Развитие теплоэнергетики

Нижегородский государственный

архитектурно-строительный университет

Кафедра отопления и вентиляции

РЕФЕРАТ

«Развитие теплоэнергетики»

   Выполнил: студент  

  (ИЭСиС)3 курс, заочное отделение   

  гр.                         

 Проверил: преподаватель

                                                     Л.М.

                                         Нижний Новгород 2010

Содержание.

Введение.

Одним из самых важных направлений  в энергохозяйстве страны является теплоэнергетика.

С развитием теплоэнергетики были обеспечены:

1)экономия топлива, получаемая  в результате использования теплофикационного цикла, а также замещение мелких котельных;

2)экономия капитальных затрат  и затрат труда, связанная с  переходом на централизацию теплоснабжения;

3)улучшение экологической обстановки, достигаемое отказом от мелких  котельных, особенно существенное при использовании угольного топлива.

Именно на тепловых электростанциях  вырабатывается около 70% электроэнергии нашей страны. При этом основными  её видами принято считать КЭС (конденсационные  электростанции) и ТЭЦ (Теплоэлектроцентрали) . Каждый из них занимал ведущее место в энергетики на том, или ином этапе её развития. Но со временем изменялся не только  вид используемой станции, но и её технические показатели. В реферате представлены основные периоды развития и состояние современной теплоэнергетики.

Общее развитие теплоэнергетики во второй половине XIX в. характеризуется дальнейшим укреплением позиции паровой машины как универсального двигателя крупной машинной индустрии, транспорта и — в известной степени — сельского хозяйства (локомобили). Параллельное развитие двигателей внутреннего сгорания, начавшееся с середины XIX в., к концу его еще не привело к сколь-либо ощутимой доле этих двигателей в общем энергетическом балансе мира. Возникшие в последней четверти XIX в. двигатели высокого сжатия (дизели) и паровые турбины только подготовили почву для становления новых отраслей энергетики в XX в., а газовая турбина не выходила из стадии ранних малоэффективных попыток ее осуществления.

Таким образом, XIX в., начиная с 1800 г., когда окончание действия патентов Уатта развязало руки конструкторам и изобретателям паровых котлов и машин, и кончая 1899 г., когда была введена в эксплуатацию первая тепловая турбинная электростанция трехфазного тока, явившаяся началом возникновения комплексной энергетики XX в., был веком почти монопольного господства в энергетике поршневой паровой машины.

Паровая машина сыграла громадную историческую роль в развитии производительных сил общества. Процесс развития паросиловой установки с поршневым паровым двигателем в течение всего XIX в. носил преимущественно количественный характер, находивший свое отчетливое отражение в росте установленной мощности. Что касается основных конструктивных

элементов паровой машины и термодинамических основ ее работы, то они совершенствовались в течение всего XIX в. без каких-либо коренных качественных изменений. Это не означает, что технические показатели паровых машин стабилизировались, что качество их оставалось без изменения при интенсивном количественном росте. Качественные показатели все время возрастали. Возрастали показатели интенсивности: давление и перегрев пара, число оборотов, удельные тепловые и силовые нагрузки, напряженности топочных объемов и поверхностей нагрева, скорости движения и т. д. Возрастал и показатель степени использования возможностей, заключающихся в природных свойствах теплоты и рабочих тел,— к. п. д.

Рассмотрим отдельно процесс развития основных элементов универсальной паросиловой установки во второй половине XIX в.: паровых котлов и паровых машин.

Теплоэнергетика в России находится в критическом состоянии. Она представлена сегодня в виде разрозненных звеньев, не имеющих в отличие от других отраслей топливно-энергетического комплекса, единой технической, структурно-инвестиционной. Экономической и организационной политики. Состояние, в котором находится теплоэнергетика в большинстве районов России, может обернуться гуманитарной катастрофой при наступлении холодной зимы, такой как в 2005-2006 году. Социальные, экономические и политические последствия таких сбоев в обеспечении теплом могут нанести стране ощутимый ущерб. При этом сама теплоэнергетика выступает как социально-значимая отрасль, обеспечивающая занятость для большого числа трудящихся.

Таким образом, очевидна необходимость  как дополнительных вложений в отрасль, так и повышения концентрации внимания на проблемах инновационного спектра, особенно в области технического совершенствования предприятий отрасли. Необходимо инновационное развитие теплоэнергетики как объекта стратегического управления с учетом отраслевых и региональных особенностей функционирования отрасли  в современной экономике России.

1. Промышленный переворот  XVIII века и его развитие.

Промышленный     переворот — это замена ручного ремесленного и мануфактурного  производства машинным фабрично-заводским     производством. Ремесленное и мануфактурное производство до промышленного переворота было ручным. Это не означает, что до промышленного переворота никакие машины в производстве не применялись. Транспортные машины получили применение еще до нашей эры. В феодальный период достаточно широкое распространение приобрели энергетические машины — водяные колеса и тепловые двигатели частного, специального назначения (преимущественно для откачивания воды).

Что касается технологических машин, то вопрос об их применении до промышленного переворота и их роли в последнем следует рассмотреть подробнее.

Сильнее всего был развит 1-й класс технологических машин, представляющий собой выросшее по размерам и видоизмененное ручное орудие. Начинал возникать и 2-й класс технологических машин. Машины этого класса «берут» инструмент из рук рабочего. До промышленного переворота технологических машин 2-го класса было немного. Это прежде всего так называвшиеся «пильные мельницы»- лесопильные устройства, включающие в себя не одну, а ряд пил: лесопильные «рамы».

Технологические машины 3-го класса хотя и получили достаточно широкое применение, но оставались машинами, не заменявшими технологические производственные функции человека, а только помогавшими ему. Так, ткацкий станок оказывал громадную помощь ткачу, поскольку в нем был рационально организован ряд движений нитей основы, осуществлявшийся от ног ткача, которые выполняли роль двигателя. Но перемещение челнока с нитью утка осуществлялось вручную. Прядильный станок также помогал рабочему, скручивая и наматывая нити, но основная операция прядения - образование нити из исходного материала (хлопка, шерсти, льна) - выполнялась пальцами прядильщика.

Так обстояло дело в технологических процессах, в которых орудием все еще служили умелые руки рабочего.

Очевидно, что технологические машины 1-го класса не могли заменять рабочего. Они лишь вызвали к жизни другие машины — энергетические, прежде всего водяные колеса. Переход к машинному способу производства начал осуществляться с того времени, когда появилась возможность замены рабочего технологическими машинами 2-го и 3-го классов; одни из них (2-й класс) «взяли» из рук рабочего инструмент, орудия, соответственно выросшие и видоизмененные, другие (3-й класс) стали осуществлять технологические операции, выполнявшиеся ранее только руками, без инструмента, без орудия.

Промышленный переворот начался с возникновения и внедрения в производство технологических машин 3-го класса, и лишь затем начали получать развитие машины 2-го класса. Внедрение в промышленность технологических машин, прежде всего, поставило вопрос об их приводе, осложнявшийся тем, что значительно возросло количество технологических машин с вращательным движением приводящего механизма (при любой форме движения рабочего инструмента). Для ткацких станков с возвратно-поступательным движением челнока, для прядильных станков с возвратно-поступательным движением вытягивающего нить инструмента, для строгальных станков с возвратно-поступательным движением стола и для множества других технологических машин привод в движение осуществлялся через приводной вал с вращательным движением. Так, в процессе промышленного переворота к тепловому двигателю, ранее решившему задачу независимости от локальных условий, добавилось требование универсальности техническому применению. Методы достижения универсальности по техническому применению были описан в предыдущей главе.

В. И. Ленин в своей работе «Развитие капитализма в России», показывая соответствие техники, как докапиталистическому укладу, так и отдельным стадиям развития капиталистического уклада, писал: «Мелкое товарное производство характеризуется совершенно примитивной, ручной техникой, которая оставалась неизменной чуть ли с незапамятных времен. Промышленник остается крестьянином, перенимающим по традиции приемы обработки сырья. Мануфактура вводит разделение труда, вносящее существенное преобразование техники, превращающее крестьянина в мастерового, в «детального рабочего». Но ручное производство остается, и на его базисе прогресс способов производства неизбежно отличается большой медленностью. Разделение труда складывается стихийно, перенимается также по традиции, как и крестьянская работа. Только крупная машинная индустрия вносит радикальную перемену, выбрасывает за борт ручное искусство, преобразует производство на новых, рациональных началах, систематически применяет к производству данные науки».

Наша задача состоит в том, чтобы рассмотреть исторический процесс перехода от ручного труда к машинному, оставлявший техническое содержание промышленное 
переворота. 

Процесс этого перехода  происходил  не одновременным в различных странах. Ранее всего он начался в Англии, сложились наиболее благоприятные условия для его возникновения. Достаточно быстро промышленный переворот происходил в странах Западной Европы. В России, где царило крепостное право, промышленный переворот начался позднее и также сыграл значительную роль в ускорении распада феодальных отношений.

1.1 Первый этап промышленного переворота.

В середине XVIII в. Англия вышла победительницей в многовековой борьбе 
ряда европейских стран за колониальное господство, присоединив к своим обширным заморским владениям многие испанские, французские и голландские колонии. Эта победа привела к громадному развитию колониальной торговли Англии, росту плантаторского хозяйства, усилению финансовой деятельности банков и бирж и к колоссальному увеличению спроса на промышленные товары. Потребность в промышленных товарах возрастала настолько быстро, что мануфактурное производство, несмотря на значительное увеличение его масштаба, не было в состоянии удовлетворять эту потребность.

Следует напомнить, что до промышленного переворота и развития машинного производства со всеми его последствиями структура промышленной продукции коренным образом отличалась от современной. Если в современном выпуске промышленной продукции преобладают средства производства, являющиеся основой машинной индустрии, а объем продуктов народного потребления занимает меньшую долю, то до промышленного переворота, когда средства производства представляли собой преимущественно ручные орудия и инструменты, решительно преобладающая по своему объему доля промышленной продукции падала на продукты потребления: одежду, ткани, обувь, утварь и т. п.

В Англии рассматриваемого периода наиболее развитой отраслью промышленного производства являлась текстильная промышленность, на которой прежде всего отразилось все обострявшееся несоответствие между возраставшей потребностью в тканях и возможностью удовлетворения этой потребности методами ручного мануфактурного производства. Поэтому именно в текстильной промышленности впервые начали проявляться элементы перехода от ручного труда к машинному.

Основные технологические процессы текстильного производства— прядение и ткачество — осуществлялись непосредственно руками рабочего, без применения орудия или инструмента. Поэтому здесь возникла задача замены рук рабочего, перемещавших челнок в процессе ткачества, и пальцев рабочих, вытягивавших и скручивавших нить в процессе прядения.

Вместе с возникновением и обострением проблемы машинного прядения и ткачества как замены рабочего в выполнении этих производственных функций возникла и материальная возможность для ее решения. Эта возможность заключалась в том, что в процессе многовекового развития Методов производства тканей и пряжи для них были разработаны технологические прядильные и ткацкие машины — ручные прялки и ручные ткацкие станки, в значительней степени   помогавшие рабочему. Оставалось осуществить последний шаг в эволюции этих машин, превратить их из машин помогающих в машины, заменяющие рабочего. Для этого в ткацких машинах нужно было ручное перемещение челнока заменить механическим, а в прядильном станке - осуществить механическую вытяжку кручение нити.

Именно с этого и начался промышленный переворот. В 1733 г. английский механик и ткач Дж. Кей предложил ткацкий станок с «самодвижущимся челноком», пере мешаемым пока еще руками рабочего, но по строгой траектории, определяемой механизмом ткацкого станка. Челнок Кея позволял изготовлять ткань более широкую, так как здесь ширина ткани не ограничивалась размахом руки' ткача; кроме того, процесс ткачества значительно ускорился. Изменился и труд ткача, ставшего живым двигателем. Возросшая    производительность   ткацкого   производства вызвала острый дефицит в пряже. Проявилось характерное противоречие, когда прядение стало тормозить развитие ткачества, а ткачество стимулировало развитие прядения и ставило вопрос о необходимости повышения его производительности, что могло быть достигнуто только путем перехода к машинному прядению.

Эта задача была впервые разрешена в 1738 г. изобретением прядильной машины, в которой операция вытяжки нити производилась уже не пальцами рабочего, а несколькими парами вращающихся валиков. Возникшее отставание ручного процесса чесания хлопка было преодолено постройкой в 1748 г. чесальной (кардной) машины, заменивший ручной труд на этой операции.

В  1768 г.  английским механиком-ткачом Харгривсом была сооружена более производительная прядильная машина, названная им «Дженни». «Двигателем» этой машины служил человек. Одной рукой он передвигал каретку, которая несла на себе ряд брусков, заменивши, пальцы прядильщика. Эти бруски захватывали и вытягивали хлопок в нити. Другой рукой рабочий вращал рукоятку машины, приводя в движение ряд вертикальных веретен, осуществлявших скручивание нити. Так, разделив на две отдельные операции вытяжку и кручение нити, выполнявшиеся ранее пальцами прядильщика, Харгривс заменил их 2 комплектами инструментов: брусками для вытягивания и веретенами для скручивания.

Применение прядильной машины резко повысило производительность труда. Она теперь зависела не только от замены пальцев брусками и веретенами, не знающими усталости, но и от того, что одна рука прядильщика (попытки прядения одновременно двумя руками оказались неудачными) была заменена несколькими комплектами искусственных «пальцев».

Таким образом, ставший на место искусного прядильщика неквалифицированный рабочий, выполнявший элементарную функцию двигателя, вырабатывал в несколько раз больше пряжи.

С распространением ткацких и прядильных машин возник вопрос о приведении их в движение. Ручной привод очень скоро уступил свое место конному, а позднее — и энергии неорганической природы. В 1769 г. Аркрайтом была запатентована в Англии прядильная машина с большим количеством веретен и приводом от водяного колеса, сохранившая и поныне в названии отзвук своего происхождения: «ватер-машина». Позднее было обнаружено, что Аркрайт (по профессии парикмахер) никогда не изобретал «ватер-машины», а присвоил чужое Изобретение. Это привело в 1785 г. в результате судебного разбирательства к лишению Аркрайта права на английский патент. Маркс, описывая историю возникновения машинного производства, справедливо назвал Аркрайта самым низким субъектом и вором чужих изобретений. Однако усилиями этого ловкого дельца, оставившего после себя громадный капитал, прядильные машины с водяным приводом получили самое широкое распространение. Так, например, в южной части графства Ланкастер, где реки еще с давних пор использовались для приведения в движение мельниц, к 1788 г. уже насчитывалось свыше 40 прядилен с машинной технологией и приводом от водяных колес.

Повышение производительности труда с внедрением машинного прядения и ткачества, особенно после того, как стали применяться более совершенные прядильные (Кромптон) и ткацкие (Картрайт) машины, ставило вопрос о соответственном повышении производительности труда в смежных процессах текстильного производства. Поэтому в течение последней четверти XVIII в.  Англии были созданы технологические машины для замены ручного труда при очистке хлопка, его чесании, при изготовлении пряжи.

Потребовалось повышать производительность труда и в отделочных операциях, главным образом в белении и крашении. Старый способ беления на солнце был малопроизводителен, и на смену ему пришли процессы химической технологии, чему способствовали успехи химии. Открытие в 1775 г- хлора шведским химиком Шееле и разработка в 1785 г. французским химиком Бертолле способов, 
применения хлора для беления тканей привели к предложению английским химиком Тенантом эффективного метода беления тканей белильной известью, получаемой действием хлора на гашеную известь. Этот метод удерживался в производстве более столетия. 

Необходимость сооружения большого числа машин, строившихся уже не для каждого конкретного промышленного объекта, а на рынок и ставших товаром, привело к возникновению машиностроения, как новой отрасли промышленного производства зарождалось производство средств производства. В связи с этим понадобились машины для постройки машин. Возможность удовлетворения этой потребности уже имелась в результате длительного процесса развития методов обработки металлов.

Естественно, что технологические машины 2-й группы, на долю которых была возложена задача во все большем количестве готовить полуфабрикаты промышленного производства, также не остались вне сферы промышленного переворота.

Следовательно, первая фаза промышленного переворота коснулась всех групп технологических машин, являясь по своей сущности заменой рабочего машинами в выполнении им технологических функций производства. Промышленный переворот захватывал одну область производства за другой, сфера промышленного производства расширялась, возникало крупное машинное производство с большим количеством наемных рабочих. Тонкая нить, вышедшая из механического прядильного станка, потянула за собой бесконечную цепь глубочайших технических, экономических и социальных преобразований.

1.2 Второй этап  промышленного переворота.

Широкое распространение технологических машин сделало совершенно неизбежным  осуществление  второй фазы промышленного переворота - внедрения в производство универсального двигателя.

В гл. 2 дано определение универсального двигателя по его основным признакам: малой зависимости от локальных условий и универсальности по техническому применению. Если первые насосные установки, в которых для получения тепловой энергии использовалось энергоемкое топливо, решили задачу малой зависимости от локальных условий, то универсальность по техническому применению после первого этапа промышленного переворота приобрела иной характер.

Уже на примере одной из первых прядильных машин «Дженни» было видно, что рабочее движение частично передавалось машине от двигателя во вращательной форме. Применение водяного колеса в «ватер-машине» закрепило вращательную форму движения привода настолько, что ко многим технологическим машинам с поступательным рабочим движением (как, например, строгальные станки) рабочее движение поступало тоже на вращающийся вал.

Далее, если старые машины (песты, молоты и т. п.), 
получавшие движение от вращающихся валов водяных колес, были тихоходными и обладали неравномерным ходом, то новые машины, особенно прядильные и ткацкие, потребовали от приводящего двигателя вращательного движения с большим числом оборотов. Только это могло обеспечить достаточную производительность станков и повысить степень равномерности, чтобы не допускать разрыва такого непрочного материала прядильного и ткацкого производства, как хлопчатобумажная, шерстяная или льняная нить.

Таким образом, характеристика «универсальности по техническому применению» в процессе развития первой фазы промышленного переворота приобрела новые конкретные черты: универсальный двигатель должен был отдавать работу в форме однонаправленного, непрерывного и равномерного вращательного движения. Требование к двигателю такого типа было настолько острым, что один из первых заводчиков по производству паровых двигателей Болтон писал своему компаньону—изобретателю Уат-Ту, что «...в Лондоне, Манчестере, Бирмингаме все без ума от машин с вращательным движением».

В этих условиях неизбежно должны были разрабатываться конструкции двигателей, способных удовлетворить назревшим требованиям производства. Десятки конструкторов и изобретателей, рассчитывая на громадные барыши от изобретения универсального двигателя, стремились прежде, всего приспособить освоенный многолетней практикой двигатель Ньюкомена для равномерного вращения шкивов прядильных и ткацких станков. Был использован весь арсенал техники, особенно техники передаточных механизмов, хорошо разработанных в практике привода от водяных колес. Были испытаны все методы, дававшие возможность преобразовать работу поступательного движения поршня в работу вращательного движения вала.

Самыми ранними и наименее целесообразными были многочисленные попытки применения потенциального механического аккумулирования при помощи груза.

Очевидные недостатки этого способа—тихоходность и неравномерность - ограничили попытки постройки подобного рода двигателей единичными случаями.

Гораздо целесообразнее были двигатели с применением кинетического аккумулирования как в «чистом» виде, так и в комбинации с потенциальным аккумулированием или суммированием работы нескольких полостей двигателя.

Комбинированное (потенциальное с кинетическим) аккумулирование было успешно использовано в Англии в 70-х годах XVIII в. для привода шахтных вентиляторов. В этом двигателе только половина работы, развиваемой опускающимся поршнем, передавалась коренному валу, несущему маховик; вторая половина расходовалась на подъем тяжелого литого шатуна. Опускаясь вниз, шатун отдавал аккумулированную в нем половину работы рабочего хода валу двигателя и одновременно поднимал вверх - поршень, обеспечивая поступление пара в полость цилиндра. Таким образом, первый из двух аккумуляторов работы — потенциальный аккумулятор (тяжелый шатун) — позволял передавать работу вала двигателя непрерывно как во время опускания, так и во время подъема поршня Двигателя. Неравномерность вращающего момента на валу Двигателя выравнивалась вторым, кинетическим аккумулятором— маховиком, насаженным на вал двигателя. Первое решение задачи об универсальном двигателе, когда налицо имелись потребность в нем и возможность ее удовлетворения, было найдено так просто, что описанный двигатель не был даже запатентован.

Суммирование работы двух цилиндров пароатмосферного двигателя с кинетическим аккумулированием скомбинировал в своем универсальном двигателе Томсон. Здесь поршни цилиндров Е и F закреплены на общем вертикальном штоке, и поэтому рабочее движение штока непрерывно: работа передается балансиру L — L двигателя как при движении штока вверх (работает верхний цилиндр), так и при движении штока вниз (работает нижний цилиндр). Непрерывная, но неравномерная работа, передаваемая валу шатуном М, преобразующим качательное движение во вращательное, выравнивается маховиком Q. Так как выравнивающее действие маховика при неизменных массе и радиусе зависит от квадрата числа оборотов, Томсон в 9 раз увеличил эффективность маховика, втрое увеличив число оборотов маховичного вала введением зубчатой передачи (шестерни N а О втрое увеличивают число оборотов маховика Q).

В «чистом» виде кинетическое аккумулирование было применено в двигателе Картрайта (рис. 3-4). Рабочий цилиндр Е находится на одной оси с цилиндром насоса Я, откачивающего воздух из конденсатора. Шатуны М и К через кривошипы приводят шестерни N—N, а шестерня О втрое увеличивает число оборотов маховика Q. Его одноцилиндровый двигатель простого действия был объединен с вакуумным насосом конденсатора общим штоком. Пар избыточного давления двигал поршень вниз, осуществляя рабочий ход. При холостом ходе вверх, осуществлявшемся за счет инерции маховика, пар через клапан в поршне перепускался в нижнюю полость цилиндра, откуда он отсасывался насосом. Равномерное движение обеспечивалось маховиком, для увеличения эффективности которого Картрайт втрое увеличил число оборотов маховичного вала введением зубчатой передачи.

В двигателе Фалька (рис. 3-5) было осуществлено суммирование работы двух цилиндров (как в двигателе Ползунова). Непрерывное качательное движение затем преобразовывалось во вращательное посредством шатунно-кривошипного механизма, а неравномерность сглаживалась в нужной степени введением массивного маховика. Конструктивные формы двигателя Фалька показывают, что в двигателе Ползунова была заложена возможность легко получить вращательное движение, применив повсеместно известный тогда шатунно-кривошипный механизм.

Промышленный переворот привел к тому, что в короткий исторический период — за последнюю четверть XVIII в. — в одной только Англии было выдано свыше десятка патентов на универсальные двигатели самых разнообразных систем и конструкций. Еще раз подтвердились слова Маркса: «Критическая история технологии вообще 152 показала бы, как мало какое бы то ни было изобретение XVIH столетия принадлежит тому или иному отдельному лицу». Однако участники изобретения универсального двигателя, чьи упорные труды стимулировались нуждами промышленного производства, оказались забытыми- Обширная литература по истории паровых двигателей до самого последнего времени выделяла из числа изобретателей универсального двигателя одного Д. Уатта.

Это имеет свои причины. Первая причина состоит в том, что Уатт и его компаньон заводчик М. Болтон, запатентовав такие широкие приемы применения пара, как конденсацию в отдельном конденсаторе и применение избыточного давления, крайне ограничили возможности других изобретателей. Фирмой «Уатт и Болтон» был опротестован патент на двигатель без балансира только потому, что в этом двигателе предполагалось применить избыточное давление пара. Патент Булля с кривошипным механизмом и патент Горнблауэра, в котором впервые предлагалось последовательное расширение пара в двух цилиндрах (двойное расширение), были опротестованы также на том основании, что изобретатель применил избыточное давление пара, которое, кстати сказать, впервые предложил применять Я. Леупольд еще в 1724 г. Неслучайно автор английской книги по истории парового двигателя, вышедшей в 1939 г., Дикинсон писал, что «...Подобная политика в течение долгого срока действия патентов Уатта (с 1769 по 1800 г.) (т. е. 31 год — авт.), вне всякого сомнения, толкала назад развитие паровой машины».

Вторая причина столь большой известности Уатта состояла в том, что его двигатель, будучи равноценным с другими в отношении универсальности по техническому применению, был вдвое экономичнее по расходу топлива благодаря отделенному конденсатору. Экономичность двигателя и коммерческий талант заводчика Болтона сделали Уатта одним из наиболее популярных изобретателей в мире.

Уатт начал свою работу в 1763 г. почти одновременно с Ползуновым, но с иным подходом к проблеме двигателя и в совершенно другой обстановке. Ползунов начинал с общеэнергетической постановки задачи о полной замене зависящих от локальных условий гидросиловых установок Универсальным тепловым двигателем, но не смог реализовать сбои смелые планы в крепостной России. Уатт начал с частной задачи - повышения экономичности двигателя Ньюкомена, возникшей в связи с порученной ему как механику университета в Глазго (Шотландия) работой по починке действующей модели водоотливной паровой установки Ньюкомена.

Эта модель сыграла значительную роль в деятельности Уатта, так как помогла ему увидеть недостатки установки Ньюкомена и найти способы их устранения. Это произошло потому, что, будучи геометрически подобна своему промышленному образцу, модель не являлась подобной по протекавшим в ней механическим и тепловым процессам. Достаточно рассмотреть условия механического подобия, для того чтобы убедиться в полной неработоспособности модели. Механическое подобие предусматривает равенство числового значения критерия гомохронности, но в образце и модели, т. е. определяется, наряду с другими условиями.

Из приведенных уравнений следует, что для сохранения механического подобия при одном и том же времени цикла скорость движения поршня в модели должна быть меньше скорости движения поршня в образце во столько же раз, во сколько линейные размеры модели меньше аналогичных размеров образца.