Хронология технологии тепловых двигателей - Timeline of heat engine technology

Эта Хронология технологии тепловых двигателей описывает, как тепловые двигатели были известны с древних времен, но с 17 века их применяли во все более полезных устройствах, поскольку было получено лучшее понимание вовлеченных процессов. Они продолжают развиваться и сегодня.

В инженерное дело и термодинамика, тепловая машина выполняет преобразование высокая температура энергия к механическая работа используя температура градиент между горячим «источником» и холодным »тонуть ". Тепло переведен в сток из источника, и в этом процессе часть тепла преобразуется в Работа.

А Тепловой насос это тепловая машина, работающая в обратном направлении. Работа используется для создания дифференциала тепла. Временная шкала включает устройства, классифицируемые как двигатели и насосы, а также выявляющие значительные скачки в человеческом понимании.

До 17 века

• Предыстория - The пожарный поршень используется племенами в Юго-Восточная Азия и Острова Тихого океана разжечь огонь.
• c. 450 г. до н.э. - Архит Тарентский использовал струю пара, чтобы привести в движение игрушечную деревянную птицу, подвешенную на проволоке.^[1]
• c. 50 г. н.э. - Герой Александрии двигатель, также известный как Эолипил. Демонстрирует вращательное движение, вызванное реакцией струй пара.^[2]
• c. 10 век - Китай развивает самые ранние огненные копья которые были похожи на копья оружия, объединяющие бамбуковую трубку, порох и осколки, похожие на снаряды, привязанные к копью.
• c 12 век - Китай, самое раннее изображение пистолет демонстрирует металлический корпус и плотно прилегающий снаряд, который максимизирует преобразование горячих газов в поступательное движение.^[3]
• 1125 - Герберт, профессор школ Реймса, сконструировал и построил орган, продуваемый воздухом, выходящим из сосуда, в котором он был сжат нагретой водой.^[4]
• 1232 - Первое зарегистрированное использование ракета. В битве между китайцами и монголами. ( увидеть Хронология ракетно-ракетной техники для обзора развития ракет во времени.)
• c. 1500 - Леонардо да Винчи строит Architonnerre, паровая пушка.^[5]
• 1543 - Бласко де Гарай, испанский военно-морской офицер, демонстрирует лодку, двигающуюся без весел и парусов, в которой использовалась реакция струи, выпущенной из большого кипящего котла с водой.^[4]
• 1551 - Таки ад-Дин демонстрирует паровая турбина, используется для поворота плевать.^[6]

17-го века

• 1629 - Джованни Бранка демонстрирует паровая турбина.^[7]
• 1662 - Роберт Бойл издает Закон Бойля который определяет соотношение между объемом и давлением в газе при постоянной температуре. ^[8]
• 1665 - Эдвард Сомерсет Второй маркиз Вустер строит действующий паровой фонтан.^[9]
• 1680 - Кристиан Гюйгенс публикует проект поршневого двигателя с приводом от порох но его так и не построили.
• 1690 - Денис Папин - производит проект первой поршневой паровой машины.
• 1698 - Томас Савери создает беспоршневую паровую воду насос для откачки воды из шахт.

18-ый век

• 1707 - Денис Папин - разрабатывает дизайн своей второй поршневой паровой машины совместно с Готфрид Лейбниц.
• 1712 - Томас Ньюкомен строит первый коммерчески успешный поршневой паровой водяной насос для откачки воды из шахт. Он известен как атмосферный двигатель и работает за счет конденсации пара в цилиндре для создания вакуума, который перемещает поршень за счет атмосферного давления.
• 1748 - Уильям Каллен демонстрирует первые искусственные охлаждение в публичной лекции в Университете Глазго в Шотландии.
• 1759 - Джон Харрисон использует биметаллическая лента в своем третьем морском хронометре (H3) для компенсации температурных изменений в пружине баланса. Это преобразует тепловое расширение и сжатие двух разнородных тел в механическую работу.
• 1769 - Джеймс Ватт патентует свой первый улучшенный атмосферный паровой двигатель, см. Паровой двигатель ватта с отдельным конденсатором вне цилиндра, удваивая эффективность более ранних двигателей.
• 1787 - Жак Шарль формулирует Закон Чарльза который описывает соотношение между объемом газа и температурой. Однако он не публикует это, и это не признается до тех пор, пока Жозеф Луи Гей-Люссак развивает и ссылается на него в 1802 году.
• 1791 - Джон Барбер патентует идею газовая турбина.
• 1799 - Ричард Тревитик строит первую паровую машину высокого давления. Это использовало силу сжатого пара для перемещения поршня.

19 век

• 1802 - Жозеф Луи Гей-Люссак развивается Закон Гей-Люссака который описывает соотношение между давлением и температурой газа.
• 1807 - Нисефор Ньепс установил его "мох, угольная пыль и смола" Пиреолофор двигатель внутреннего сгорания в лодке и приведенный в действие по реке Сона во Франции.
• 1807 - франко-швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил Двигатель De Rivaz, работающий от внутреннего сгорания смеси водорода и кислорода и использованный для питания колесного транспортного средства.^[10]
• 1816 - Роберт Стирлинг изобрел двигатель Стирлинга, тип двигатель горячего воздуха.
• 1824 - Николя Леонар Сади Карно разработал Цикл Карно и связанные с ним гипотетические Тепловой двигатель Карно это основная теоретическая модель для всех тепловые двигатели. Это дает первое раннее понимание второй закон термодинамики.
• 1834 - Джейкоб Перкинс, получил первый патент на парокомпрессионную холодильную установку.
• 1850-е годы - Рудольф Клаузиус излагает концепцию термодинамическая система и позиционируется энтропия поскольку в любом необратимом процессе небольшое количество тепловой энергии δQ постепенно рассеивается через границу системы
• 1859 - Этьен Ленуар разработал первые коммерчески успешные двигатель внутреннего сгорания, одноцилиндровый, двухтактный двигатель с электрическим зажиганием осветительный газ (не бензин).
• 1861 - Альфонс Бо де Роша Франция берет начало в концепции четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, подчеркивая ранее недооцененную важность сжатия топливно-воздушной смеси перед воспламенением.
• 1861 - Николаус Отто патентует двухтактный двигатель внутреннего сгорания, построенный на базе Ленуара.
• 1867 - Джеймс Клерк Максвелл постулировал мысленный эксперимент который позже стал известен как Демон Максвелла. Это казалось нарушением второй закон термодинамики и было началом идеи, что информация является частью физики тепла.
• 1872 - Пульсометр паровой насос, беспоршневой насос, запатентованный Чарльзом Генри Холлом. Он был вдохновлен паровым насосом Savery.
• 1873 - Британский химик сэр Уильям Крукс изобретает легкая мельница устройство, которое превращает лучистое тепло света непосредственно во вращательное движение.
• 1877 - Теоретик Людвиг Больцманн визуализировал вероятностный способ измерения энтропии ансамбля частиц идеального газа, в котором он определил энтропию как пропорциональную логарифму числа микросостояний, в которых может находиться такой газ.
• 1877 - Николаус Отто патентует практический четырехтактный двигатель внутреннего сгорания (Патент США 194047 )
• 1883 - Сэмюэл Гриффин патентов Bath UK a шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания.^[11]
• 1884 - Чарльз А. Парсонс строит первый современный Паровая турбина.
• 1886 - Герберт Акройд Стюарт строит прототип Двигатель с горячей лампочкой, нефтяное топливо Воспламенение от сжатия однородного заряда двигатель похож на более поздний дизель, но с меньшим коэффициент сжатия и работающий на топливовоздушной смеси.
• 1892 - Рудольф Дизель патентует Дизельный двигатель (Патент США 608845 ), где высокая степень сжатия генерирует горячий газ, который затем воспламеняет впрыскиваемое топливо. После пяти лет экспериментов и помощи со стороны компании MAN в 1897 году он построил рабочий дизельный двигатель.

20 век

• 1909 г., голландский физик Хайке Камерлинг-Оннес развивает концепцию энтальпия для меры «полезной» работы, которая может быть получена от замкнутой термодинамической системы при постоянном давлении.
• 1913 - Никола Тесла патентует Турбина тесла на основе Пограничный слой эффект.
• 1926 - Роберт Годдард США запускает первый ракета на жидком топливе.
• 1929 - Феликс Ванкель патентует Роторный двигатель Ванкеля (Патент США 2,988,008 )
• 1929 -  Лео Сцилард, в утонченности знаменитогоДемон Максвелла сценарий представляет собой тепловую машину, которая может работать только на информации, известная как Двигатель Szilard.
• 1930 - Сэр Фрэнк Уиттл в Англии патентует первую конструкцию газовой турбины для реактивный двигатель.
• 1933 - французский физик Жорж Ж. Ранк изобретает Вихревая трубка, устройство потока жидкости без движущихся частей, которое может разделять сжатый газ на горячий и холодный потоки.
• 1935 - Ральф Х. Фаулер изобретает название 'нулевой закон термодинамики 'суммировать постулаты, сделанные ранее физиками о том, что тепловое равновесие между системами переходное отношение.
• 1937 - Ганс фон Охайн строит газовая турбина
• 1940 - Венгерский Бела Карловиц работая на компанию Westinghouse в США, подает первый патент на магнитогидродинамический генератор, который может вырабатывать электричество непосредственно из движущегося горячего газа
• 1942 - Р.С. Гоглер из General Motors патентует идею Тепловая труба, механизм теплопередачи, который сочетает в себе принципы теплопроводности и фазового перехода для эффективного управления передачей тепла между двумя твердыми поверхностями.
• 1950-е годы - Philips компания разработала цикл Стирлинга Криокулер Стирлинга который преобразует механическую энергию в разность температур.
• 1959 - Геузик, Шульц-Дюбуа и Сковилл из Bell Telephone Laboratories USA создают трехуровневый мазер, который работает как квантовая тепловая машина работа по извлечению из разницы температур двух тепловых бассейнов.
• 1962 - Уильям Дж. Бюлер и Фредерик Ван открывают никелево-титановый сплав, известный как Нитинол который имеет память формы в зависимости от его температуры.
• 1992 - Первый практический магнитогидродинамические генераторы строятся в Сербии и США.
• 1996 - Квазитурбина двигатель запатентован

21-го века

• 2011 - Шоичи Тоябе и другие демонстрируют работающий Двигатель Szilard с помощью фазово-контрастный микроскоп оснащен высокоскоростная камера подключен к компу.^[12]
• 2011 г. - Университет штата Мичиган строит первый волновой дисковый двигатель. Двигатель внутреннего сгорания, в котором отсутствуют поршни, коленчатые валы и клапаны, и заменен дисковым генератором ударных волн.^[13]
• 2019 - Работающий квантовый тепловой двигатель на основе системы спин-1/2 и ядерный магнитный резонанс технику демонстрируют Роберто Серра и другие на Университеты Ватерлоо, а Федеральный университет до ABC и Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas. ^[14]

Смотрите также

• Хронология ракетно-ракетной техники - Ракеты можно считать тепловыми двигателями. Тепло их выхлопных газов превращается в механическую энергию.
• История термодинамики
• История двигателя внутреннего сгорания
• Хронология развития двигателей и двигателей
• Хронология мощности пара
• Хронология технологий измерения температуры и давления

использованная литература

Цитаты

1. Геллеманс, Александр; и другие. (1991). "" Расписание науки: хронология важнейших людей и событий в истории науки "". Нью-Йорк: Touchstone / Simon & Schuster, Inc., 1991.
2. Герой (1851 г.) [перепечатка оригинала I века н. Э.], «Раздел 50 - Паровоз». Перевод с греческого оригинала Беннета Вудкрофта (Профессор машиностроения в Университетский колледж Лондона.
3. Нидхэм, Джозеф (1986), Наука и цивилизация в Китае, В: 7: Пороховая эпопея, Издательство Кембриджского университета, ISBN  0-521-30358-3
4. Рид, Хьюго (1838). Паровой двигатель: популярное описание устройства и действия этого двигателя; с очерком его истории и законов тепла и пневматики . Эдинбург: Уильям Тейт. п.74.
5. Терстон, Роберт Генри (1996). История развития парового двигателя (переиздание ред.). Элиброн. п. 12. ISBN  1-4021-6205-7.
6. Хасан, Ахмад Y. «Таки ад-Дин и первая паровая турбина». История науки и техники в исламе. Архивировано из оригинал на 2008-02-18. Получено 2008-03-29.
7. Ларднер, Дионисий (1840). Объяснение и иллюстрация парового двигателя. Тейлор и Уолтон. п.22. Полное название: Le Machine volume nuovo, et di molto artificio da fare effetti maravigliosi tanto Spiritali quanto di Animale Operatione, arichito di bellissime figure. Del Sig. Джованни Бранко, Читтадино Романо. В Риме, 1629 г.
8. Р. Бойл, Защита доктрины, касающейся пружины и веса воздуха,… (Лондон: Томас Робинсон, 1662 г.). Доступно в Интернете по адресу: Испания La Biblioteca Virtual de Patrimonio Bibliográfico. Бойль представляет свой закон в «Главе V. Два новых эксперимента, касающихся меры силы сжатия и расширения сжатого и расширенного воздуха», стр. 57–68. На стр. 59, Бойль заключает, что «… тот же воздух, доведенный до степени плотности примерно вдвое большей, чем раньше, получает пружину в два раза сильнее, чем прежде». То есть удвоение плотности воздуха увеличивает его давление вдвое. Поскольку плотность воздуха пропорциональна его давлению, то для фиксированного количества воздуха произведение его давления на его объем постоянно. На странице 60 он представляет свои данные о сжатии воздуха: «Таблица конденсации воздуха». Легенда (стр. 60), сопровождающая таблицу, гласит: «E. Каким должно быть давление в соответствии с Гипотеза, который предполагает, что давления и расширения находятся во взаимной зависимости ». На стр. 64 Бойль представляет свои данные о расширении воздуха:« Таблица разрежения воздуха ».https://bvpb.mcu.es/en/consulta/registro.cmd?id=406806
9. Век изобретений, написанный в 1655 году; Эдварда Сомерсета, маркиза Вустера. Является дословным оттиском первого издания, опубликованного в 1663 году. Архивировано 21 февраля 2006 года в Wayback Machine архив https://web.archive.org/web/20060221151830/http://www.history.rochester.edu/steam/dircks/
10. «История автомобиля - газовые двигатели». About.com. 2009-09-11. Получено 2009-10-19.
11. Компания Griffin Engineering, Бат, Сомерсет В архиве 2007-05-13 на Wayback Machine University Of Bath, 15 декабря 2004 г. По состоянию на май 2011 г.
12. Шоичи Тоябе; Такахиро Сагава; Масахито Уэда; Эйро Мунеюки; Масаки Сано (29 сентября 2010 г.). «Информационная тепловая машина: преобразование информации в энергию посредством управления с обратной связью». Физика природы. 6 (12): 988–992. arXiv:1009.5287. Bibcode:2011НатФ ... 6..988Т. Дои:10.1038 / nphys1821. Мы продемонстрировали, что свободная энергия получается за счет управления с обратной связью с использованием информации о системе; информация преобразуется в свободную энергию, что является первой реализацией демона Максвелла типа Сциларда.
13. Университет штата Мичиган: механизм волнового диска Министерство энергетики США, Агентство перспективных исследовательских проектов, март 2011 г.
14. «Экспериментальная демонстрация спинового квантового теплового двигателя». Phys.org. Получено 2020-01-01.

Источники

• Рост паровой машины Роберт Х. Терстон, A.M., C.E., Нью-Йорк: Д. Эпплтон и компания, 1878.
• Тепловая инженерия в энергосистемах Риоичи Амано, Бенгт Сунден, стр. 40, глава «Краткая история преобразования энергии». Том 22 из серии Developments in Heat Transfer Series, Международная серия о достижениях в области теплопередачи, v. 22, WIT Press, 2008. ISBN  1-84564-062-4; ISBN  978-1-84564-062-0.