ПАРОВИЙ РОТОРНИЙ ДВИГУН і ПАРОВИЙ АКСІАЛЬНО-ПОРШНЕВИЙ ДВИГУН

Паровий роторний двигун(парова машина роторного типу) є унікальною силовою машиною, розвиток виробництва якої досі не отримав належного розвитку.

З одного боку-різноманітні конструкції роторних двигунів існували ще в останній третині 19-го століття і навіть непогано працювали, в тому числі і для приводу динамо-машин з метою вироблення електричної енергіїта електропостачання будь-яких об'єктів. Але якість і точність виготовлення таких парових двигунів (парових машин) була дуже примітивною, тому вони мали малий ККД та невисоку потужність. З того часу малі парові машинипішли в минуле, але разом із дійсно малоефективними і безперспективними поршневими паровими машинами в минуле пішли і парові роторні двигуни, що мають гарну перспективу.

Головна причина - на рівні технологій кінця 19-го століття зробити справді якісний, потужний і довговічний роторний двигун не було можливим.
Тому з усього різноманіття парових двигунів і парових машин до нашого часу благополучно та активно дожили лише парові турбіни величезної потужності (від 20 мВт і вище), на яких сьогодні здійснюється близько 75% виробітку електроенергії в нашій країні. Ще парові турбіни великої потужностідають енергію від атомних реакторів у бойових підводних човнах-ракетоносцях та на великих арктичних криголамах. Але це все величезні машини. Парові турбіни різко втрачають всю свою ефективність при зменшенні їх розмірів.

…. Саме тому силових парових машин і парових двигунів потужності нижче 2000 — 1500 кВт (2 — 1,5 мВт), які ефективно працювали б на парі, одержуваній від спалювання дешевого твердого палива та різних безкоштовних горючих відходів, зараз у світі немає.
Ось у цій порожній сьогодні області техніки (і абсолютно голій, але дуже потребує товарної пропозиції комерційної ніші), в цій ринковій ніші силових машин невеликої потужності, можуть і повинні зайняти своє дуже гідне місце парові роторні двигуни. І потреба в них лише в нашій країні — на десятки і десятки тисяч... Особливо такі малі та середні за потужністю силові машини для автономної електрогенерації та незалежного електропостачання потребують малі та середні підприємства у віддалених від великих міст та великих електростанцій місцевостях: — на малих лісопилках, віддалених копальнях, на польових станах і лісових ділянках, та ін.
…..

..
Давайте розглянемо показники, через які парові роторні двигуни виявляються кращими, ніж їхні найближчі родичі — парові машини в образі поршневих парових двигунів парових турбін.
… — 1) Роторні двигуни є силовими машинамиоб'ємного розширення – як поршневі двигуни. Тобто. вони мають невелике споживання пари на одиницю потужності, тому що пара подається в їх робочі порожнини час від часу, і строго дозованими порціями, а не постійним рясним потоком, як в парових турбінах. Саме тому парові роторні двигуни набагато економічніші за парові турбіни на одиницю потужності, що видається.
— 2) Роторні парові двигуни мають плече застосування діючих газових сил(Плечо крутного моменту) значно (в рази) більше, ніж поршневі парові двигуни. Тому потужність, що розвивається ними, набагато вища, ніж у парових поршневих машин.
— 3) Парові роторні двигуни мають набагато більше робочого ходу, ніж поршневі парові двигуни, тобто. мають можливість переводити більшу частину внутрішньої енергії пари в корисну роботу.
— 4) Парові роторні двигуни можуть ефективно працювати на насиченій (вологій) парі, без утруднень допускати конденсацію значної частини пари з переходом її у воду прямо в робочих секціях парового роторного двигуна. Це також підвищує ККД роботи паросилової установки з використанням парового роторного двигуна.
— 5 ) Парові роторні двигуни працюють на оборотах в 2-3 тис. оборотів на хвилину, що є оптимальною частотою обертання для вироблення електрики, на відміну від занадто тихохідних поршневих двигунів(200-600 оборотів на хвилину) традиційних парових машин паровозного типу, або занадто швидкохідних турбін (10-20 тис. оборотів на хвилину).

При цьому технологічно парові двигуни роторні відносно прості у виготовленні, що робить витрати на їх виготовлення відносно невисокими. На відміну від вкрай дорогих у виробництві парових турбін.

ОТЖЕ, КОРОТКИЙ ПІДСУМОК ЦЕЙ СТАТТІ — паровий роторний двигун є дуже ефективною паровою силовою машиною для перетворення тиску пари від тепла твердого палива, що згорає, і горючих відходів в механічну потужність і в електричну енергію.

Автором цього сайту вже отримано більше 5 патентів на винаходи з різних аспектів конструкцій парових роторних двигунів. А також вироблено кілька невеликих роторних двигунів потужністю від 3 до 7 кВт. Наразі йде проектування парових роторних двигунів потужністю від 100 до 200 кВт.
Але роторні двигуни мають «родовий недолік» — складну систему ущільнень, які для маленьких за розмірами двигунів виявляються занадто складними, мініатюрними і дорогими у виготовленні.

При цьому автором сайту ведеться розробка парових аксіально-поршневих двигунів з оппозитним - зустрічним рухом поршнів. Дане компонуванняє найбільш енерго - продуктивною за потужністю варіацією з усіх можливих схемзастосування поршневої системи.
Дані двигуни в малих розмірах виходять дещо дешевше та простіше роторних моторівта ущільнення в них використовують найтрадиційніші і найпростіші.

Внизу розміщено відео використання маленького аксіально-поршневого оппозитного двигунаіз зустрічним рухом поршнів.

В даний час відбувається виготовлення такого аксіально-поршневого опозитного двигуна на 30 кВт. Ресурс двигуна очікується в кілька сотень тисяч мотогодин, тому що обороти парового двигуна в 3-4 рази нижче оборотів двигуна внутрішнього згоряння, у пару тертя « поршень-циліндр» - піддана іонно-плазмовому азотуванню у вакуумному середовищі і твердість поверхонь тертя становить 62-64 од. за HRC. Детально про процес зміцнення поверхні методом азотування дивись.

Ось анімація принципу роботи схожого з компонування такого аксіально-поршневого оппозитного двигуна із зустрічним рухом поршнів

Паровий двигун Тауера September 3rd, 2016

Ось що з цікавих двигунівми вже обговорювали з вами: ось , а ось усім відомий

Сьогодні обговоримо ще один незвичайний варіант. Замість звичного нам циліндра у цій паровій машині була сфера. Порожня сфера, всередині якої все й відбувалося.

У сфері обертався і вагався диск, на кожній із сторін якого "перекидалися" туди-сюди четвертинки кулі. Як бачите, на словах це пояснити досить складно, тож анімація:

Червоні стрілки – подача свіжої пари, сині – випуск відпрацьованого.

Вали розміщувалися під кутом 135 градусів один до одного. Пар через отвір у четвертинці надходив під притиснуту до диска площину, розширювався (виробляючи корисну роботу) і після повороту четвертинки виходив через отвір. Четверті таким чином виконували функції клапанів подачі/видалення пари. Диск, що бовтається, робив те, що в звичайній паровій машині робить поршень. А кривошипно-шатунного механізму не було зовсім, тому не треба було перетворювати зворотно-поступальний рух на обертальний.

Головний вузол:

Поки з одного боку четвертинки відбувався робочий хід (розширення пари), з іншого боку робився холостий хід(Випуск відпрацьованої пари). По той бік диска відбувалося те саме зі зрушенням по фазі на 90 градусів. Через взаємне становище четвертинок диску надавалося обертання та коливання.

По суті це була карданна передача з внутрішнім джерелом енергії. Зелений диск-хрестовина карданної передачіздійснює такі ж обертально-коливальні рухи:

Обертання передавалося на два вали, що виходять з мотора. Знімати енергію можна було з обох, але на практиці, судячи з малюнків, використовували для приводу один.

Як зазначав французький журнал"La Nature" 1884-го року, сферичний двигун допускав підвищені в порівнянні з поршневими побратимами швидкості обертання і, отже, добре підходив як привод електрогенератора.
Двигун мав низькими рівнямишуму та вібрації і був дуже компактний. Мотор із внутрішнім діаметром кулі 10 см і частотою обертання 500 об/хв при тиску пари 3 атм видавав 1 кінську силу, при 8,5 атм – 2,5 л.с. Сама ж велика модельдіаметром 63 см мала потужність 624 "конячки".

Але. Сферичний мотор був складний у виготовленні, для тодішнього технологічного рівня і вимагав великих витрат пари, через неможливість зробити деталі з необхідним рівнем допусків. Він випускався і деякий час реально експлуатувався як привод генераторів у британському флоті і на залізницьах Great Eastern Railway (встановлювався на паровий котел і служив для електроосвітлення вагонів). Однак через зазначені недоліки не прижився.

P.S. Слід зазначити, що винахідник сферичного коня двигуна Бошам Тауер (Beauchamp Tower) не зник для інженерії.

Зважаючи на все, він був першим, хто спостерігав "масляний клин" у підшипниках ковзання та вимірював тиск у ньому. Тобто. сучасне машинобудування користується дослідженнями містера Тауера досі.

джерела

Одним з небагатьох парових роторних двигунів, які були розроблені в Росії і який активно експлуатувався в різних галузях техніки та транспорту, був паровий роторний двигун (коловоротна машина) інженера-механіка Н.М. Тверського. Двигун відрізнявся довговічністю, ефективністю і високим моментом, що крутить. Але з появою парових турбін було забуто. Нижче наведено архівні матеріали, підняті автором цього сайту. Матеріали дуже великі, тому поки що тут представлена ​​лише частина їх.

фото, відео, багато літер:

Схема роботи парового роторного двигуна Н. Тверського:

Пробне прокручування стисненим повітрям(3,5 атм) парового двигуна роторного.
Модель розрахована на 10 кВт потужності при 1500 об/хв на тиск пари в 28-30 атм.

Наприкінці 19-го століття "коловоротні машини М.Тверського" були забуті тому, що поршневі парові машини виявилися простішими і технологічнішими у виробництві (для виробництв того часу), а парові турбіни давали велику потужність.
Але зауваження щодо турбін справедливе лише у великих масо-габаритних розмірах. Справді - за потужності більше 1,5-2 тис. кВт парові багатоциліндрові турбіни виграють за всіма параметрами у парових роторних двигунів, навіть за дорожнечі турбін. І на початку 20-го століття, коли суднові силові установкиі силові агрегатиелектростанцій починали мати потужність у багато десятків тисяч кіловат, то тільки турбіни і могли забезпечити такі можливості.

АЛЕ - у турбін є інший недолік. При масштабуванні їх масо-габаритних параметрів у бік зменшення ТТХ парових турбін різко погіршуються. Значно знижується питома потужність, падає ККД, при тому що дорожнеча виготовлення та високі обороти головного валу (потреба в редукторі) залишаються. Саме тому - в області потужностей менше 1 тис. кВт (1 мВт) ефективну за всіма параметрами парову турбіну знайти практично неможливо, навіть за великі гроші.

Саме тому в цій діапазоні потужностей з'явився цілий "букет" екзотичних та мало відомих конструкцій. Але найчастіше - так само дорогих і малоефективних... Гвинтові турбіни, турбіни Тесла, осьові турбінита ін.
Але чомусь всі забули про парові "коловоротні машини". А тим часом - ці машини набагато дешевше, ніж будь-які лопаткові і гвинтові механізми (це я говорю зі знанням справи-як людина, яка виготовила на свої гроші вже більше десятка таких машин). При цьому парові "коловоротні машини Н.Тверського" - мають потужний крутний момент з найменших оборотів, мають невисоку частоту обертання головного валу на повних оборотах від 800 до 1500 об/хв. Тобто. такі машини хоч для електрогенератора, хоч для парового авто (трактора, тягача) - не вимагатимуть редуктора, зчеплення та ін., а своїм валом на пряму з'єднується з динамо-машиною, колесами авто та ін.
Отже - у вигляді парового роторного двигуна - системи "коловоротної машини М.Тверського" ми маємо універсальну парову машину, яка чудово буде виробляти електрику живлячись від котла на твердому паливі у віддаленому лісгоспі або тайговому селищі, на польовому стані або виробляти електрику в котельні або "крутитися" на відходах технологічного тепла (гарячому повітрі) на цегельному або цементному заводі, на ливарному виробництві та ін. Всі інші подібні джерела тепла якраз і мають потужність менше 1 мВт, тому і загальноприйняті турбіни тут малопридатні. А інших машин для утилізації тепла шляхом переведення в роботу тиску отриманого пара- загальна технічна практика поки не знає. Ось і не утилізується це тепло ніяк - воно просто губиться безглуздо і безповоротно.
Я вже створив "парову коловратну машину" для приводу електрогенератора в 10 кВт, якщо все буде як планую - скоро буде машина і в 25 і в 40 кВт. Якраз - те що треба, щоб забезпечувати дешевою електрикою від котла на твердому паливі або на відходах технологічного тепла сільську садибу, невелике фермерське господарство, польовий стан та ін.
У принципі - роторні двигуни добре масштабуються у бік збільшення, тому - насаджуючи на один вал безліч роторних секцій легко багаторазово збільшувати потужність таких машин, просто збільшуючи кількість стандартних роторних модулів. цілком можна створювати парові роторні машини потужністю 80-160-240-320 і кВт.

Основною перевагою парових машин є те, що вони можуть використовувати практично будь-які джерела тепла для перетворення його в механічну роботу. Це відрізняє їхню відмінність від двигунів внутрішнього згоряння, кожен тип яких вимагає використання певного виду палива. Найбільш помітна ця перевага при використанні ядерної енергії, оскільки ядерний реактор не в змозі генерувати механічну енергію, а виробляє тільки тепло, яке використовується для вироблення пари, що приводить в рух парові машини (зазвичай парові турбіни). Крім того, є інші джерела тепла, які не можуть бути використані в двигунах внутрішнього згоряння, наприклад, сонячна енергія. Цікавим напрямком є ​​використання енергії різниці температур Світового океану на різних глибинах

Подібні властивості також мають інші типи двигунів. зовнішнього згоряння, такі як двигун Стірлінга, які можуть забезпечити дуже високу ефективність, але мають значно більшу вагу і розміри, ніж сучасні типи парових двигунів.

Парові локомотиви непогано показують себе на великих висотах, оскільки ефективність їхньої роботи не падає через низький атмосферний тиск. Паровози досі використовуються в гірських районах Латинської Америки, незважаючи на те, що в рівнинній місцевості вони давно були замінені більш сучасними типамилокомотивів.

У Швейцарії (Brienz Rothhorn) та в Австрії (Schafberg Bahn) нові паровози, які використовують суху пару, довели свою ефективність. Цей тип паровоза був розроблений на основі моделей Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) 1930-х років, з безліччю сучасних удосконалень, таких як використання роликових підшипників, сучасна теплоізоляція, спалювання як паливо легких нафтових фракцій, покращені паропроводи, і т. д. У результаті такі паровози мають на 60 % менше споживання палива та значно менші вимоги до обслуговування. Економічні якості таких паровозів можна порівняти з сучасними дизельними та електричними локомотивами.

Крім того, парові локомотиви значно легші, ніж дизельні та електричні, що особливо актуально для гірських залізниць. Особливістю парових двигунів є те, що вони не потребують трансмісії, передаючи зусилля безпосередньо на колеса. При цьому парова машина паровоза продовжує розвивати тягове зусилля навіть у разі зупинки коліс (упор у стіну), чим відрізняється від інших видів двигунів, що використовуються на транспорті.

Коефіцієнт корисної дії

Паровий двигун, що випускає пари в атмосферу, матиме практичний ККД (включаючи котел) від 1 до 8 %, проте двигун з конденсатором та розширенням проточної частини може покращити ККД до 25 % і навіть більше. Теплова електростанціяз пароперегрівачемта регенеративним водопідігрівом може досягти ККД 30 - 42 %. Парогазові установкиз комбінованим циклом, у яких енергія палива спочатку використовується для приводу газової турбіни, а потім для парової турбіни, можуть досягати коефіцієнта корисної дії 50 – 60 %. На ТЕЦ ефективність підвищується за рахунок використання частково відпрацьованої пари для опалення та виробничих потреб. При цьому використовується до 90% енергії палива і лише 10% розсіюється марно в атмосфері.

Такі відмінності у ефективності відбуваються через особливості термодинамічного циклупарових машин. Наприклад, найбільше опалювальне навантаження посідає зимовий періодтому ККД ТЕЦ взимку підвищується.

Одна з причин зниження ККД у тому, що середня температура пари в конденсаторі дещо вища, ніж температура довкілля(Утворюється т.з. температурний напір). Середній температурний напір може бути зменшений за рахунок застосування багатоходових конденсаторів. Підвищує ККД також застосування економайзерів, регенеративних повітропідігрівачів та інших засобів оптимізації парового циклу.

У парових машин дуже важливим властивістює те, що ізотермічне розширення та стиск відбуваються при постійному тиску. Тому теплообмінник може мати будь-який розмір, а перепад температур між робочим тілом та охолоджувачем або нагрівачем становлять чи не 1 градус. В результаті теплові втрати можуть бути зведені до мінімуму. Для порівняння, перепади температур між нагрівачем або охолоджувачем та робочим тілом у стирлінгах може досягати 100 °C

Крім поршневих парових машин, у 19 столітті активно використовувалися роторні парові машини. У Росії, у другій половині 19-го століття вони називалися «коловоротні машини» (тобто «крутні колеса» від слова «коло» - «колесо»). Їх було кілька типів, але найбільш успішною та ефективною була «коловоротна машина» петербурзького інженера-механіка Н. Н. Тверського. Паровий двигун Н. Н. Тверського. Машина являла собою циліндричний корпус, в якому обертався ротор-крильчатка, а замикали камери розширення спеціальні запірні барабанчики. «Коловратна машина» Н. Н. Тверського не мала жодної деталі, яка б здійснювала зворотно-поступальні рухи і була ідеально врівноважена. Двигун Тверського створювався та експлуатувався переважно на ентузіазмі його автора, проте він використовувався у багатьох примірниках на малих судах, на фабриках та для приводу динамо-машин. Один із двигунів навіть встановили на імператорській яхті «Штандарт», а як розширювальної машини- з приводом від балона зі стисненим газом аміаком, цей двигун наводив рух у підводному положенні один з перших експериментальних підводних човнів - «підводну міноноску», яка випробовувалась Н. Н. Тверським у 80-х роках 19-го століття у водах Фінської затоки . Однак з часом, коли парові машини були витіснені двигунами внутрішнього згоряння та електромоторами, «коловоротна машина» Н. Н. Тверського була практично забута. Однак ці «коловоротні машини» можна вважати прообразами сьогоднішніх роторних двигунів внутрішнього згоряння.

п

Станціонарні Парові машини можуть бути розділені на два типи за режимом використання:

Машини зі змінним режимом, до яких належать машини металопрокатних станів, парові лебідки та подібні пристрої, які повинні часто зупинятися та змінювати напрямок обертання.

• Силові машини, які рідко зупиняються і не повинні змінювати напрямок обертання. Вони включають енергетичні двигуни на електростанціях, а також промислові двигуни, що використовувалися на заводах, фабриках та на кабельних залізницяхдо поширення електричної тяги. Двигуни малої потужності використовуються на суднових моделях та у спеціальних пристроях.

Парова лебідка по суті є стаціонарним двигуномале встановлена ​​на опорній рамі, щоб її можна було переміщати. Вона може бути закріплена тросом за якір та пересунута власною тягою на нове місце.

У більшості зворотно-поступальних парових машин пар змінює напрямок руху в кожному такті робочого циклу, надходячи в циліндр і виходячи з нього через один і той же колектор. Повний циклдвигуна займає один повний обороткривошипа і складається з чотирьох фаз - впуску, розширення (робоча фаза), випуску та стиску. Ці фази контролюються клапанами в «паровій коробці», суміжній із циліндром. Клапани управляють потоком пари, послідовно з'єднуючи колектори кожної сторони робочого циліндра з впускним і випускним колекторомпарові машини. Клапани рухаються клапанним механізмом будь-якого типу. Найпростіший клапанний механізм дає фіксовану тривалість робочих фаз і зазвичай не має можливості змінювати напрямок обертання валу машини. Більшість клапанних механізмівбільш досконалі, мають механізм реверсу, а також дозволяють регулювати потужність і крутний момент машини шляхом зміни «відсікання пари», тобто змінюючи співвідношення фаз впуску та розширення. Оскільки зазвичай один і той же ковзний клапан керує і вхідним і вихідним потоком пари, зміна цих фаз також симетрично впливає на співвідношення фаз випуску та стиснення. І тут існує проблема, оскільки співвідношення цих фаз в ідеалі не повинно змінюватися: якщо фаза випуску стане занадто короткою, то більшість відпрацьованої пари не встигне залишити циліндр, і створить суттєвий протитиск на фазі стиснення. У 1840-х і 1850-х роках було здійснено безліч спроб обійти це обмеження, в основному шляхом створення схем з додатковим клапаном відсічки, встановленому на основному розподільчому клапані, але такі механізми не показували задовільну роботу, до того ж виходили надто дорогими та складними. З того часу звичайним компромісним рішенням стало подовження ковзних поверхонь золотникових клапанів для того, щоб впускне вікно було перекрито довше, ніж випускне. Пізніше були розроблені схеми з окремими впускними та випускними клапанами, які могли забезпечити практично ідеальний цикл роботи, але ці схеми рідко застосовувалися на практиці, особливо на транспорті, через свою складність і експлуатаційні проблеми, що виникають

Множинне розширення

Логічним розвитком схеми компаунда стало додавання до неї додаткових стадій розширення, що збільшувало ефективність роботи. Результатом стала схема множинного розширення, відома як машини потрійного чи навіть чотириразового розширення. Такі парові машини використовували серії циліндрів подвійного впливу, обсяг яких збільшувався з кожною стадією. Іноді замість збільшення об'єму циліндрів низького тискувикористовувалося збільшення їх кількості, так само, як і на деяких компаундних машинах.

Зображення праворуч показує роботу парової машини із потрійним розширенням. Пара проходить через машину зліва направо. Блок клапанів кожного циліндра розташований ліворуч від відповідного циліндра.

Поява цього типу парових машин стала особливо актуальною для флоту, оскільки вимоги до розміру та ваги для суднових машин були не дуже жорсткими, а головне, така схема дозволяла легко використовувати конденсатор, що повертає відпрацьовану пару у вигляді прісної води назад у котел (використовувати солону морську воду). для живлення котлів було неможливо). Наземні парові машини зазвичай не мали проблем із живленням водою і тому могли викидати відпрацьовану пару в атмосферу. Тому така схема для них була менш актуальною, особливо з урахуванням її складності, розміру та ваги. Домінування парових машин множинного розширення закінчилося лише з появою та широким поширенням парових турбін. Однак у сучасних парових

Прямоточні парові машини

Прямотувальні парові машини виникли в результаті спроби подолати один недолік, властивий паровим машинаміз традиційним паророзподілом. Справа в тому, що пара в звичайній паровій машині постійно змінює напрямок свого руху, оскільки і для впуску і для випуску пари застосовується те саме вікно з кожного боку циліндра. Коли відпрацьована пара залишає циліндр, він охолоджує його стінки та паророзподільні канали. Свіжа пара, відповідно, витрачає певну частину енергії з їхньої нагрівання, що зумовлює падіння ефективності. Прямоточні парові машини мають додаткове вікно, яке відкривається поршнем наприкінці кожної фази, і через яке пар залишає циліндр. Це підвищує ефективність машини, оскільки пара рухається в одному напрямку, і температурний градієнт стінок циліндра залишається більш менш постійним. Прямоточні машиниодиночного розширення показують приблизно таку ж ефективність, як компаудні машини зі звичайним паророзподілом. Крім того, вони можуть працювати на більш високих оборотах, і тому до появи парових турбін часто застосовувалися для електрогенераторів, що вимагають високої швидкостіобертання.

Прямоточні парові машини бувають як одиночної, так і подвійної дії.

Я живу тільки на вугіллі та воді та досі маю достатню енергію, щоб розігнатися до 100 миль на годину! Це те, що може зробити паровоз. Хоча ці гігантські механічні динозаври в даний час вимерли на більшій частині світових залізниць, парові технології живуть у серцях людей, і локомотиви, подібні до цього, досі служать туристичними пам'ятками на багатьох історичних залізницях.

Перші сучасні парові машини були винайдені в Англії на початку 18 століття і ознаменували початок Промислової Революції.

Сьогодні ми знову повертаємось до енергії пари. Через особливості конструкції в процесі згоряння палива паровий двигун дає менше забруднень, ніж двигун внутрішнього згоряння. У цій публікації на відео подивіться, як він працює.

Конструкція та механізм дії парової машини

Що живило старовинний паровий двигун?

Потрібна енергія, щоб робити абсолютно все, про що ви тільки можете подумати: кататися на скейтборді, літати літаком, ходити в магазини або водити машину вулицею. Більшість енергії, яку ми використовуємо для транспортування сьогодні, надходить із нафти, але це було не завжди так. До початку 20-го століття вугілля було улюбленим паливом у світі, і він рухав все: від поїздів і кораблів до злощасних парових літаків, винайдених американським ученим Семюелем П. Ленглі, раннім конкурентом братів Райт. Що такого особливого у вугіллі? Усередині Землі його багато, тому він був відносно недорогим та широко доступним.

Вугілля є органічною хімічною речовиною, що означає, що вона заснована на елементі вуглецю. Вугілля утворюється протягом мільйонів років, коли останки мертвих рослин закопують під камінням, стискають під тиском та варять під дією внутрішнього тепла Землі. Ось чому це називається викопне паливо. Грудки вугілля – це справді грудки енергії. Вуглець всередині них пов'язаний з атомами водню та кисню сполуками, які називаються хімічними зв'язками. Коли ми спалюємо вугілля на вогні, зв'язки розпадаються і енергія виділяється у формі тепла.

Вугілля містить приблизно вдвічі менше енергії на кілограм, ніж чистіше викопне паливо, таке як бензин, дизельне паливоі гас - і це одна з причин, через яку парові двигуни повинні спалювати так багато.