Парові машини томасу ньюкомена та джеймса уатта. Уатт і паровий двигун Джеймс Уатт універсальна парова машина подвійної дії

13.08.2023

19 січня народився Джеймс Уатт (1736-1819) - шотландський інженер, винахідник-механік.

Писав, що «парова машина була першим справді міжнародним винаходом…». У створенні її брали участь француз Папін, німець Лейбніц, англійці Северн, Ньюкомен та Уатт. У Росії парову машину винайшов І. І. Повзунов.

Машини Півночі та Ньюкомена, які працювали від початку XVIII ст., мали дві істотні недоліки: вони могли тільки відкачувати воду і були дуже неекономічні. Палива вони споживали у сотні разів більше, ніж сучасні двигуни. Істотних покращень у парову машину вніс Джемс Уатт.

У 1763 р. Д. Уатт, який працював механіком університету в Глазго (Шотландія), отримав завдання відремонтувати діючу навчальну модель парової насосної установки Ньюкомена. Виправлена Уаттом модель працювала дуже погано, і Уатт більше п'яти років вперто бився над нею, поки нарешті не знайшов чудового рішення, яке дозволило більш ніж удвічі знизити витрати пального великих машин.

Уатт перший застосував конденсатор: установку, в якій відбувається конденсація - перетворення пари у воду за допомогою охолодження. Подібно до того, як у гідравлічних установках робота залежить від різниці рівнів води, у парових установках вона залежить від різниці температур. Чим вище температура пари на початку її роботи і що нижча наприкінці, тим економічніше працює паровий двигун. За часів Уатта котли не могли дати пари з тиском більше 1,1 атм. і температурою вище 100С, тому хороше охолодження пари наприкінці роботи мало велике значення. Пара тоді, як і зараз, охолоджували водою, але робили це, вбризкуючи воду в циліндр машини. Поперемінне нагрівання і подальше охолодження циліндра викликали велику витрату палива. «Циліндр має бути завжди гарячим!» - Правильно вирішив Уатт, а пар можна охолоджувати в окремій посудині - конденсаторі. Введення конденсатора більш ніж удвічі знизило витрати палива в парових машинах.

Приблизно в ті ж роки гостро постало нове завдання: надати валу парової машини обертальний рух. Над цією проблемою працювало багато винахідників, але найбільш вдалим був винахід Уатта.

У 1784 р. він отримав патент на паровий двигун з валом, що обертається, і з конденсатором. Економічність машини Уатта зовсім затьмарила успіхи його сучасників, що побудували машини з валом, що обертається, і навіть викликала невірне уявлення про те, що Уатт один винайшов парову машину.

Весь клопіт з будівництва та розповсюдження парових машин Уатта прийняв на себе його компаньйон Болтон, а Уатт всі свої сили віддавав удосконаленню парової машини. Він винайшов прилад - індикатор, що дозволяє стежити за роботою пари всередині циліндра, дослідив роботу пари і знайшов вигідним впускати пару в циліндр тільки на 14 ходу поршня, надаючи пару потім розширюватися. Розширення пари викликало значну економію, але дещо знизило потужність машини. Для збільшення потужності машини при тих самих її розмірах Уатт використовував другу порожнину циліндра і таким чином вперше застосував машину подвійної дії. Ця машина сприяла отриманню більш рівномірного обертального руху. Вона була відзначена як "універсальний двигун великої промисловості".

Удосконалюючи свою машину, Уатт ввів ще низку серйозних покращень. Він уперше застосував так звану «парову сорочку» - простір, що оточує циліндр, через який пара надходила в машину, постійно тримаючи стінки циліндра гарячими. Він винайшов і ввів у практику відцентровий регулятор - чутливий прилад, що дозволяє автоматично, без участі людини, підтримувати кількість обертів валу машини постійним за будь-яких зменшення або збільшення її навантаження.

Машини Уатта швидко поширилися і протягом чверті сторіччя були єдиним двигуном у промисловості.

Основні його винаходи: конденсатор, циліндр подвійної дії, парова сорочка, індикатор і відцентровий регулятор застосовуються й досі, а ім'я Уатта назавжди увійшло в історію як ім'я одного з творців нової техніки.

Бурхливий розвиток основних видів промисловості в Англії у першій половині XVIII ст. та масове впровадження у виробництво робочих машин, що ознаменувало початок промислової революції, зробило необхідною революцію в паровій машині. Ця революція означала перехід від двигуна приватного призначення до універсального двигуна - основу енергетичної бази великої фабричної промисловості.

Потреба в двигуні, здатному приводити в дію будь-які робочі машини, що особливо гостро давалася взнаки в 1760-1780 рр., яскраво виразилася в словах англійського підприємця Меттью Болтона: «У Лондоні, Манчестері, Бірмінгемі люди божеволіють паровим млином». Потрібен був такий «млин», який би передавав роботу не тільки безперервно, але у формі обертального односпрямованого рівномірного руху і був досить економічним.

Джеймс Уатт (1736-1819 рр.)

Універсальний паровий двигун, придатний для практичної експлуатації, створили шотландський винахідник Джеймс Уатт. Уатт, який ще в дитинстві майстрував моделі машин, вибрав професію механіка. Пройшовши курс навчання в Глазго та Лондоні, він з 1757 р. став працювати як механік в університеті в Глазго і тоді ж відкрив майстерню для виготовлення та ремонту математичних та фізичних приладів. Уатт близько познайомився з багатьма вченими, зокрема з фізиком Джозефом Влеком, який вивчав приховану теплоту випаровування водяної пари, і Джоном Робісоном - тоді ще студентом, а згодом професором фізики. Робісон порадив Уатту вивчити літературу з механіки парових машин: твори Деза-Гюльє, Леупольда і Белідора. Уатт проводить досліди над властивостями водяної пари та визначає залежність температури насиченої пари від тиску. Побудовані ним криві близько збігаються із сучасними даними. Безпосередньо роботу над паровими машинами Уатт почав у 1763 р. з ремонту моделі паронасосної установки Ньюко-мена, що діє. Однак модель була майже непрацездатною, оскільки будучи геометрично подібною до свого промислового зразка, вона відрізнялася від нього механічними і тепловими процесами, що протікають в ній. Установка вимагала більшої непродуктивної витрати пари, отже, і палива. Після п'яти років наполегливої роботи над моделлю Уатт зробив величезний крок у справі вдосконалення парових двигунів та підвищення їхньої економічності. Спочатку він дійшов висновку, що хороша робота пароатмосферної машини залежить від виконання двох умов: по-перше, отримання сильного розрідження під поршнем за рахунок повнішої конденсації пари (для цього потрібно було якнайбільше охолодити циліндр); по-друге, підтримка циліндра в гарячому стані, щоб уникнути непродуктивних втрат пари при випуску його з парового котла. Виконання цих умов одночасно в одному циліндрі технічно неможливо, і Уатт дав нове рішення: укласти циліндр у паро-ВУЮ сорочку, підтримуючи його постійно в нагрітому стані, а конденсацію пари здійснювати в окремому конденсаторі, з насосом для відкачування конденсату і повітря. У 1765 р. була побудована модель нового двигуна, але тільки в 1769 р. вдалося досягти його роботи з повного циклу.

Схема парової машини Д. Уатта (1775)

Під час своїх експериментальних робіт над моделлю Уатт отримав грошову підтримку власника Карронського заводу Ребека і разом із ним подав заяву про видачу патенту на «способи зменшення споживання пари і внаслідок цього – палива у вогневих машинах». Крім зазначених принципових нововведень" у двигуні, Уатт запатентував також застосування надлишкового тиску пари з вихлопом в атмосферу - у випадках нестачі води для конденсації пари; застосування "коловратних" машин з однонаправлено обертовим поршнем; нарешті, роботу J неповною конденсацією, тобто з У останньому пункті патенту передбачалася також конструкція ущільнення поршня.

Удосконалення Уатта містили реальну можливість знизити витрати пари та палива більш ніж удвічі - це був величезний успіх на шляху створення економічного теплового двигуна.

Однак перша спроба 1769 р. побудувати насосну парову установку з окремим конденсатором на Карронському заводі успіху не мала - не вдалося забезпечити достатньої точності обробки та щільності з'єднань. Виготовлення таких великих машин коштувало великих коштів, які Уатт не мав, а Джон Ребек на той час збанкрутував.

У пошуках фінансових можливостей для будівництва двигунів Уатт почав думати про роботу поза Англії. На початку 70-х років російський уряд запропонував англійському інженеру «заняття, відповідне його смаком і пізнаннями» з щорічною платнею 1000 ф. ст. Проте поїздка до Росії не відбулася. У 1772 р. Уатт уклав договір з М. Болтоном, власником машинобудівного підприємства у Сохо поблизу Бірмінгема .

Договір між Уаттом і Болтоном став дуже дієвим. Болтон виявився розумною і далекоглядною людиною і не поскупився на витрати на створення нових машин. Уатт до кінця свого життя залишався головним механіком заводу.

Перша машина з окремим конденсатором була створена в 1774 р. Цікавою є конструкція 1777 р., що отримала назву «Вельзевул», в якій Уатт застосував відсічку і розширення пари з метою збільшення економічності.

До 1780 отримав поширення тип машин Уатта простої дії, що служили для відкачування води. Найнадійнішим споживачем двигуна стали рудники Корнуелла: в 1778 р. в цьому графстві на-наивалось понад 70 установок Ньюкомена, а в 1790 р. всі вони, крім однієї, були замінені машинами Болтона-Уатта. Велика їх кількість виготовлялася також для мідних копалень у Корнваллісі

Успіх нових двигунів пояснювався тим, що їхнє застосування значно здешевило отримання механічної енергії.

Але на той час, коли почався масовий випуск парових машин для насосів, виявився великий попит більш досконалі двигуни текстильної, металообробної та інших галузей промисловості. А парова машина Уатта все ще не була придатна для приводу робочих машин із обертальним рухом.

У 1778 р. Уатт на пропозицію свого компаньйона Болтона приступив до вдосконалення парового двигуна. Він детально досліджував процес розширення пари в циліндрі, сконструювавши для цієї мети спеціальний індикатор - прилад, що вимірює тиск пари в процесі розширення. Визначивши практично вигідний ступінь розширення пари для перетворення тепла на роботу. Уатт запропонував у 1782 р. паровий двигун з розширенням та отримав на нього англійський патент. Прийшовши до думки використовувати другу половину циліндра, він створив так званий двигун подвійної дії, в якому було суттєво знижено питому витрату пари.

Ось як описував свій винахід 1782 сам Уатт: «Моє друге поліпшення парових, або вогневих, машин полягає у використанні пружної сили пари для того, щоб рухати поршень вгору, а також притискати його вниз поперемінно, створюючи вакуум над або під поршнем і одночасно використовуючи дію пари на поршень у тому кінці або частини циліндра, з якої немає вихлопу пари; машина, сконструйована таким чином, може дати подвійну кількість роботи або розвинути подвійну потужність в один і той же час (з циліндром рівних розмірів) порівняно з машиною, в якій активна сила пари діє на поршень тільки в одному напрямку - або вгору або вниз ».

Це була машина, що безперервно діє, в якій джерелом сили служила пара.

Уатту довелося також вирішити завдання перетворення зворотно-поступального руху на обертальний; він запатентував п'ять пристроїв, за допомогою яких було вирішено це завдання, серед яких знайшла застосування планетарна передача.

Одночасно Уатт запропонував серію пристроїв, призначених для компенсації нерівномірної віддачі роботи, викликаної розширенням пари.

Патентом Уатта 1782 було закріплено багато вдосконалень, які, здавалося б, остаточно сформували парову машину як універсальний двигун. Проте це було не все.

Те, що новий двигун є справді універсальним, Уатт зрозумів пізніше, про що свідчить його патент 1784 р. Саме цей патент посилається До. Маркс, вводячи у науковий побут визначення «універсальний двигун».

З технічної точки зору це було насамперед задовільний розв'язок задачі перетворення зворотно-поступального руху на обертальний.

Питання про перетворення коливального руху балансира в безперервний круговий рух валу займало багатьох винахідників ще до Уатта. Папен, наприклад, пропонував передачу через зубчасту рейку та зубчасте колесо. Д. Гулль в 1736 р. розробив комбінацію шківів з канатною передачею стосовно судам, проте ці (як і багато інших) спроби успіху не мали.

Схема парового двигуна подвійної дії Дж. Уатта

Нарешті, в 1779 р. М. Васбру і в 1780 р. Дж. Пікар запатентували в Англії кривошипно-шатунні механізми стосовно парової машини. Багато механіків того часу і серед них вже згадуваний великий інженер Смітон вважали таке поєднання неприпустимим: довжина ходу поршня в циліндрах тодішніх парових машин була змінною, і конструкторам здавалося, що пряма передача руху з іншого кінця балансира безпосередньо на вал за допомогою шатуна і кривошипа неможлива . Очевидно, у полоні цих помилок до певного часу був і Уатт. Після видачі патенту Васбру і Пікару йому довелося шукати інші шляхи перетворення форми руху.

У чому полягали проблеми? При побудові парової машини виникли проблеми, пов'язані з кінематикою та динамікою. Зв'язки поршня з балансиром, з одного боку, і другого кінця балансу з валом - з іншого, могли бути тільки жорсткими. Тим часом безпосередньо з'єднати кінець балансиру зі штоком поршня було не можна, оскільки кінець балансира описував дугу, а шток поршня рухався прямою лінією. Спочатку (у патенті 1782 р.) Уатт припускав зробити передачу від поршня до балансиру, забезпечивши шток зубчастою смугою, але в балансирі помістити зубчастий сектор. Але це з'єднання в кожному кінці ходу поршня при зміні напряму зазнавало ударів, і зубці не витримували динамічних навантажень. Тому Уатт почав шукати інше рішення і знайшов його. Він застосував планетарну зубчасту передачу для з'єднання з одним кінцем балансира, а інший кінець балансира з'єднав зі штоком двигуна за допомогою винайденого ним механізму, що отримав назву паралелограма Уатта - це був плоский шарнірний механізм, частина ланок (важелів) якого утворювала паралелограм. Просте здавалося б рішення вимагало великої праці винахідника. Знаменитий паралелограм став предметом пізніших досліджень французького вченого М. Р. Проні та російського вченого, П. Л. Чебишева і послужив матеріалом для його твору «Теорій механізмів, відомих під назвою паралелограмів» (1854 р.); Сам Уатт високо цінував цей свій винахід і писав пізніше синові: «...хоча я не особливо дбаю про свою славу, проте пишаюся винаходом паралелограма більш ніж будь-яким з винаходів, які я зробив» . Геніальний винахід, як його справедливо називають, що свідчить про надзвичайно ясну геометричну інтуїцію Уатта, виявилося лише тимчасовим, минущим явищем. Згодом паралелограм Уатта був замінений звичайним кривошипно-шатунним механізмом.

При створенні машини з безперервним обертальним рухом перед Уаттом, крім кінематичного завдання, постали й суто динамічні проблеми: введення роботи пари з двох сторін поршня, застосування махового колеса та регулятора, що діє на паровпускний клапан.

Для подачі пари в різні порожнини циліндра винахідник використовував пристрій, що автоматично діє - золотник; для зменшення коливань швидкості обертання – махове колесо, а для автоматичної підтримки сталості швидкості обертання двигуна – відцентровий регулятор.

Всі запропоновані вдосконалення, більшість яких закріплювалося патентом 1784 р., дозволили Уатту в найближчі роки виробити тип машини подвійної дії з безперервним обертальним рухом, який протягом тривалого часу залишався незмінним і лише частковим доопрацюванням.

«Мені потрібне краще джерело енергії, — гарячкував Метью Болтон. — Такий, щоб не втомлювався, як коні, і щоб працював ефективно. Його мрія збулася після зустрічі з Джеймсом Уаттом. На світ з'явився паровий двигун.
Пара привела в рух машини, що здійснили промислову революцію. З'явилися перші поїзди та пароплави. З того часу життя людей дуже змінилося.

Одного разу в 1764 році в шотландському місті Глазго в майстерню принесли для ремонту модель парового двигуна. Це була мініатюрна модель двигуна Ньюкомена із колекції наукових експонатів місцевого університету. Майстерня належала Джеймсу Уатту - науковому консультанту університету, якому на той час було 28 років.

Однотактне диво

Джеймс Уатт (1736-1819) зробив переворот у техніці, сконструювавши перший паровий двигун з теплообмінником

Двигун Ньюкомена був винайдений приблизно п'ятдесятьма роками раніше і використовувався для відкачування води у гірничодобувних шахтах. Порівняно з раннім паровим насосом, цей двигун був більш досконалим, але він працював неефективно. Він споживав багато палива та трусив все навколо.
Ці недоліки не дуже важливі, якщо використовувати двигун на вугільній шахті: тут скільки завгодно дешевого вугілля і нікому не заважає трясіння. Але в інших можливих споживачів у когось не було дешевого палива і комусь вимагалося, щоб двигун працював рівно, ця конструкція інтересу не викликала.

Ставлячи питання

Джеймс Уатт полагодив університетську модель двигуна. Він уперше бачив двигун Ньюкомена і вивчив його з великим інтересом. Чому він такий неефективний? Чому рух супроводжується такою тряскою? Чому він споживає стільки вугілля?

Двигун Ньюкомена був одноциліндровим. Усередині циліндра рухався поршень, з'єднаний з балансиром, який рухав насос. Пара з котла потрапляла в циліндр знизу і змушувала підніматися поршень, а той, у свою чергу, балансир. Потім у циліндр подавалась холодна вода — пара конденсувалася, тиск, падало, і поршень опускався. Щоразу, коли всередину надходить холодна вода, пара конденсується, і паливо, витрачене те що, щоб зробити цю пару, пропадає даремно. Для чергового підйому поршня потрібна нова пара - отже, потрібно знову нагрівати котел, витрачаючи додаткове паливо.

Зменшуючи витрати на пальне

Рішення, запропоноване Уаттом, полягало в наступному: треба додати другий циліндр, званий теплообмінником, і з'єднати його з першим. Відпрацьована пара конденсуватиметься в теплообміннику, а перший циліндр весь час залишатиметься гарячим — це заощадить кількість палива, що споживається. Насправді виявилося, що двигун Уатта витрачає лише чверть тієї кількості палива, яка була потрібна раніше.

Джеймс Уатт був ученим та винахідником, а не бізнесменом. Якби не Метью Болтон, задуми Уатта так і залишилися б у кресленнях. Теплообмінник, що з'явився на світ за фінансової підтримки Болтона, був лише першим внеском Уатта в конструкцію парової машини, за яким пішли інші. Промислова революція звела разом винахідників, які мали цікаві ідеї, і ділових людей, які мали капітали, щоб втілити ці ідеї на конкретні справи, які приносять дохід.

Його ідеї не одразу принесли йому славу та багатство. Подібно до багатьох інших винахідників, Уатт не міг знайти грошей, щоб втілити свої задуми в життя. Минуло дванадцять років, перш ніж було продано перший з його двигунів. В 1776 Уатт став партнером бірмінгемського промисловця Метью Болтона (1728-1809), і Болтон допоміг йому налагодити виробництво парових машин.

І це був лише початок. Уатт продовжував покращувати і вдосконалювати механізм і нарешті винайшов спосіб перетворювати поступальний рух поршня в обертальний.

ФАКТИ І ПОДІЇ

Першим паровим двигуном, який використовувався у промисловості, був «Друг гірника». Він був запатентований в 1698 Томасом Севері, гірським інженером з Корнуолла.
Коли Джеймс Уатт будував модель першого двигуна, він дуже поспішав. Не знайшовши необхідної деталі, він узяв у дружини наперсток, щоб закрити кінець труби.
До зустрічі з Болтоном Уатт настільки втратив віру в успіх, що відмовився від ідеї створення парової машини і чотири роки працював на будівництві каналів у Шотландії.
Заслуги Уатта не обмежуються тим, що він удосконалив парову машину. Він винайшов спосіб копіювання документів, заснований на хімічних процесах, який широко використовувався протягом наступних стапетів.
У 1784 році Уатт провів у свою контору труби з котельні і пустив по них гарячу пару. Таким чином пара була вперше використана для центрального опалення.
У 1789 році Уатт винайшов регулятор-пристрій, що дозволяє контролювати швидкість роботи парової машини. Це дозволило підтримувати постійну швидкість, яка залежить від температури котла, і полегшило роботу.
У XIX столітті на честь Джеймса Уатта було названо одиницю потужності — ват.

Пар завойовує світ

Парова машина Ньюкомена, вперше встановлена у 1712 році.

То справжній прорив. Обертальний рух міг знайти набагато ширше коло застосувань. Від колінчастого валу можна за допомогою приводних ременів передати рух на ткацькі та інші верстати. Тепер пара могла змусити крутитися колеса екіпажів, що саморухаються.

Перші спроби використовувати пар для створення нових засобів пересування були здійснені в 70-х роках XVIII століття. Ці машини пересувалися дорогами, але пройде трохи часу, і люди знайдуть інше застосування парового двигуна - залізниці. Уат дожив до 1819 року і міг побачити початок промислової революції, яку підштовхнуло його винахід, але він не дожив шести років до початку ери залізниць.

Століття пара

До середини XIX століття всю промисловість «рухала пара». Тепер усі, від тканин до гармат, виготовляли за допомогою парових машин. Паровози тягли поїзди; навіть устаткування будівництва залізниць оснащувалося паровими двигунами. І на морі вітрило поступово здавало свої позиції паровій машині.

Проте промислова революція полягала у зміні технології виробництва, хоча це було важливо. Будівництво нових машин та фабрик вимагало грошей, які треба було заплатити задовго до того, як фабрики почнуть приносити прибуток. Точно так, як Уатту для фінансової підтримки його задумів був потрібен Болтон, для успіху промислової революції потрібні були багаті люди, готові вкласти свої гроші у справу.
Промислова революція стала також капіталістичною революцією. Почали ґрунтуватися компанії, банки поспішили вкладати гроші в промисловість, з'явилися ділові люди, які заробляють на життя тим, що зводили разом наукові ідеї та капітали.

Французький військовий інженер Жозеф Кюньо побудував віз, що рухається пором, близько 1771 року. Вона могла їхати зі швидкістю 3,6 км/год та при цьому везти чотирьох людей.

Переможці та переможені

А що сталося з простими людьми, які не були ні винахідниками, ні банкірами, ні капіталістами? Паровий двигун змінив життя багатьох із них. У XVIII столітті тканини, наприклад, виготовлялися в невеликих майстернях на устаткуванні, що рухалося вручну. Дуже часто у майстерні працювала одна родина. На нових фабриках тканини почали робити на верстатах, які працюють від парового двигуна. Робота була нескладна і не вимагала великого вміння, тому робітників-чоловіків замінили жінки та навіть діти.

З'явилося багато нових робочих місць, але праця на фабриках була виснажливою і монотонною. Люди почали стікатися у великі промислові міста, де їм доводилося жити у жахливій тісноті та дихати отруєним повітрям, бо фабричні труби вивергали хмари диму та кіптяви. У той же час промисловості потрібно все більше і більше вугілля, шахтарям доводилося опускатися все глибше під землю, і їхня робота ставала все небезпечнішою.

На зміну пару

Епоха парових машин закінчилася у 50-х роках ХХ століття. Вона тривала понад 150 років. Сьогодні промисловість працює електрикою. Більше немає пароплавів, а паливом для машин та поїздів служить нафта. Але величезні зміни, що відбулися за останні два століття, було розпочато Джеймсом Уаттом та його паровим двигуном.

Не всі ці зміни були на краще. Суперництво між промисловими державами призвело у XX столітті до двох світових воєн. Досі існує гігантська прірва між промислово розвиненими країнами та рештою світу. Мільйони людей, які працюють на фабриках, хотіли б мати можливість заробляти собі на життя якось інакше. Коли Джеймс Уатт удосконалив двигун Ньюкомена, він започаткував ті зміни, що невпізнанно змінили образ світу.

Парова машина Т. Ньюкомена.

1705 року механік Томас Ньюкомен отримав патент на винайдену ним теплову машину. Паровий насос Ньюкомена почали використовувати в Англії для відкачування води із шахт. Головною деталлю його був поршень, врівноважений вантажем і рухався у великому вертикальному циліндрі (2). Тиск пари, що подається в циліндр із котла (1), піднімало поршень. Впорскування холодної води з резервуару (5) тримало в облозі пар і створювало в циліндрі вакуум. Атмосферний тиск опускав поршень униз. Вода, що охолоджує, і сконденсована пара випускалися з циліндра по трубі (6), а зайва пара з котла - через запобіжний клапан (7).

Після цього двигун знову був готовий до наступного впорскування пари. Основний недолік машини Ньюкомена полягав у тому, що робочий циліндр у ній був водночас і конденсатором.

Через це доводилося по черзіто охолоджувати, то нагрівати циліндр, і витрата палива виявлялася дуже великою.

Машина Ньюкомена була громіздкою, працювала повільно та з перервами.
Наступні винахідники внесли багато удосконалень у насос Ньюкомена. Але принципова схема машини Ньюкомена залишалася незмінною протягом 50 років.

Паровий двигун Джеймса Уатта.

В 1765 англійський механік Джеймс Уатт створює паровий двигун.У 1763-1764 роках йому довелося лагодити зразок машини Ньюкомена, що належав університету. Уатт виготовив невелику її модель і почав вивчати її дію. Уатту відразу стало ясно, що для більш економічної роботи двигуна доцільніше тримати циліндр постійно нагрітим. У 1768 році на основі цієї моделі на шахті гірничозаводника Ребука була побудована велика машина Уатта, на винахід якої він отримав у 1769 свій перший патент.

Найважливішим і важливішим у його винаході було поділ парового циліндра та конденсатора, завдяки чому не витрачалася енергія на постійний розігрів циліндра. Машина стала більш економічною. Її ККД збільшився.

З 1776 року почалося фабричне виробництвопарових машин. У машину 1776 року проти конструкцією 1765 року було внесено кілька важливих поліпшень. Поршень містився всередині циліндра, оточений паровим кожухом. Кожух зверху був закритий, а циліндр відкритий. Пара надходила до циліндра з котла по бічній трубі. Циліндр з'єднувався з конденсатором трубою, з паровипускним клапаном. Вище цього клапана був розміщений ще один клапан, що врівноважує.

Однак машина здійснювала лише один робочий рух, працювала ривкамиі тому могла використовуватися лише як насос. Щоб парова машина могла приводити в дію інші машини, необхідно було, щоб вона створювала рівномірний рух круга. Такий двигун подвійної дії був розроблений Уаттом у 1782 році. Величезних зусиль зажадало від Уатта створення механізму, що передає рух від поршня до валу, але Уатт домігся і цього, створивши особливий передавальний пристрій, який так і називається паралелограмом Уатта.Тепер новий двигун Уатта годився для приводу інших машин. За 1785-1795 роки було випущено 144 таких парових двигунів, а до 1800 в Англії працювала вже 321 парова машина Уатта

Для вимірювання потужності парових машин Уатт ввів поняття "кінська сила",яка як загальноприйнята одиниця потужності використовується і по теперішній час. Одну з машин Уатта купив пивовар, щоб замінити нею кінь, який приводив у дію водяний насос. При виборі необхідної потужності парової машини пивовар визначив робочу силу коня як восьмигодинну безупинну роботу до повної знемоги коня. Розрахунок показав, що кожну секунду кінь піднімав 75 кг води на висоту 1 метр, що було прийнято за одиницю потужності в 1 кінську силу.

Парові двигуни застосовували у всіх галузях виробництва. Вони широко використовувалися в промисловості, на транспорті та стали свого часу "двигунами технічного прогресу".

Однак коефіцієнт корисної діїнайкращих парових двигунів не перевищував 5%! З кожних 1000 кг палива на корисну роботу витрачалося лише 50 кг!

До кінця 19 століття схема паросилової установки була значно вдосконалена і її основні принципи збереглися до нашого часу.
___

Цікаво, що в 1735 році в будівлі англійського парламенту було встановлено перший в історії вентилятор, який рухався паровим двигуном.
___

1800 року якийсь американець, власник шахти з видобутку кам'яного вугілля придумав перший паровий ліфт. У 1835 році цей паровий ліфт узвичаївся фабричного вантажопідйомного справи в Англії, а потім набув поширення в США.
А в 1850-х роках "Компанія парових витягів Отіса" встановила свій перший пасажирський ліфт у п'ятиповерховому магазині на Бродвеї. Ліфт брав до п'яти чоловік і віз їх зі швидкістю 20 см за секунду.