¿Quién inventó la máquina de vapor? pide ayuda a dios

Una máquina de vapor es una máquina de energía alternativa que convierte la energía del vapor en trabajo mecánico. La aparición de la máquina de vapor provocó la Revolución Industrial en el siglo XVIII. Hasta principios del siglo XX, siguió siendo el motor principal más importante del mundo, y más tarde fue dando paso gradualmente al motor de combustión interna y a la turbina de vapor. Desde finales de 2016 hasta finales de 2017, la industria minera británica, especialmente las minas de carbón, se había desarrollado a una escala considerable. Era difícil cumplir con los requisitos para drenar las aguas subterráneas dependiendo únicamente de la mano de obra y la fuerza animal, y había abundante. y carbón barato in situ como combustible. Las necesidades realistas impulsaron a muchas personas en Gran Bretaña, entre ellas Papin, Savery y Newcomen, a dedicarse a la exploración y experimentación del "poder del fuego para levantar agua". La primera bomba de agua a vapor práctica del mundo fabricada por Savery recibió una patente británica llamada "Miner's Friend" en 1698. Primero llenó un recipiente con forma de huevo con vapor, luego cerró la válvula de entrada de vapor y roció agua fría fuera del recipiente para condensar el vapor dentro del recipiente y formar un vacío. Abra la válvula de entrada de agua y el agua del fondo de la mina será succionada hacia el contenedor a través de la tubería de entrada de agua bajo la acción de la presión atmosférica; cierre la válvula de entrada de agua, vuelva a abrir la válvula de entrada de vapor y use la presión del vapor para presione el agua en el recipiente a través de la válvula de drenaje. Cuando el agua del recipiente se drene y se llene de vapor, cierre la válvula de entrada de vapor y la válvula de drenaje y rocíe agua nuevamente para condensar el vapor. En este ciclo repetido, los dos recipientes con forma de huevo funcionan alternativamente para drenar el agua continuamente. La bomba de agua de Savery se basa en la succión por vacío para bombear agua a una profundidad de no más de seis metros. Para bombear agua desde una mina que se encuentra a decenas de metros de profundidad, es necesario instalar una bomba de agua en lo profundo de la mina y usar alta presión de vapor para bombear el agua a la superficie. Esto era sin duda difícil y peligroso en ese momento. Newcomen y su asistente Calley inventaron una máquina de vapor atmosférica en 1705 para accionar una bomba de agua independiente, que se llamó máquina de vapor atmosférica de Newcomen. La máquina de vapor se popularizó por primera vez en Gran Bretaña y luego en el continente europeo, y todavía se fabricaban modificaciones hasta principios del siglo XIX. La eficiencia térmica de la máquina de vapor atmosférica de Newcomen es muy baja. Esto se debe principalmente a que después de que el vapor ingresa al cilindro, se condensa en la pared del cilindro que acaba de ser enfriada con agua, perdiendo mucho calor. Sólo se promoverá en zonas productoras de carbón con precios bajos. En 1764, el reparador de instrumentos británico Watt notó esta deficiencia al reparar el modelo de máquina de vapor Newcomen para la Universidad de Glasgow. En 1765, inventó una máquina de vapor con un condensador separado de la pared del cilindro y obtuvo una patente británica en 1769. En los primeros días, las máquinas de vapor de Watt todavía usaban barras de equilibrio y mecanismos de tirantes para accionar bombas de agua. Para limpiar el condensador de condensado y aire, Watt instaló una bomba de aire. También instaló un sándwich en la pared exterior del cilindro y utilizó vapor para calentar la pared del cilindro para reducir las pérdidas por condensación. Alrededor de 1782, Watt mejoró aún más la máquina y completó dos inventos importantes: cerrar la válvula de entrada de vapor en medio de la carrera activa de trabajo en frío para permitir que el vapor se expandiera y funcionara, mejorando la eficiencia térmica haciendo que el vapor trabajara en ambos lados; del pistón (tipo de doble acción) para mejorar la potencia. En este momento, el pistón tiene que bajar la palanca y empujarla hacia arriba. La barra de equilibrio en forma de sector y la cremallera ya no son adecuadas, por lo que Watt inventó el mecanismo de paralelogramo. Watt también aplicó el mecanismo de biela de manivela a las máquinas de vapor al final de los 18 años. El trabajo creativo de Watt condujo al rápido desarrollo de la máquina de vapor. Convirtió una máquina que sólo podía elevar agua en una máquina de vapor que podía usarse ampliamente. La eficiencia térmica de la máquina de vapor se duplicó, reduciendo en gran medida el consumo de carbón. Watt fue el principal inventor de la máquina de vapor. Desde finales del siglo XVIII, las máquinas de vapor se han utilizado ampliamente no sólo en la minería, sino también en la fundición, los textiles, la fabricación de maquinaria y otras industrias. Aumentó la producción textil británica cinco veces en más de 20 años (de 1766 a 1789), proporcionó al mercado una gran cantidad de bienes de consumo, aceleró la acumulación de fondos y planteó necesidades urgentes para la industria del transporte. El experimento de utilizar máquinas de vapor como propulsión en barcos comenzó en 1776. Después de una mejora continua, Fulton de los Estados Unidos construyó el primer barco práctico con motor de vapor de propulsión de rueda abierta, "Clermont". Desde entonces, las máquinas de vapor se han utilizado para la propulsión de barcos durante más de cien años. En 1801, el inglés Trevithick propuso el concepto de una máquina de vapor móvil. En 1803 apareció por primera vez en la zona de las minas de carbón esta máquina de vapor móvil sobre raíles. Era el prototipo de locomotora. El británico Stephenson continuó mejorando las locomotoras y creó la locomotora de vapor "Rocket" en 1829. La locomotora arrastraba un vagón que transportaba a 30 pasajeros a una velocidad de 46 kilómetros por hora, atrayendo la atención de varios países y marcando el comienzo de la era ferroviaria. A finales de 2019, con el aumento de las aplicaciones de energía eléctrica, las máquinas de vapor alguna vez se utilizaron como principal maquinaria eléctrica de las centrales eléctricas. En 1900, había una central eléctrica de vapor en Nueva York, Estados Unidos, con una potencia única de cinco megavatios. El desarrollo de las máquinas de vapor alcanzó su punto máximo a principios del siglo XX.

Tiene las ventajas de par constante, velocidad variable, reversibilidad, operación confiable y fabricación y mantenimiento convenientes. Por lo tanto, se usa ampliamente en centrales eléctricas, fábricas, locomotoras, barcos y otros campos, especialmente en buques de guerra, convirtiéndose en el único motor principal. En ese tiempo. Las máquinas de vapor se pueden dividir en tipos de simple efecto y de doble efecto según el vapor que trabaja en uno o ambos lados del pistón, según la disposición del cilindro, se pueden dividir en tipos verticales y horizontales según si el vapor se expande; en un cilindro o en varios cilindros La expansión secuencial y continua se puede dividir en tipo de expansión única y tipo de expansión múltiple según la dirección del flujo del vapor en el cilindro, se puede dividir en tipo de reflujo y tipo de flujo único; Modo de escape y presión de escape, se puede dividir en tipo de condensación, tipo atmosférico y tipo de contrapresión. Una máquina de vapor simple se compone principalmente de un cilindro, una base, un pistón, un mecanismo de biela de manivela, un mecanismo de distribución de vapor con válvula deslizante, un mecanismo de regulación de velocidad y un volante. El cilindro y la base son partes estacionarias. El vapor nuevo de la caldera ingresa a la cámara de la válvula deslizante a través de la válvula de vapor principal y la válvula de mariposa, y es controlado por la válvula deslizante para ingresar alternativamente al lado izquierdo o derecho del cilindro para impulsar el movimiento del pistón. El desarrollo de las máquinas de vapor se refleja primero en la mejora de la potencia y la eficiencia, y la mejora de la potencia y la eficiencia depende principalmente de la mejora de los parámetros del vapor. Al comienzo de la máquina de vapor, la presión del vapor era de sólo 0,11 ~ 0,13 MPa, y alcanzó 0,35 ~ 0,7 MPa a principios del siglo XIX. En la década de 1920, era de 6 ~ 10 MPa. En términos de temperatura del vapor, no excedía los 250°C a finales de 1919, pero se utilizaba a 450 ~ 480°C en la década de 1930. En cuanto a la eficiencia, la eficiencia total de las máquinas de vapor en funcionamiento continuo en la etapa inicial de Watt era inferior al 3% con base en el poder calorífico del combustible para 1840, las mejores máquinas de vapor de condensación tenían una eficiencia total del 8%; , la eficiencia más alta de las máquinas de vapor podría alcanzar más del 20%. En términos de velocidad, a finales del siglo XVIII, la máquina de vapor Watt solo tenía de 40 a 50 rpm, a principios del siglo XX, la velocidad alcanzaba de 100 a 300 rpm, y algunas máquinas de vapor alguna vez alcanzaron las 2500 rpm. En términos de potencia, la potencia inicial de un solo motor era de sólo unos pocos caballos de fuerza, y la potencia de las máquinas de vapor marinas de principios del siglo XX podía alcanzar los 25.000 caballos de fuerza. Con la mejora de los parámetros y la potencia del vapor, el vapor no puede continuar expandiéndose en un cilindro, sino que debe continuar expandiéndose en cilindros conectados, por lo que existe una máquina de vapor de expansión de múltiples etapas. Debido a la limitación del punto de inflamación del aceite lubricante, la temperatura máxima del vapor utilizado en las máquinas de vapor es generalmente inferior a 400 °C. La temperatura máxima de las máquinas de vapor móviles, como locomotoras y barcos, es ligeramente inferior, y la mayoría de ellas lo son. no superior a 350°C. Considerando la posibilidad de expansión y la economía de la estructura, la presión comúnmente utilizada es inferior a 2,5 MPa. Los parámetros del vapor son limitados, lo que también limita la mejora adicional de la potencia de la máquina de vapor. La aparición y mejora de las máquinas de vapor promovieron el desarrollo social y económico, pero al mismo tiempo, el desarrollo económico a su vez planteó mayores requisitos para las máquinas de vapor, como alta potencia, alta eficiencia, peso ligero, tamaño pequeño, etc. Aunque la gente ha realizado muchas mejoras en las máquinas de vapor, ampliando su alcance de uso y mejorando su rendimiento, con el desarrollo de las turbinas de vapor y los motores de combustión interna, las máquinas de vapor han ido decayendo gradualmente debido a debilidades insuperables. Las debilidades de la máquina de vapor son: no se puede separar de la caldera y todo el dispositivo es voluminoso y voluminoso, la presión y la temperatura del vapor fresco no pueden ser demasiado altas y la presión del vapor de escape no puede ser demasiado baja; es difícil mejorar la eficiencia térmica; es una máquina alternativa y la fuerza de inercia limita la velocidad. Mejora el proceso de trabajo es discontinuo y el flujo de vapor es limitado, lo que limita la mejora de la potencia. Por lo tanto, el motor de combustión interna, que abandonó la voluminosa caldera, reemplazó gradualmente a la máquina de vapor en barcos y locomotoras con sus ventajas de peso ligero, tamaño pequeño, alta eficiencia térmica y funcionamiento flexible. La turbina de vapor tiene las ventajas de alta eficiencia térmica, gran potencia unitaria, alta velocidad, peso ligero por unidad de potencia y funcionamiento suave, lo que expulsa la máquina de vapor de la central eléctrica. Luego, el motor eléctrico reemplazó a la máquina de vapor en los equipos industriales debido a su facilidad de uso. La eficiencia térmica de las máquinas de vapor de pequeña potencia es mayor que la de las turbinas de vapor, por lo que en áreas productoras de carbón o áreas con combustible de baja calidad, o en algunas ocasiones especiales, las máquinas de vapor todavía tienen espacio para desempeñar un papel. La máquina de vapor jugó un gran papel histórico y promovió el desarrollo de la industria de la maquinaria e incluso de la sociedad. La termodinámica y los mecanismos establecidos con su desarrollo sentaron las bases para el desarrollo de turbinas de vapor y motores de combustión interna. La turbina de vapor hereda las características de la máquina de vapor que utiliza vapor como fluido de trabajo, utiliza un condensador para reducir la presión de escape y abandona las deficiencias del movimiento alternativo y la entrada intermitente de vapor; el motor de combustión interna hereda la estructura básica y la forma de transmisión; la máquina de vapor, que utiliza combustible para ingresar directamente al cilindro para la combustión, formando un ciclo térmico con una eficiencia térmica mucho mayor, al mismo tiempo, los cilindros, pistones, volantes, reguladores de contrapeso, válvulas y sellos utilizados en las máquinas de vapor. son componentes básicos de muchas máquinas modernas.

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