Теплоэнергетика. В этой отрасли энергетики выработка энергии производится с помощью тепловых двигателей, рабочим телом которых является пар, воздух или газ достаточно высоких начальных параметров. Чтобы получить высокопотенциальное рабочее тело, используют химическую энергию органического топлива.
Начнем с определения: тепловой двигатель – это машина для преобразования теплоты в работу.
Прообразом теплового двигателя считается эолипил, созданный в I в. до н. э. Героном Александрийским, выдающимся ученым и изобретателем (рис. 1.3). Эолипил представлял собой полый шар с двумя выступающими диаметрально противоположными изогнутыми трубками. Под шаром был установлен сосуд, частично заполненный водой. Когда под сосудом разводили огонь, вода в нем закипала, пар поступал во внутреннюю полость шара по паропроводам и вытекал из нее по изогнутым трубкам, вызывая вращение шара. Строго говоря, эолипил, названный в честь Эола, бога воздуха, скорее был игрушкой, а не двигателем, так как ничего не приводил в движение, однако имел один из главных элементов любого теплового двигателя – расширительный сосуд.
Рис. 1.3. Эолипил Герона Александрийского, схема и внешний вид
Сочинения Герона пользовались известностью в средние века и оказали влияние на некоторых изобретателей первых аппаратов, использующих давление пара. В истории упоминаются изобретения итальянских и французских инженеров XVI в. (Джованни делла Порта, Филиберта Делорма, Соломона де Ко), представляющие собой в основном аппараты для подъема воды с помощью энергии пара. Большое внимание привлек к себе Эдвард Соммерсет, маркиз Вустер, получивший патент в Англии 15 ноября 1661 г. В описании своего изобретения он характеризует его как устройство «для работы водой и огнем», мощность которого ограничена только прочностью сосудов. Устройство поднимало воду так, что она била постоянным фонтаном высотой более 12 м.
Рост горнодобывающей промышленности в Англии XVII века стимулировал использование энергии пара в качестве привода различных механизмов. Необходимо было откачивать воду из шахт, которые становились все более глубокими. От создания нового мощного двигателя зависело дальнейшее развитие горнорудной промышленности. Эта чисто практическая задача стала причиной того, что первым тепловым двигателем стала машина для откачки воды.
Капиталистический способ производства вызвал к жизни новую энергетическую технику, основой которой стала паровая машина. Возникновение машинного производства в конце XVIII века требовало создания мощного и универсального по использованию двигателя. Этот двигатель должен был избавить промышленность от привязанности к природным источникам энергии ― воде, в первую очередь. Таким двигателем