और उन्हें सेंट पीटर्सबर्ग से उपकरण बनाने की अनुमति मिल गई। पोलज़ुनोव के भाप इंजन को मान्यता दी गई, और इसके निर्माण का काम परियोजना के लेखक को सौंपा गया। उत्तरार्द्ध पहले उन संभावित कमियों को पहचानने और समाप्त करने के लिए मॉडल को लघु रूप में इकट्ठा करना चाहता था जो कागज पर दिखाई नहीं दे रही थीं। हालाँकि, उन्हें एक बड़ी, शक्तिशाली मशीन का निर्माण शुरू करने का आदेश दिया गया था।
पोलज़ुनोव को सहायक प्रदान किए गए थे, जिनमें से दो यांत्रिक रूप से इच्छुक थे, और दो को सहायक कार्य करने की आवश्यकता थी। भाप इंजन को बनाने में एक वर्ष नौ महीने का समय लगा। जब पोलज़ुनोव का भाप इंजन लगभग तैयार हो गया, तो वह इसके सेवन से बीमार पड़ गया। पहले परीक्षण से कुछ दिन पहले निर्माता की मृत्यु हो गई।
मशीन में सभी क्रियाएं स्वचालित रूप से होती थीं; यह लगातार काम कर सकती थी। यह 1766 में सिद्ध हुआ, जब पोल्ज़ुनोव के छात्रों ने अंतिम परीक्षण किया। एक महीने बाद, उपकरण को परिचालन में लाया गया।
कार ने न केवल खर्च किए गए पैसे की भरपाई की, बल्कि अपने मालिकों को लाभ भी दिलाया। शरद ऋतु तक, बॉयलर लीक हो गया और काम बंद हो गया। यूनिट की मरम्मत कराई जा सकती थी, लेकिन फैक्ट्री प्रबंधन को इसमें कोई दिलचस्पी नहीं थी। कार को छोड़ दिया गया, और एक दशक बाद इसे अनावश्यक मानकर नष्ट कर दिया गया।
परिचालन सिद्धांत
पूरे सिस्टम को संचालित करने के लिए स्टीम बॉयलर की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप भाप फैलती है और पिस्टन पर दबाव डालती है, जिसके परिणामस्वरूप यांत्रिक भागों की गति होती है।
नीचे दिए गए चित्रण का उपयोग करके ऑपरेशन के सिद्धांत का बेहतर अध्ययन किया जा सकता है।
विवरण में जाए बिना, भाप इंजन का काम भाप की ऊर्जा को पिस्टन की यांत्रिक गति में परिवर्तित करना है।
क्षमता
भाप इंजन की दक्षता ईंधन में निहित गर्मी की व्यय मात्रा के संबंध में उपयोगी यांत्रिक कार्य के अनुपात से निर्धारित होती है। गर्मी के रूप में पर्यावरण में जारी ऊर्जा को ध्यान में नहीं रखा जाता है।
भाप इंजन की दक्षता प्रतिशत के रूप में मापी जाती है। व्यावहारिक दक्षता 1-8% होगी. यदि कोई कंडेनसर है और प्रवाह पथ का विस्तार किया गया है, तो आंकड़ा 25% तक बढ़ सकता है।
लाभ
भाप उपकरण का मुख्य लाभ यह है कि बॉयलर ईंधन के रूप में किसी भी ताप स्रोत, कोयला और यूरेनियम दोनों का उपयोग कर सकता है। यह इसे इंजन से काफी अलग करता है आंतरिक जलन. बाद के प्रकार के आधार पर, एक निश्चित प्रकार के ईंधन की आवश्यकता होती है।
भाप इंजनों के आविष्कार के इतिहास ने ऐसे फायदे दिखाए हैं जो आज भी ध्यान देने योग्य हैं, क्योंकि परमाणु ऊर्जा का उपयोग भाप के समकक्ष के लिए किया जा सकता है। अपने आप में, एक परमाणु रिएक्टर अपनी ऊर्जा को परिवर्तित नहीं कर सकता है यांत्रिक कार्य, लेकिन यह बड़ी मात्रा में गर्मी पैदा करने में सक्षम है। इसका उपयोग भाप उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जो कार को गति प्रदान करेगी। सौर ऊर्जा का उपयोग इसी प्रकार किया जा सकता है।
भाप से चलने वाले लोकोमोटिव अधिक ऊंचाई पर अच्छा प्रदर्शन करते हैं। पहाड़ों में कम वायुमंडलीय दबाव से उनके काम की दक्षता प्रभावित नहीं होती है। लैटिन अमेरिका के पहाड़ों में अभी भी भाप इंजनों का उपयोग किया जाता है।
ऑस्ट्रिया और स्विट्जरलैंड में, सूखी भाप पर चलने वाले भाप इंजनों के नए संस्करणों का उपयोग किया जाता है। वे कई सुधारों के कारण उच्च दक्षता दिखाते हैं। इन्हें रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है और ये ईंधन के रूप में हल्के पेट्रोलियम अंशों का उपभोग करते हैं। आर्थिक संकेतकों के संदर्भ में, वे आधुनिक इलेक्ट्रिक इंजनों के बराबर हैं। साथ ही, भाप इंजन अपने डीजल और इलेक्ट्रिक समकक्षों की तुलना में बहुत हल्के होते हैं। पहाड़ी इलाकों में ये बड़ा फायदा है.
कमियां
नुकसान में सबसे पहले, कम दक्षता शामिल है। इसमें डिज़ाइन का भारीपन और कम गति को जोड़ा जाना चाहिए। आंतरिक दहन इंजन के आगमन के बाद यह विशेष रूप से ध्यान देने योग्य हो गया।
आवेदन
यह पहले से ही ज्ञात है कि भाप इंजन का आविष्कार किसने किया था। अभी यह पता लगाना बाकी है कि इनका इस्तेमाल कहां किया गया। बीसवीं सदी के मध्य तक, उद्योग में भाप इंजन का उपयोग किया जाता था। इनका उपयोग रेलवे और भाप परिवहन के लिए भी किया जाता था।
भाप इंजन संचालित करने वाली फ़ैक्टरियाँ:
- चीनी;
- मिलान;
- कागज कारखाना;
- कपड़ा;
- खाद्य उद्यम (कुछ मामलों में)।
भाप टरबाइन भी इसी उपकरण से संबंधित हैं। बिजली जनरेटर आज भी उनकी मदद से चलते हैं। दुनिया की लगभग 80% बिजली भाप टर्बाइनों का उपयोग करके उत्पन्न की जाती है।
एक समय में वे बनाए गए थे विभिन्न प्रकारभाप इंजन द्वारा संचालित परिवहन। कुछ ने अनसुलझी समस्याओं के कारण जड़ें नहीं जमाईं, जबकि अन्य आज भी काम कर रहे हैं।
भाप से चलने वाला परिवहन:
- ऑटोमोबाइल;
- ट्रैक्टर;
- खुदाई करनेवाला;
- विमान;
- लोकोमोटिव;
- जहाज़;
- ट्रैक्टर.
यह भाप इंजन के आविष्कार का इतिहास है। आइए संक्षेप में 1902 में बनाई गई सर्पोले रेसिंग कार के एक सफल उदाहरण पर विचार करें। इसने ज़मीन पर 120 किमी प्रति घंटे की गति का विश्व रिकॉर्ड बनाया। यही कारण है कि स्टीम कारें इलेक्ट्रिक और गैसोलीन समकक्षों के साथ प्रतिस्पर्धी थीं।
इस प्रकार, 1900 में संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे अधिक भाप इंजन का उत्पादन किया गया। वे बीसवीं सदी के तीस के दशक तक सड़कों पर पाए जाते थे।
इस प्रकार के अधिकांश परिवहन आंतरिक दहन इंजन के आगमन के बाद अलोकप्रिय हो गए, जिनकी दक्षता बहुत अधिक है। ऐसी कारें हल्की और तेज़ होने के साथ-साथ अधिक किफायती भी थीं।
स्टीमपंक भाप इंजन के युग की एक प्रवृत्ति के रूप में
के बारे में बातें कर रहे हैं भाप इंजिन, मैं एक लोकप्रिय प्रवृत्ति - स्टीमपंक का उल्लेख करना चाहूंगा। यह शब्द अंग्रेजी के दो शब्दों से मिलकर बना है - "स्टीम" और "प्रोटेस्ट"। स्टीमपंक एक प्रकार की विज्ञान कथा है जो विक्टोरियन इंग्लैंड में 19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में स्थापित है। इतिहास में इस अवधि को अक्सर भाप के युग के रूप में जाना जाता है।
सभी कार्यों में एक विशिष्ट विशेषता है - वे 19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध के जीवन के बारे में बताते हैं, कथन की शैली एच. जी. वेल्स के उपन्यास "द टाइम मशीन" की याद दिलाती है। कहानियाँ शहर के परिदृश्य, सार्वजनिक भवनों और प्रौद्योगिकी का वर्णन करती हैं। हवाई जहाजों, प्राचीन कारों और विचित्र आविष्कारों को एक विशेष स्थान दिया गया है। सभी धातु भागों को रिवेट्स के साथ बांधा गया था, क्योंकि वेल्डिंग का उपयोग अभी तक नहीं किया गया था।
"स्टीमपंक" शब्द की उत्पत्ति 1987 में हुई थी। इसकी लोकप्रियता "द डिफरेंस इंजन" उपन्यास की उपस्थिति से जुड़ी है। इसे 1990 में विलियम गिब्सन और ब्रूस स्टर्लिंग द्वारा लिखा गया था।
21वीं सदी की शुरुआत में इस दिशा में कई प्रसिद्ध फ़िल्में रिलीज़ हुईं:
- "टाइम मशीन";
- "असाधारण सज्जनों का संघटन";
- "वैन हेल्सिंग"।
स्टीमपंक के अग्रदूतों में जूल्स वर्ने और ग्रिगोरी एडमोव के काम शामिल हैं। इस प्रवृत्ति में रुचि समय-समय पर जीवन के सभी क्षेत्रों में प्रकट होती है - सिनेमा से लेकर रोजमर्रा के कपड़ों तक।
भाप इंजन एक ऊष्मा इंजन है जिसमें विस्तारित भाप की स्थितिज ऊर्जा को उपभोक्ता को आपूर्ति की जाने वाली यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
आइए चित्र के सरलीकृत आरेख का उपयोग करके मशीन के संचालन के सिद्धांत से परिचित हों। 1.
सिलेंडर 2 के अंदर एक पिस्टन 10 है, जो भाप के दबाव में आगे और पीछे चल सकता है; सिलेंडर में चार चैनल होते हैं जो खुल और बंद हो सकते हैं। दो ऊपरी भाप आपूर्ति चैनल1 और3 एक पाइपलाइन द्वारा स्टीम बॉयलर से जुड़े होते हैं, और उनके माध्यम से ताज़ा भाप सिलेंडर में प्रवेश कर सकती है। दो निचली बूंदों के माध्यम से, 9 और 11 जोड़े, जो पहले ही काम पूरा कर चुके हैं, सिलेंडर से जारी किए जाते हैं।
आरेख उस क्षण को दिखाता है जब चैनल 1 और 9 खुले होते हैं, चैनल 3 और11 बंद किया हुआ। इसलिए, चैनल के माध्यम से बायलर से ताजा भाप1 सिलेंडर की बाईं गुहा में प्रवेश करता है और इसके दबाव से पिस्टन को दाईं ओर ले जाता है; इस समय, निकास भाप को सिलेंडर की दाहिनी गुहा से चैनल 9 के माध्यम से हटा दिया जाता है। जब पिस्टन बिल्कुल सही स्थिति में होता है, तो चैनल1 और9 बंद हैं, और ताजा भाप के सेवन के लिए 3 और खर्च की गई भाप के निकास के लिए 11 खुले हैं, जिसके परिणामस्वरूप पिस्टन बाईं ओर चला जाएगा। जब पिस्टन सबसे बाईं ओर होता है, तो चैनल खुल जाते हैं1 और 9 और चैनल 3 और 11 बंद कर दिए गए हैं और प्रक्रिया दोहराई गई है। इस प्रकार, पिस्टन की एक सीधीरेखीय प्रत्यागामी गति निर्मित होती है।
इस गति को घूर्णन में परिवर्तित करने के लिए, एक तथाकथित क्रैंक तंत्र का उपयोग किया जाता है। इसमें एक पिस्टन रॉड - 4 होता है, जो एक छोर पर पिस्टन से जुड़ा होता है, और दूसरे सिरे पर, एक स्लाइडर (क्रॉसहेड) 5 के माध्यम से, गाइड समानांतरों के बीच स्लाइडिंग, एक कनेक्टिंग रॉड 6 के साथ जुड़ा होता है, जो गति को संचारित करता है। मुख्य शाफ्ट 7 अपनी कोहनी या क्रैंक 8 के माध्यम से।
मुख्य शाफ्ट पर टॉर्क की मात्रा स्थिर नहीं है। दरअसल, ताकतआर , छड़ के साथ निर्देशित (चित्र 2), दो घटकों में विघटित किया जा सकता है:को , कनेक्टिंग रॉड के साथ निर्देशित, औरएन , गाइड समानांतर के विमान के लंबवत। बल एन का आंदोलन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, लेकिन केवल गाइड समानांतर के खिलाफ स्लाइडर को दबाता है। बलको कनेक्टिंग रॉड के साथ संचारित होता है और क्रैंक पर कार्य करता है। यहां इसे फिर से दो घटकों में विघटित किया जा सकता है: बलजेड , क्रैंक की त्रिज्या के साथ निर्देशित और बीयरिंग और बल के खिलाफ शाफ्ट को दबानाटी , क्रैंक के लंबवत और शाफ्ट के घूर्णन का कारण बनता है। बल T का परिमाण त्रिभुज AKZ पर विचार करके निर्धारित किया जाएगा। चूँकि कोण ZAK = ? + ?, फिर
टी = के पाप (? + ?).
लेकिन ओसीडी त्रिकोण से ताकत मिलती है
क= पी/ ओल ?
इसीलिए
टी= पसीन ( ? + ?) / ओल ? ,
जब मशीन शाफ्ट की एक क्रांति के लिए चलती है, तो कोण? और? और ताकतआर लगातार परिवर्तन, और इसलिए टोक़ (स्पर्शरेखा) बल का परिमाणटी परिवर्तनशील भी. एक क्रांति के दौरान मुख्य शाफ्ट का एक समान घुमाव बनाने के लिए, उस पर एक भारी फ्लाईव्हील लगाया जाता है, जिसकी जड़ता के कारण शाफ्ट के घूमने की एक निरंतर कोणीय गति बनी रहती है। उन क्षणों में जब शक्तिटी बढ़ता है, तो यह शाफ्ट के घूमने की गति को तुरंत नहीं बढ़ा सकता जब तक कि फ्लाईव्हील की गति तेज न हो जाए, जो तुरंत नहीं होता है, क्योंकि फ्लाईव्हील का द्रव्यमान बड़ा होता है। उन क्षणों में जब कार्य आघूर्ण बल द्वारा किया जाता हैटी , उपभोक्ता द्वारा बनाए गए प्रतिरोध बलों का काम कम हो जाता है; फ्लाईव्हील, फिर से, अपनी जड़ता के कारण, तुरंत अपनी गति को कम नहीं कर सकता है और, अपने त्वरण के दौरान प्राप्त ऊर्जा को वापस देकर, पिस्टन को भार पर काबू पाने में मदद करता है।
पिस्टन की चरम स्थितियों पर, कोण? + ? = 0, इसलिए पाप (? + ?) = 0 और, इसलिए, टी = 0। चूँकि इन स्थितियों में कोई घूर्णन बल नहीं है, तो यदि मशीन बिना फ्लाईव्हील के होती, तो उसे रुकना पड़ता। पिस्टन की इन चरम स्थितियों को मृत स्थिति या मृत केंद्र कहा जाता है। फ्लाईव्हील की जड़ता के कारण क्रैंक भी उनके बीच से गुजरता है।
मृत स्थिति में, पिस्टन सिलेंडर कवर के संपर्क में नहीं आता है; पिस्टन और कवर के बीच तथाकथित हानिकारक स्थान बना रहता है। हानिकारक स्थान की मात्रा में भाप वितरण अंगों से सिलेंडर तक भाप चैनलों की मात्रा भी शामिल है।
पिस्टन स्ट्रोकएस एक चरम स्थिति से दूसरे तक जाते समय पिस्टन द्वारा तय किया गया पथ है। यदि मुख्य शाफ्ट के केंद्र से क्रैंक पिन के केंद्र तक की दूरी - क्रैंक की त्रिज्या - को R द्वारा दर्शाया जाता है, तो S = 2R।
सिलेंडर विस्थापन वी एच पिस्टन द्वारा वर्णित आयतन है।
आमतौर पर, भाप इंजन दोहरे-अभिनय (डबल-एक्टिंग) वाले होते हैं (चित्र 1 देखें)। कभी-कभी एकल-अभिनय मशीनों का उपयोग किया जाता है, जिसमें भाप केवल ढक्कन की तरफ से पिस्टन पर दबाव डालती है; ऐसी मशीनों में सिलेंडर का दूसरा भाग खुला रहता है।
जिस दबाव के साथ भाप सिलेंडर से निकलती है, उसके आधार पर मशीनों को निकास में विभाजित किया जाता है, यदि भाप वायुमंडल में जाती है, संक्षेपण, यदि भाप कंडेनसर (रेफ्रिजरेटर, जहां कम दबाव बनाए रखा जाता है) में जाती है, और हीटिंग, में मशीन में समाप्त होने वाली भाप का उपयोग किसी भी उद्देश्य (गर्म करना, सुखाना आदि) के लिए किया जाता है।
अपने पूरे इतिहास में, भाप इंजन के धातु में अवतार के कई रूप रहे हैं। इन अवतारों में से एक मैकेनिकल इंजीनियर एन.एन. का स्टीम रोटरी इंजन था। टावर्सकोय। इस स्टीम रोटरी इंजन (स्टीम इंजन) का प्रौद्योगिकी और परिवहन के विभिन्न क्षेत्रों में सक्रिय रूप से उपयोग किया गया था। 19वीं सदी की रूसी तकनीकी परंपरा में ऐसे रोटरी इंजन को रोटरी मशीन कहा जाता था। इंजन की विशेषता स्थायित्व, दक्षता और उच्च टॉर्क थी। लेकिन भाप टरबाइनों के आगमन के साथ इसे भुला दिया गया। इस साइट के लेखक द्वारा जुटाई गई अभिलेखीय सामग्रियां नीचे दी गई हैं। सामग्रियाँ बहुत व्यापक हैं, इसलिए अभी तक उनका केवल एक भाग ही यहाँ प्रस्तुत किया गया है।
संपीड़ित वायु (3.5 एटीएम) भाप के साथ घूर्णन का परीक्षण करें रोटरी इंजिन.
मॉडल को 28-30 एटीएम के भाप दबाव पर 1500 आरपीएम पर 10 किलोवाट बिजली के लिए डिज़ाइन किया गया है।
19वीं सदी के अंत में, भाप इंजन - "एन. टावर्सकोय के रोटरी इंजन" को भुला दिया गया क्योंकि पिस्टन भाप इंजन निर्माण के लिए सरल और अधिक तकनीकी रूप से उन्नत थे (उस समय के उद्योगों के लिए), और भाप टर्बाइन अधिक शक्ति प्रदान करते थे .
लेकिन भाप टरबाइनों के संबंध में टिप्पणी केवल उनके बड़े वजन और समग्र आयामों में ही सत्य है। दरअसल, 1.5-2 हजार किलोवाट से अधिक की शक्ति के साथ, मल्टी-सिलेंडर स्टीम टर्बाइन टर्बाइन की उच्च लागत के साथ भी, सभी मामलों में स्टीम रोटरी इंजन से बेहतर प्रदर्शन करते हैं। और 20वीं सदी की शुरुआत में, जब जहाज़ बिजली संयंत्रोंऔर बिजली इकाइयाँबिजली संयंत्रों की क्षमता कई दसियों हज़ार किलोवाट होने लगी, तब केवल टर्बाइन ही ऐसी क्षमताएँ प्रदान कर सकते थे।
लेकिन - भाप टर्बाइनों में एक और खामी है। जब उनके द्रव्यमान-आयामी मापदंडों को नीचे की ओर बढ़ाया जाता है, तो भाप टर्बाइनों की प्रदर्शन विशेषताएँ तेजी से बिगड़ जाती हैं। विशिष्ट शक्ति काफी कम हो जाती है, दक्षता कम हो जाती है, इस तथ्य के बावजूद कि विनिर्माण की उच्च लागत और उच्च रेव्समुख्य शाफ्ट (गियरबॉक्स की आवश्यकता) - बने रहें। इसीलिए - 1.5 हजार किलोवाट (1.5 मेगावाट) से कम बिजली के क्षेत्र में, एक ऐसी भाप टरबाइन ढूंढना लगभग असंभव है जो सभी प्रकार से कुशल हो, यहां तक कि बहुत सारे पैसे के लिए भी...
यही कारण है कि इस पावर रेंज में विदेशी और अल्पज्ञात डिज़ाइनों का एक पूरा "गुलदस्ता" दिखाई दिया। लेकिन अक्सर, वे महंगे और अप्रभावी भी होते हैं... स्क्रू टर्बाइन, टेस्ला टर्बाइन, अक्षीय टर्बाइन, आदि।
लेकिन किसी कारण से हर कोई भाप "रोटरी मशीनों" - रोटरी भाप इंजन के बारे में भूल गया। इस बीच, ये भाप इंजन किसी भी ब्लेड और स्क्रू तंत्र की तुलना में कई गुना सस्ते हैं (मैं इसे मामले की जानकारी के साथ कह रहा हूं, एक ऐसे व्यक्ति के रूप में जो पहले से ही अपने पैसे से एक दर्जन से अधिक ऐसी मशीनें बना चुका है)। इसी समय, एन. टावर्सकोय की भाप "रोटरी रोटरी मशीनों" में बहुत कम गति से शक्तिशाली टॉर्क होता है, और 1000 से 3000 आरपीएम तक पूर्ण गति पर मुख्य शाफ्ट के घूमने की औसत गति होती है। वे। ऐसी मशीनें, चाहे विद्युत जनरेटर के लिए हों या स्टीम कार (ट्रक, ट्रैक्टर, ट्रैक्टर) के लिए, गियरबॉक्स, क्लच आदि की आवश्यकता नहीं होगी, लेकिन वे सीधे अपने शाफ्ट से डायनेमो, स्टीम कार के पहियों आदि से जुड़े होंगे। .
तो, एक स्टीम रोटरी इंजन के रूप में - "एन. टावर्सकोय रोटरी मशीन" प्रणाली, हमारे पास एक सार्वभौमिक स्टीम इंजन है जो एक सुदूर वानिकी या टैगा गांव में, एक फील्ड कैंप में एक ठोस ईंधन बॉयलर द्वारा संचालित बिजली उत्पन्न करेगा। , या किसी ग्रामीण बस्ती में बॉयलर रूम में बिजली पैदा करना या किसी ईंट या सीमेंट कारखाने, फाउंड्री आदि में प्रक्रिया ताप अपशिष्ट (गर्म हवा) पर "कताई" करना।
ऐसे सभी ताप स्रोतों की शक्ति 1 मेगावाट से कम होती है, यही कारण है कि पारंपरिक टर्बाइन यहां बहुत कम उपयोग में आते हैं। लेकिन सामान्य तकनीकी अभ्यास अभी तक परिणामी भाप के दबाव को काम में परिवर्तित करके गर्मी को रीसाइक्लिंग करने के लिए अन्य मशीनों के बारे में नहीं जानता है। तो इस गर्मी का किसी भी तरह से उपयोग नहीं किया जाता है - यह बस मूर्खतापूर्ण और अपरिवर्तनीय रूप से नष्ट हो जाती है।
मैंने पहले ही 3.5 - 5 किलोवाट (भाप के दबाव के आधार पर) के विद्युत जनरेटर को चलाने के लिए एक "स्टीम रोटरी मशीन" बनाई है, अगर सब कुछ योजना के अनुसार हुआ, तो जल्द ही 25 और 40 किलोवाट दोनों की एक मशीन होगी। एक ठोस ईंधन बॉयलर या अपशिष्ट प्रक्रिया ताप से एक छोटी सी ग्रामीण संपत्ति तक सस्ती बिजली उपलब्ध कराने के लिए बस यही आवश्यक है खेती, फ़ील्ड शिविर, आदि, आदि।
सिद्धांत रूप में, रोटरी इंजन अच्छी तरह से ऊपर की ओर बढ़ते हैं, इसलिए, एक शाफ्ट पर कई रोटर अनुभाग रखकर, मानक रोटर मॉड्यूल की संख्या में वृद्धि करके ऐसी मशीनों की शक्ति को बार-बार बढ़ाना आसान होता है। यानी, 80-160-240-320 किलोवाट या उससे अधिक की शक्ति वाली स्टीम रोटरी मशीनें बनाना काफी संभव है...
लेकिन, मध्यम और अपेक्षाकृत बड़े भाप बिजली संयंत्रों के अलावा, छोटे भाप रोटरी इंजन वाले भाप बिजली सर्किट भी छोटे बिजली संयंत्रों में मांग में होंगे।
उदाहरण के लिए, मेरा एक आविष्कार है "स्थानीय ठोस ईंधन का उपयोग करके कैम्पिंग और पर्यटक विद्युत जनरेटर।"
नीचे एक वीडियो है जहां ऐसे उपकरण के सरलीकृत प्रोटोटाइप का परीक्षण किया गया है।
लेकिन छोटा भाप इंजन पहले से ही प्रसन्नतापूर्वक और ऊर्जावान ढंग से अपने विद्युत जनरेटर को घुमा रहा है और लकड़ी और अन्य चरागाह ईंधन का उपयोग करके बिजली का उत्पादन कर रहा है।
स्टीम रोटरी इंजन (रोटरी स्टीम इंजन) के वाणिज्यिक और तकनीकी अनुप्रयोग की मुख्य दिशा सस्ते ठोस ईंधन और दहनशील कचरे का उपयोग करके सस्ती बिजली का उत्पादन है। वे। छोटे पैमाने पर ऊर्जा - भाप रोटरी इंजन का उपयोग करके वितरित बिजली उत्पादन। कल्पना करें कि कैसे एक रोटरी स्टीम इंजन एक चीरघर की संचालन योजना में पूरी तरह से फिट होगा, रूसी उत्तर या साइबेरिया (सुदूर पूर्व) में कहीं जहां कोई केंद्रीय बिजली आपूर्ति नहीं है, डीजल द्वारा संचालित डीजल जनरेटर द्वारा महंगी कीमत पर बिजली प्रदान की जाती है। दूर से आयातित ईंधन। लेकिन आराघर स्वयं प्रति दिन कम से कम आधा टन चूरा चिप्स का उत्पादन करता है - एक स्लैब जिसे रखने के लिए कहीं नहीं है...
ऐसे लकड़ी के कचरे का बॉयलर भट्टी तक सीधा रास्ता होता है, बॉयलर भाप पैदा करता है उच्च दबाव, भाप एक रोटरी भाप इंजन को शक्ति प्रदान करती है, जो एक विद्युत जनरेटर को घुमाती है।
इसी प्रकार असीमित लाखों टन कृषि फसल अपशिष्ट आदि को जलाना संभव है। और सस्ता पीट, सस्ता थर्मल कोयला वगैरह भी है। साइट के लेखक ने गणना की है कि 500 किलोवाट की क्षमता वाले स्टीम रोटरी इंजन के साथ एक छोटे स्टीम पावर प्लांट (स्टीम इंजन) के माध्यम से बिजली पैदा करते समय ईंधन की लागत 0.8 से 1 तक होगी।
2 रूबल प्रति किलोवाट।
स्टीम रोटरी इंजन का उपयोग करने का एक और दिलचस्प विकल्प स्टीम कार पर ऐसे स्टीम इंजन को स्थापित करना है। ट्रक एक ट्रैक्टर-भाप वाहन है, जिसमें शक्तिशाली टॉर्क है और यह सस्ते ठोस ईंधन का उपयोग करता है - कृषि और वानिकी उद्योग में एक बहुत ही आवश्यक भाप इंजन। आधुनिक तकनीकों और सामग्रियों के उपयोग के साथ-साथ थर्मोडायनामिक चक्र में "ऑर्गेनिक रैंकिन चक्र" के उपयोग से, सस्ते ठोस ईंधन (या सस्ते तरल ईंधन) का उपयोग करके प्रभावी दक्षता को 26-28% तक बढ़ाना संभव होगा। जैसे "भट्ठी ईंधन" या प्रयुक्त इंजन तेल)। वे। ट्रक - भाप इंजन वाला ट्रैक्टर
और लगभग 100 किलोवाट की शक्ति वाला एक रोटरी स्टीम इंजन, प्रति 100 किमी में लगभग 25-28 किलोग्राम थर्मल कोयला (लागत 5-6 रूबल प्रति किलोग्राम) या लगभग 40-45 किलोग्राम चूरा चिप्स (जिसकी कीमत) की खपत करेगा उत्तर स्वतंत्र है)...
रोटरी स्टीम इंजन के अनुप्रयोग के और भी कई दिलचस्प और आशाजनक क्षेत्र हैं, लेकिन इस पृष्ठ का आकार हमें उन सभी पर विस्तार से विचार करने की अनुमति नहीं देता है। परिणामस्वरूप, भाप इंजन अभी भी आधुनिक प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के कई क्षेत्रों में एक बहुत ही प्रमुख स्थान पर कब्जा कर सकता है।
भाप इंजन के साथ भाप बिजली विद्युत जनरेटर के एक प्रायोगिक मॉडल का शुभारंभ
मई-2018 लंबे प्रयोगों और प्रोटोटाइप के बाद, एक छोटा उच्च दबाव वाला बॉयलर बनाया गया। बॉयलर पर 80 एटीएम दबाव डाला जाता है, इसलिए यह टिका रहेगा परिचालन दाबबिना किसी कठिनाई के 40-60 एटीएम पर। अक्षीय भाप के एक प्रोटोटाइप मॉडल के साथ परिचालन में लाना पिस्टन इंजनमेरी डिजाइन। बढ़िया काम करता है - वीडियो देखें. लकड़ी पर प्रज्वलित होने के 12-14 मिनट में यह उच्च दबाव वाली भाप बनाने के लिए तैयार हो जाता है।
अब मैं ऐसी इकाइयों के टुकड़े-टुकड़े उत्पादन की तैयारी शुरू कर रहा हूं - एक उच्च दबाव बॉयलर, एक भाप इंजन (रोटरी या अक्षीय पिस्टन), और एक कंडेनसर। संस्थापन जल-भाप-संघनन परिसंचरण के साथ एक बंद सर्किट में काम करेंगे।
ऐसे जनरेटर की मांग बहुत अधिक है, क्योंकि 60% रूसी क्षेत्र में केंद्रीय बिजली आपूर्ति नहीं है और डीजल उत्पादन पर निर्भर है। और डीजल ईंधन की कीमत हर समय बढ़ रही है और पहले ही 41-42 रूबल प्रति लीटर तक पहुंच चुकी है। और जहां बिजली है, वहां भी ऊर्जा कंपनियां टैरिफ बढ़ाती रहती हैं, और वे नई क्षमताओं को जोड़ने के लिए बहुत सारे पैसे की मांग करती हैं।
19वीं सदी की शुरुआत में इसका विस्तार शुरू हुआ। और पहले से ही उस समय, न केवल औद्योगिक उद्देश्यों के लिए बड़ी इकाइयाँ बनाई गईं, बल्कि सजावटी इकाइयाँ भी बनाई गईं। उनके अधिकांश ग्राहक अमीर रईस थे जो अपना और अपने बच्चों का मनोरंजन करना चाहते थे। भाप इकाइयों के समाज का हिस्सा बनने के बाद, सजावटी इंजनों का उपयोग विश्वविद्यालयों और स्कूलों में शैक्षिक मॉडल के रूप में किया जाने लगा।
आधुनिक समय के भाप इंजन
20वीं सदी की शुरुआत में भाप इंजनों की प्रासंगिकता कम होने लगी। सजावटी मिनी इंजनों का उत्पादन जारी रखने वाली कुछ कंपनियों में से एक ब्रिटिश कंपनी मैमॉड थी, जो आपको आज भी ऐसे उपकरणों का एक नमूना खरीदने की अनुमति देती है। लेकिन ऐसे भाप इंजनों की लागत आसानी से दो सौ पाउंड स्टर्लिंग से अधिक हो जाती है, जो कुछ शामों के लिए इतनी कम नहीं है। इसके अलावा, जो लोग अपने दम पर सभी प्रकार के तंत्रों को इकट्ठा करना पसंद करते हैं, उनके लिए अपने हाथों से एक साधारण भाप इंजन बनाना अधिक दिलचस्प है।
बहुत सरल। आग पानी के एक बर्तन को गर्म कर देती है। तापमान के प्रभाव में पानी भाप में बदल जाता है, जो पिस्टन को धक्का देता है। जब तक कंटेनर में पानी है, पिस्टन से जुड़ा फ्लाईव्हील घूमता रहेगा। यह भाप इंजन की संरचना का एक मानक आरेख है। लेकिन आप एक मॉडल को पूरी तरह से अलग कॉन्फ़िगरेशन के साथ इकट्ठा कर सकते हैं।
खैर, आइए सैद्धांतिक भाग से अधिक रोमांचक चीजों की ओर बढ़ते हैं। यदि आप अपने हाथों से कुछ करने में रुचि रखते हैं, और आप ऐसी विदेशी मशीनों से आश्चर्यचकित हैं, तो यह लेख सिर्फ आपके लिए है, जिसमें हम अपने हाथों से भाप इंजन को इकट्ठा करने के विभिन्न तरीकों के बारे में बात करने में प्रसन्न होंगे। हाथ. साथ ही, एक तंत्र बनाने की प्रक्रिया स्वयं उसके लॉन्च से कम खुशी नहीं देती है।
विधि 1: DIY मिनी स्टीम इंजन
तो, चलिए शुरू करते हैं। आइए अपने हाथों से सबसे सरल भाप इंजन को इकट्ठा करें। चित्र, जटिल उपकरण और विशेष ज्ञान की आवश्यकता नहीं है।
आरंभ करने के लिए, हम किसी भी पेय से लेते हैं। इसमें से निचला तीसरा भाग काट दें। चूंकि परिणाम तेज किनारे होंगे, उन्हें सरौता के साथ अंदर की ओर मोड़ना होगा। हम इसे सावधानी से करते हैं ताकि हम खुद को न काटें। चूँकि अधिकांश एल्युमीनियम के डिब्बों का तल अवतल होता है, इसलिए इसे समतल करना आवश्यक होता है। इसे अपनी उंगली से किसी सख्त सतह पर कसकर दबाना ही काफी है।
परिणामी "ग्लास" के शीर्ष किनारे से 1.5 सेमी की दूरी पर, आपको एक दूसरे के विपरीत दो छेद बनाने की आवश्यकता है। इसके लिए होल पंच का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, क्योंकि इनका व्यास कम से कम 3 मिमी होना आवश्यक है। जार के नीचे एक सजावटी मोमबत्ती रखें। अब हम नियमित टेबल फ़ॉइल लेते हैं, उसे सिकोड़ते हैं, और फिर अपने मिनी-बर्नर को सभी तरफ से लपेटते हैं।
मिनी नोजल
आगे आपको एक टुकड़ा लेने की जरूरत है तांबे की नली 15-20 सेमी लंबा। यह महत्वपूर्ण है कि यह अंदर से खोखला हो, क्योंकि संरचना को गति में स्थापित करने के लिए यह हमारा मुख्य तंत्र होगा। एक छोटा सर्पिल बनाने के लिए ट्यूब के मध्य भाग को पेंसिल के चारों ओर 2 या 3 बार लपेटा जाता है।
अब आपको इस तत्व को रखने की आवश्यकता है ताकि घुमावदार जगह सीधे मोमबत्ती की बाती के ऊपर स्थित हो। ऐसा करने के लिए, हम ट्यूब को "M" अक्षर का आकार देते हैं। साथ ही, हम जार में बने छेदों के माध्यम से नीचे जाने वाले क्षेत्रों को बाहर लाते हैं। इस प्रकार, तांबे की ट्यूब बाती के ऊपर मजबूती से लगी होती है, और इसके किनारे एक प्रकार के नोजल के रूप में कार्य करते हैं। संरचना को घुमाने के लिए, "एम-तत्व" के विपरीत सिरों को अलग-अलग दिशाओं में 90 डिग्री मोड़ना आवश्यक है। स्टीम इंजन का डिजाइन तैयार है.
इंजन शुरू होना
जार को पानी के साथ एक कंटेनर में रखा जाता है। इस मामले में, यह आवश्यक है कि ट्यूब के किनारे इसकी सतह के नीचे हों। यदि नोजल पर्याप्त लंबे नहीं हैं, तो आप जार के तल पर एक छोटा वजन जोड़ सकते हैं। लेकिन सावधान रहें कि पूरा इंजन न डूब जाए।
अब आपको ट्यूब में पानी भरना है। ऐसा करने के लिए, आप एक छोर को पानी में डाल सकते हैं, और दूसरे छोर से हवा खींच सकते हैं जैसे कि एक पुआल के माध्यम से। हम जार को पानी में कम करते हैं। मोमबत्ती की बाती जलाएं. कुछ समय बाद, सर्पिल में पानी भाप में बदल जाएगा, जो दबाव में नोजल के विपरीत छोर से बाहर निकल जाएगा। जार बहुत तेज़ी से कंटेनर में घूमना शुरू कर देगा। इस तरह हमने अपना खुद का भाप इंजन बनाया। जैसा कि आप देख सकते हैं, सब कुछ सरल है।
वयस्कों के लिए स्टीम इंजन मॉडल
अब कार्य को जटिल बनाते हैं। आइए अपने हाथों से एक अधिक गंभीर भाप इंजन को इकट्ठा करें। सबसे पहले आपको एक पेंट कैन लेना होगा। आपको यह सुनिश्चित करना चाहिए कि यह बिल्कुल साफ है। दीवार पर, नीचे से 2-3 सेमी, 15 x 5 सेमी आयाम वाला एक आयत काट लें। लंबी भुजा को जार के तल के समानांतर रखा गया है। हमने 12 x 24 सेमी क्षेत्रफल के साथ धातु की जाली का एक टुकड़ा काटा। हम लंबी तरफ के दोनों सिरों से 6 सेमी मापते हैं। हम इन वर्गों को 90 डिग्री के कोण पर मोड़ते हैं। हमें 6 सेमी पैरों के साथ 12 x 12 सेमी क्षेत्रफल वाली एक छोटी "प्लेटफ़ॉर्म टेबल" मिलती है। हम परिणामी संरचना को जार के तल पर स्थापित करते हैं।
ढक्कन की परिधि के चारों ओर कई छेद करना और उन्हें ढक्कन के आधे हिस्से के साथ अर्धवृत्त के आकार में रखना आवश्यक है। यह सलाह दी जाती है कि छिद्रों का व्यास लगभग 1 सेमी हो। उचित वेंटिलेशन सुनिश्चित करने के लिए यह आवश्यक है आंतरिक स्थान. भाप का इंजनजब तक अग्नि स्रोत को पर्याप्त हवा की आपूर्ति नहीं की जाती तब तक यह अच्छी तरह से काम नहीं करेगा।
मुख्य तत्व
हम तांबे की ट्यूब से एक सर्पिल बनाते हैं। आपको 1/4-इंच (0.64 सेमी) के व्यास के साथ लगभग 6 मीटर नरम तांबे की ट्यूब लेने की आवश्यकता है। हम एक छोर से 30 सेमी मापते हैं। इस बिंदु से शुरू करके, प्रत्येक 12 सेमी के व्यास के साथ सर्पिल के पांच मोड़ बनाना आवश्यक है। पाइप के बाकी हिस्से को 8 सेमी व्यास के साथ 15 रिंगों में मोड़ दिया गया है। इस प्रकार, दूसरे छोर पर 20 सेमी मुक्त ट्यूब होनी चाहिए।
दोनों लीड जार के ढक्कन में वेंट छेद से होकर गुजरती हैं। यदि यह पता चलता है कि सीधे खंड की लंबाई इसके लिए पर्याप्त नहीं है, तो आप सर्पिल के एक मोड़ को खोल सकते हैं। कोयले को पहले से स्थापित प्लेटफार्म पर रखा जाता है। इस मामले में, सर्पिल को इस प्लेटफ़ॉर्म के ठीक ऊपर रखा जाना चाहिए। कोयले को उसके घुमावों के बीच सावधानी से बिछाया जाता है। अब जार को बंद किया जा सकता है. परिणामस्वरूप, हमें एक फायरबॉक्स मिला जो इंजन को शक्ति देगा। भाप इंजन लगभग अपने हाथों से बनाया जाता है। थोड़ा सा छोड़ दिया.
जलपात्र
अब आपको एक और पेंट कैन लेना होगा, लेकिन छोटे आकार का। इसके ढक्कन के केंद्र में 1 सेमी व्यास वाला एक छेद किया जाता है। जार के किनारे पर दो और छेद किए जाते हैं - एक लगभग नीचे, दूसरा ऊपर, ढक्कन के पास ही।
दो परतें लें, जिनके बीच में तांबे की नली के व्यास वाला एक छेद बना लें। एक कॉर्क में 25 सेमी प्लास्टिक पाइप डाला जाता है, दूसरे में 10 सेमी, ताकि उनका किनारा मुश्किल से प्लग से बाहर दिखे। एक लंबी ट्यूब वाला कोरोक एक छोटे जार के निचले छेद में डाला जाता है, और एक छोटी ट्यूब ऊपरी छेद में डाली जाती है। हम छोटे कैन को पेंट के बड़े कैन पर रखते हैं ताकि नीचे का छेद बड़े कैन के वेंटिलेशन मार्ग से विपरीत दिशा में हो।
परिणाम
परिणाम निम्नलिखित डिज़ाइन होना चाहिए. पानी को एक छोटे जार में डाला जाता है, जो नीचे के एक छेद से तांबे की ट्यूब में बहता है। सर्पिल के नीचे आग जलाई जाती है, जो तांबे के कंटेनर को गर्म करती है। गर्म भाप नली से ऊपर उठती है।
तंत्र को पूरा करने के लिए, तांबे की ट्यूब के ऊपरी सिरे पर एक पिस्टन और फ्लाईव्हील संलग्न करना आवश्यक है। परिणामस्वरूप, दहन की तापीय ऊर्जा परिवर्तित हो जाएगी यांत्रिक बलपहिए का घूमना. इस तरह के बाहरी दहन इंजन को बनाने के लिए बड़ी संख्या में विभिन्न योजनाएं हैं, लेकिन उन सभी में हमेशा दो तत्व शामिल होते हैं - आग और पानी।
इस डिज़ाइन के अलावा, आप एक स्टीम को असेंबल कर सकते हैं, लेकिन यह पूरी तरह से अलग लेख के लिए सामग्री है।
ठीक 212 साल पहले, 24 दिसंबर, 1801 को, इंग्लैंड के छोटे से शहर कैंबोर्न में, मैकेनिक रिचर्ड ट्रेविथिक ने जनता के सामने भाप से चलने वाली पहली कार, डॉग कार्ट्स का प्रदर्शन किया था। आज, इस घटना को आसानी से उल्लेखनीय, लेकिन महत्वहीन के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, खासकर जब से भाप इंजन पहले से जाना जाता था, और यहां तक कि वाहनों में भी इसका इस्तेमाल किया जाता था (हालांकि उन्हें कार कहना बहुत बड़ी बात होगी)... लेकिन यहां दिलचस्प बात यह है: यह अब तकनीकी प्रगति ने एक ऐसी स्थिति को जन्म दिया है जो 19वीं सदी की शुरुआत में भाप और गैसोलीन के महान "युद्ध" के युग की याद दिलाती है। केवल बैटरी, हाइड्रोजन और जैव ईंधन से लड़ना होगा। क्या आप जानना चाहते हैं कि यह सब कैसे समाप्त होता है और कौन जीतता है? मैं कोई संकेत नहीं दूँगा. मैं आपको एक संकेत देता हूं: प्रौद्योगिकी का इससे कोई लेना-देना नहीं है...
1. भाप इंजन का क्रेज बीत चुका है और अब आंतरिक दहन इंजन का समय आ गया है।मामले के लाभ के लिए, मैं दोहराऊंगा: 1801 में, कैंबोर्न की सड़कों पर एक चार-पहिया गाड़ी घूमती थी, जो आठ यात्रियों को सापेक्ष आराम से और धीरे-धीरे ले जाने में सक्षम थी। कार एकल-सिलेंडर भाप इंजन द्वारा संचालित थी और कोयले से ईंधन लेती थी। भाप वाहनों का निर्माण उत्साह के साथ शुरू किया गया था, और पहले से ही 19 वीं शताब्दी के 20 के दशक में, यात्री भाप सर्वग्राही यात्रियों को 30 किमी / घंटा तक की गति से ले जाया गया था, और मरम्मत के बीच औसत लाभ 2.5-3 हजार किमी तक पहुंच गया था।
आइए अब इस जानकारी की तुलना दूसरों से करें। उसी 1801 में, फ्रांसीसी फिलिप ले बॉन को एक पिस्टन आंतरिक दहन इंजन के डिजाइन के लिए पेटेंट प्राप्त हुआ जो प्रकाश गैस पर चलता था। ऐसा हुआ कि तीन साल बाद लेबन की मृत्यु हो गई, और दूसरों को उसके द्वारा प्रस्तावित तकनीकी समाधान विकसित करना पड़ा। 1860 में ही बेल्जियम के इंजीनियर जीन एटियेन लेनोइर ने इलेक्ट्रिक स्पार्क इग्निशन के साथ एक गैस इंजन को इकट्ठा किया और इसके डिजाइन को एक वाहन पर स्थापना के लिए उपयुक्त होने के बिंदु पर लाया।
तो, ऑटोमोबाइल भाप इंजन और आंतरिक दहन इंजन व्यावहारिक रूप से एक ही उम्र के हैं। उन वर्षों में उस डिज़ाइन के भाप इंजन की दक्षता लगभग 10% थी। लेनोर इंजन की दक्षता केवल 4% थी। केवल 22 साल बाद, 1882 तक, ऑगस्ट ओटो ने इसमें इतना सुधार किया कि अब गैसोलीन इंजन की दक्षता 15% तक पहुंच गई।
2. प्रगति के इतिहास में भाप कर्षण एक छोटा सा क्षण है। 1801 से प्रारंभ होकर भाप परिवहन का इतिहास लगभग 159 वर्षों तक सक्रिय रूप से जारी रहा। 1960 में (!), संयुक्त राज्य अमेरिका में भाप इंजन वाली बसें और ट्रक अभी भी बनाए जा रहे थे। इस दौरान भाप इंजनों में काफी सुधार हुआ। 1900 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में 50% कार बेड़े भाप से संचालित थे। पहले से ही उन वर्षों में, भाप, गैसोलीन और - ध्यान के बीच प्रतिस्पर्धा पैदा हुई! - विद्युत गाड़ियाँ. फोर्ड के मॉडल टी की बाजार में सफलता और भाप इंजन की स्पष्ट हार के बाद, पिछली सदी के 20 के दशक में भाप कारों की लोकप्रियता में एक नया उछाल आया: उनके लिए ईंधन की लागत (ईंधन तेल, मिट्टी का तेल) काफी कम थी पेट्रोल की कीमत से भी ज्यादा.
1927 तक, स्टैनली कंपनी प्रति वर्ष लगभग 1 हजार स्टीम कारों का उत्पादन करती थी। इंग्लैंड में, भाप ट्रकों ने 1933 तक गैसोलीन ट्रकों के साथ सफलतापूर्वक प्रतिस्पर्धा की और केवल इसलिए हार गए क्योंकि अधिकारियों ने भारी शुल्क कर लगाया। माल परिवहनऔर संयुक्त राज्य अमेरिका से तरल पेट्रोलियम उत्पादों के आयात पर शुल्क कम करना।
3. भाप इंजन अकुशल एवं अलाभकारी है।हाँ, एक समय ऐसा ही था। एक "शास्त्रीय" भाप इंजन, जो अपशिष्ट भाप को वायुमंडल में छोड़ता है, की दक्षता 8% से अधिक नहीं होती है। हालाँकि, कंडेनसर और प्रोफाइल प्रवाह पथ वाले भाप इंजन की दक्षता 25-30% तक होती है। भाप टरबाइन 30-42% प्रदान करता है। संयुक्त-चक्र संयंत्र, जहां गैस और भाप टर्बाइनों का संयोजन में उपयोग किया जाता है, की दक्षता 55-65% तक होती है। बाद की परिस्थिति ने बीएमडब्ल्यू इंजीनियरों को कारों में इस योजना का उपयोग करने के विकल्प तलाशने के लिए प्रेरित किया। वैसे, आधुनिक की दक्षता गैसोलीन इंजन 34% है.
भाप इंजन के निर्माण की लागत हमेशा कार्बोरेटर की लागत से कम रही है डीजल इंजनवही शक्ति. सुपरहीटेड (शुष्क) भाप पर बंद चक्र में चलने वाले और आधुनिक स्नेहन प्रणालियों, उच्च गुणवत्ता वाले बीयरिंगों से सुसज्जित नए भाप इंजनों में तरल ईंधन की खपत इलेक्ट्रॉनिक सिस्टमकार्य चक्र का विनियमन पिछले वाले का केवल 40% है।
4. भाप का इंजन धीरे-धीरे चालू होता है।और वह एक बार था... यहां तक कि स्टैनली की उत्पादन कारों ने भी 10 से 20 मिनट के लिए "अलग-अलग जोड़े" बनाए। बॉयलर डिज़ाइन में सुधार और कैस्केड हीटिंग मोड शुरू करने से तैयारी के समय को 40-60 सेकंड तक कम करना संभव हो गया।
5. स्टीम कार बहुत इत्मीनान से चलती है।यह गलत है। 1906 - 205.44 किमी/घंटा - का स्पीड रिकॉर्ड एक स्टीम कार का है। उन वर्षों में, गैसोलीन इंजन वाली कारें इतनी तेज़ नहीं चल सकती थीं। 1985 में, एक स्टीम कार 234.33 किमी/घंटा की गति से चलती थी। और 2009 में, ब्रिटिश इंजीनियरों के एक समूह ने 360 एचपी की शक्ति वाली स्टीम ड्राइव वाली स्टीम टरबाइन "कार" डिजाइन की। एस., जो दौड़ में रिकॉर्ड औसत गति - 241.7 किमी/घंटा के साथ चलने में सक्षम था।
6. भाप से चलने वाली कार धूम्रपान करती है और भद्दी होती है।प्राचीन चित्रों को देखकर, जिनमें पहली भाप गाड़ियाँ अपनी चिमनियों से धुएँ और आग के घने बादल फेंकती हुई दिखाई देती हैं (जो, वैसे, पहले "भाप इंजन" के फ़ायरबॉक्स की अपूर्णता को इंगित करती हैं), आप समझते हैं कि लगातार जुड़ाव कहाँ है भाप का इंजन और कालिख कहाँ से आई?
विषय में उपस्थितिकारें, यहां मामला, निश्चित रूप से, डिजाइनर के स्तर पर निर्भर करता है। यह संभावना नहीं है कि कोई यह कहेगा कि एब्नेर डोबल (यूएसए) की स्टीम कारें बदसूरत हैं। इसके विपरीत, वे आधुनिक मानकों से भी सुरुचिपूर्ण हैं। और उन्होंने चुपचाप, सुचारू रूप से और तेज़ी से गाड़ी भी चलाई - 130 किमी/घंटा तक।
यह दिलचस्प है कि ऑटोमोबाइल इंजनों के लिए हाइड्रोजन ईंधन के क्षेत्र में आधुनिक शोध ने कई "साइड शाखाओं" को जन्म दिया है: क्लासिक पिस्टन स्टीम इंजन और विशेष रूप से स्टीम टरबाइन मशीनों के लिए ईंधन के रूप में हाइड्रोजन पूर्ण पर्यावरण मित्रता सुनिश्चित करता है। ऐसी मोटर से निकलने वाला "धुआं" जलवाष्प है।
7. भाप इंजन सनकी है.यह सच नहीं है। यह आंतरिक दहन इंजन की तुलना में संरचनात्मक रूप से बहुत सरल है, जिसका अर्थ अपने आप में अधिक विश्वसनीयता और स्पष्टता है। भाप इंजनों का सेवा जीवन कई दसियों हज़ार घंटों का निरंतर संचालन है, जो अन्य प्रकार के इंजनों के लिए विशिष्ट नहीं है। हालाँकि, मामला यहीं नहीं रुकता। संचालन के सिद्धांतों के कारण, वायुमंडलीय दबाव कम होने पर भाप इंजन दक्षता नहीं खोता है। बिल्कुल इसी वजह से वाहनोंभाप से चलने वाले इंजन पहाड़ी इलाकों में, कठिन पहाड़ी दर्रों पर उपयोग के लिए असाधारण रूप से उपयुक्त हैं।
भाप इंजन की एक और उपयोगी संपत्ति पर ध्यान देना दिलचस्प है, जो, वैसे, एक इलेक्ट्रिक मोटर के समान है एकदिश धारा. शाफ्ट की गति में कमी (उदाहरण के लिए, बढ़ते भार के साथ) टॉर्क में वृद्धि का कारण बनती है। इस संपत्ति के कारण, भाप इंजन वाली कारों को मूल रूप से गियरबॉक्स की आवश्यकता नहीं होती है - तंत्र स्वयं बहुत जटिल और कभी-कभी सनकी होते हैं।
