-
1. Razvoj toplinskihmotora
Izumitelji QDMYDQLMLK toplinskih motora, LMLrazvitak je doveo do
ostvarenja suvremenihtoplinskih strojeva kao to su Otto i Diesel
su:
1. Otto von Guericke - 1672 (pokus s vakuumom)
2. Denis Papin - 1690 (atmosferski parni stroj)
3. Thomas Savery - 1698 (rudarska parna crpka)
4. Thomas Newcomen - 1712 (prvi parni stroj)
5. James Watt - 1788 (parni stroj)
6. George Stephenson - 1829 (lokomotiva Rocket)
7. tienne Lenoir - 1860 (prvi plinski motor)
8. Otto Langen - 1863 (motor s unutarnjim izgaranjem)
9. Robert Stirling - 1815 (stroj na YUXL zrak)10. Meijer
(Philips) - 1958 (suvremeni Stirling motor)
-
Otto von Guericke - 1672 (pokus s vakuumom)
Guerickeov eksperiment bila je metalna kugla iz koje je isisao
sav zrak, te je u njoj ostao vakuum. Sila vakuuma je tada koritena
kao enormna sila za podizanje tereta. Poznata je i demonstracija
ovog eksperimenta, gdje 16 konja nije moglo razapeti jednu
vakuumiranu kuglu, koja se danas nalazi u
7HKQLNRPPX]HMXX0QFKHQX3ULPMHQDVLOHYDNXXPDRGYHODMHWHKQLNLUD]YLWDNXkrivom
smjeru za 200 godina, jer se koristila umjesto
VLOHSRYHDQMDWODNDNNRG2WWRPRWRUD
-
Denis Papin - 1690 (atmosferski parni stroj)
3DSLQRYVWURMMHSUHWHDSDUQRJVWURMD,PDRMHMHGQXoscilaciju u minuti i
prvi u povijesti ostvario
termodina-PLNLFLNOXVLELK5DGQLPHGLMELODMHYRGDNRMDje u cilindru bila
u kontaktu s klipom. Cilindar se grijao
L]YDQDDSDUDSRGLHNOLSQDVXSURWDWPRVIHUVNRPWODNX=DWLPVHYDWUDXNODQMDDNOLSVHSRPRX]DWLNDILNVLUDXJRUQMHPPUWYRPSRORDMXLFLOLQGDUVHKODGLRNROQLPzrakom.
Klip se nakon toga otputa, te pada uslijed sile vakuuma, koja je
nastala kondenzacijom vode, i tako SRGLHWHUHWSUHNRNRORWXUH
-
Thomas Savery - 1698 (rudarska parna crpka)
Savery je prvi napravio pumpu za crpljenje vode iz
UXGQLNDNRMDVHVDVWRMLRGNRWODWODQHSRVXGHWHXVLVQHLWODQHFLMHYL9RGHQDSDUDVHL]NRWODSXWDXzatvorenu
posudu, gdje kondenzira pod utjecajem
KODGQHYRGHNRMDFXULSODWHPSRVXGH5H]XOWLUDXMXLvakuum otvara
nepovrativi ventil na dnu posude, te
SRYODLRWSDGQXYRGXNUR]XVLVQXFLMHYXWODQXposudu. Kad se vodena para
ponovo pusti u istu WODQXSRVXGXRQDLVWLVNXMHYRGXNUR]WODQXFLMHYLjo
jedan nepovrativi ventil u spremnik na vioj razini. Istovremeno su
u pogonu 2 posude, tako da je proces kontinuiran. Dok se jedna
posuda prazni pod tlakom pare, druga se puni uslijed
kondenzacije.
-
Thomas Newcomen - 1712 (prvi parni stroj)
Osnovna prednost Newcomenovog pred Papinovim strojem je
razdvajanje kotla od radnog klipa i
NRQGHQ]DWRUD5DGQLVWDSDMSRLQMHSXWDQMHPSDUHL]kotla, koja podigne
klip, zatvori se parni ventil, a otvori rashladni za utrcavanje
vode u cilindar. Nastali vakuum gurne radni stap prema dolje.
Otvaranjem izlaznog ventila isputa se voda iz cilindra.
0ODGL+HQU\3RWWHUSRYH]DRMHXHWLPDYHQWLOHVDvrhovima njihalice
SUHWHDDXWRPDWVNRJYHQWLOD
-
James Watt - 1788 (parni stroj)
Dvoradni cilindar ima 2 ventilne kutije za ulaz i izlaz pare,
koja odlazi u odvojeni kondenzator. Time se ubrzava rad i smanjuju
gubici topline, MHUQHPDXWUFDYDQMDYRGHXFLOLQGDU5DGQL]DPDQMDNSRNUHHVH
preko SODQHWDUQD]XSDQLNDLPHVHSRGYRVWUXXMHEURMRNUHWDMDWattov
paralelogram RPRJXXMHSUHWYRUEXRNUHWQRJXSUDYRFUWQRJLEDQMH
-
George Stephenson - 1829 (lokomotiva Rocket)
6WHSKHQVRQRYDORNRPRWLYDLPDODMHORLWHNRWDRVSDUQDFLOLQGUDLNLQHPDWLNLPHKDQL]DP]DUHJXODFLMXsnage.
Potroena para odvodila se iz cilindra u dimnjak
GDELVHSRYHDODXVLVQDPRMHUYHDNROLLQD]UDNDRPRJXXMHEROMHL]JDUDQMHXJOMHQDWRGDMHYHXVQDJXi
brzinu lokomotive. Glavne karakteristike cilindra su razvodnik pare
i brtveni prstenovi na radnom klipu. Snaga stroja bila je oko 40
kW, dok za usporedbu dananje lokomotive imaju oko 1500 kW.
-
tienne Lenoir - 1860 (prvi plinski motor)
7LMHNRPSRORYLFHVWDSDMDVWDSXYODLVPMHVX]UDNDLSOLQDNRMDVHSDOLHOHNWULQRPLVNURPLHNVSDQGLUDXdrugoj
polovici stapaja. Zbog prekratke ekspanzije
FLOLQGDUVHSUHJULMDYDRLXDULRSDELVHVPMHVDXSDOLODprije iskre, pa je
uvedeno hla HQMHDNXQXWDUVDPRJstapa. Isti problem desio se kod
modernih Wankel motora, punih 100 godina kasnije.
-
Otto Langen - 1863 (motor s unutarnjim izgaranjem)
Uslijed eksplozije plinovite mjeavine klip brzo poleti
SUHPDJRUHGRNVH]DPDQMDNVORERGQRRNUHH7ODNLVSRGNOLSD]DWLPSRQHSDGDWLDNLVSRGDWPRVIHUVNRJtlaka,
uslijed hla HQMDGXJDNRPLEU]RPDGLMDEDWVNRPekspanzijom. Dakle, nakon
to klip dosegne najviu
WRNXSRLQMHVHSRPLFDWLSUHPDGROMHXVOLMHGDWPRVIHUWODNDLYODVWLWHWHLQHSRNUHXL]DPDQMDNLGDMXLUDG
-
Robert Stirling - 1815 (stroj na YUXL
zrak)8SUDNWLQRML]YHGEL6WLU-ling motor je jednostavniji od svih
poznatih termodi-QDPLNLKSURFHVD7LSPR-tora prikazan na slici nije
najpovoljnije rjeenje, ali najbolje ilustrira proces.
Stroj se sastoji od 2 cilin-GUDXNRMLPDVHNUHXklipa s razmakom u
fazi od oko 90. U manjem je smjeten radni klip, a u
YHHPW]YUD]YRGQLNOLSLMLMHSURPMHU]DRNRmanji od cilindra. Tako
preostaje uski prstenasti prostor za prostrujavanje
zra-NDL]YUXHJXKODGQLSURVWRULREUDWQR=DYULMHPHGRNVHUD]YRGQLNOLSQDOD]LXGRQMHPPUWYRPSRORDMXradni
klip vri kompresiju hladnog zraka. Kada razvodni klip do
HXJRUQMLSRORDMUDGQLNOLSSULPDHNVSDQ]LMXYUXHJ]UDNDNRMDGDMHYLHUDGDQHJRWRga
kompresija troi, a razlika je rad na osovini stroja.
-
Meijer (Philips) - 1958 (suvremeni Stirling motor)
Umjesto viestruko savijene radne osovine Meijer je
SULPMHQLRW]YURPEQLPHKDQL]DPNRMLSRNUHX]XSDQLND8PMHVWRL]UDYQRJJULMDQMDFLOLQGUDGRGD-QHVXEURMQHFLMHYLLPHMHSRYHDQDRJUMHYQDSRYULQD+OD
HQMHMHWDNR HUSREROMDQRVPQRJRvodenih cijevi oko cilindra, a
regenerator je VPMHWHQL]PH
XYUXLKLKODGQLKFLMHYL3RNULYDFLOLQGUDVDGUL]DJULMD]UDNDWRMHSULGRQLMHORiskoritenju
goriva od 40%, a efektivna snaga bila je oko 40 kW.
-
PAPINO-OV SIGURONOSNI VENTIL
3DSLQRYVLJYHQWLOVXWHJRPSULSUHNRUDHQMXGR]-voljenog pritiska
otvara izlaz i isputa viak pare, plinova ili bilo kojeg medija, u
atmosferu. Na taj
QDLQXVSRVWDYOMDVHQRUPDOQLUDGQLWODNDXVOLMHGdjelovanja utega i poluge
ventil se opet zatvara.
.XLWHYHQWLODYH]DQRMHVSURVWRURPNRWOD1DNX-LWXMHXJUD
HQRVMHGLWHQDNRMHGROD]LSORDVUHE-rima za vo enje. Pritisak se od
utega preko poluge
SUHQRVLQDSORXSRPRXWDSLDNRMLMHRSWHUHHQRGR]JRDQDWDMQDLQEUWYLWMKHUPHWLNL]DWYDUD
-
TRI GLAVNA ELEMENTA SVAKOG TOPLINSKOG STROJA
1 PARNI KOTAO = dovedena toplina = q*-2 KONDENZATOR = odvedena
toplina = qo3 RADNI KLIP SRNUHWQDPR je
1 1 1
22
2
3 3 3
Papin Newcomen Watt
