Уличное газовое освещение
Непрерывность многих технологических процессов на заводах и фабриках требовала круглосуточной работы. Но в цену продукции, выпускаемой после заката, входили расходы на освещение — дорогое ламповое масло и свечи. Для людей, возвращающихся с работы в темноте, надо было осветить улицы. Поиск дешёвого топлива для освещения в конце XVIII в. привёл к идее использовать коксовый («светильный») газ — побочный продукт коксования каменного угля, дающий при горении яркий свет. В 1803 г. Лондон первым из городов мира осветил свои улицы фонарями на «светильном газе».
Что даёт уголь?
В XVII в. металлоплавильные печи стали топить коксом — топливом из чистого углерода (С), полученным от пиролиза (пережигания без доступа воздуха, термического разложения) каменного угля. В ходе пиролиза уголь избавлялся от примесей, из которых образовывались побочные продукты коксования: каменноугольная смола, из которой получали дёготь и олифу, надсмольная вода, из которой выделяли аммиак для производства красителей и взрывчатых веществ, и коксовый газ, которому не находилось применения.
Немецкий химик Иоганн Бехер в 1680 г., пережигая в реторте (керамическом сосуде с узким горлышком) каменный уголь, поджёг выходящий из горлышка реторты коксовый газ, горевший ярким светом без дыма, копоти и запаха. Ровно через 100 лет бельгийский изобретатель Ян Минкеларс предложил использовать коксовый газ для освещения и сделал горелки, работавшие на этом искусственно полученном «светильным газе».
Светящийся дым
Распространением газового освещения Лондон обязан Уильяму Мёрдоку (изобретателю золотника для паровой машины). Разрабатывая новые технологии коксования каменного угля, Мёрдок экспериментировал и с коксовым газом. Он придумал разные конструкции газовых фонарей, осветил газовыми лампами свой дом, привлекая внимание к новым источникам света. Несмотря на неоднозначную реакцию лондонцев на его идею осветить города «дымом», Мёрдок в 1792 г. построил первый газовый завод. Каменный уголь там пережигался в кокс в закрытых котлах-ретортах, а выходящий «светильный газ» по трубам поступал в газгольдеры. — ёмкости для хранения газа. В 1802 г. газовый завод Мёрдока производил газ для освещения одной из фабрик Уатта, а в 1803 г. первые газовые фонари зажглись на улицах Лондона.
Лондон в огнях
В 1804 г. в Лондоне было учреждено «Общество газового освещения» и открылись несколько заводов, производивших «светильный газ». Вырабатываемый газовыми заводами газ по трубам поступал в газгольдеры — большие здания-хранилища. От газгольдеров по подземным трубам газ расходился по городским улицам, где на расстоянии 20-30 м друг от друга стояли фонарные столбы высотой 3-3,5 м. К их полым столбам из-под земли провели ответвления газовой трубы, и газ под давлением поднимался на вершину фонарного столба к защищённой стеклянной «коробкой» горелке. К 1819 г. в Лондоне проложили почти 400 км газовых труб, снабжающих газом 50 тыс. фонарей, обслуживавшихся сотнями фонарщиков.
И свет, и теплота
Первооткрывателем газового освещения можно также считать французского изобретателя Филиппа Лебона, в 1799 г. получившего патент на аппарат перегонки угля для промышленного получения «светильного газа» и построившего завод, на котором помимо газа производил и побочные продукты пиролиза — метиловый спирт (CH3OH) и дёготь. В начале XIX в. Лебон осветил газовыми фонарями свой сад, а в доме установил «термолампы» собственной конструкции, которые не только освещали, но и отапливали помещения. Лебон за свой счёт осветил одну из гостиниц и улиц Парижа. Но трагическая смерть в 1804 г. помешала изобретателю осуществить проекты городского освещения, и французская столица обрела газовый свет лишь в 1819 г.
Развитие идеи
Лондонские улицы освещались не только «светильным газом», но отходами — газом метаном, образовывавшимся в системе городской канализации. Этот газ отводили в трубы чугунных фонарей — «железных лилий» — и сжигали, избегая накопления взрывоопасных подземных смесей. С 1815 г. «светильный газ» стали получать, перерабатывая животные и растительные масла, а к середине XIX в. газ стали получать и из нефти. Исследование газов и других продуктов коксования привело к ряду научных открытий и появлению новых материалов.
В 1813 г. газовые фонари осветили Адмиралтейский бульвар Петербурга, но первый газовый завод в России заработал лишь в 1835 г. В 1810 — 1830-х гг. все крупные города мира обзавелись газовым освещением. В 1830-х гг. появились газовые горелки для освещения внутренних помещений, и газ пришёл в дома, поднимаясь на этажи по трубам, которые потом разветвлялись по комнатам.
Искусственные горючие газы и основы газового освещения
В наше время, когда электричество своей яркостью затмило все другие источники света, кроме Солнца, трудно представить, что еще чуть более двухсот лет тому назад наши предки использовали для освещения жилья лучины, светильники с животными жирами и растительными маслами, сальные, восковые и стеариновые свечи, сырую нефть и даже лунный свет. Керосин и керосиновое освещение появились лишь во второй половине XIX в.
Авторы материала
Зарождавшееся газовое дело в Европе, России и Америке было основано не на природном, а на искусственном, т. н. светильном газе (искусственные газы), который получали сухой перегонкой (термическим разложением) древесины или каменного угля. Применение такого каменноугольного газа (который позже стали называть коммунальным) для освещения кардинально изменило образ жизни людей в начале XIX в. Длительность рабочего дня на фабриках значительно увеличилась; богатые семьи у себя дома по вечерам получили возможность читать книги и газеты, не пользуясь небезопасными и дорогими свечами.
Первые опыты с газовым освещением проводил еще в 1739 г. английский врач Д. Клейтон, а затем — в 1786 г. — французский инженер и химик Филипп Лебон де Гамберсэн получавший светильный газ при сухой перегонке древесины. Тем не менее принято считать, что каменноугольный светильный газ был открыт в 1798 г. одновременно и независимо друг от друга Филиппом Лебоном в Париже и Уильямом Мёрдоком в Англии, хотя существует предание, что еще в XIII в. в Париже некий Езекииль добывал газ для домашнего освещения. Однако известно, что в 1791 г. Уильям Мёрдок изобрел головные фары для паровой повозки, топливом для которых служил угольный газ, подаваемый из емкости по трубкам к фонарям. В 1792 г. Джеймс Уатт и У. Мёрдок приспособили головные газовые фары паровой повозки для освещения дома в Редруте (Корнуолл), а в 1795 г. установили газовое освещение на заводе Олд Кумнок в Эршире (Шотландия). В 1798 г. система освещения Мёрдока с использованием угольного газа была установлена на заводах «Бултон энд Уатт Сохо» в Бирмингеме. Первое общество газового освещения было образовано в 1804 г.
Здесь же следует упомянуть российского инженера Петра Григорьевича Соболевского который около 1811 г. сконструировал установку для газификации дров термоламп с целью получения светильного газа и осветил этим газом свой дом на Литейной улице в Санкт-Петербурге и столичный Монетный двор. В январе 1812 г. П. Г. Соболевского наградили орденом Св. Владимира IV степени «За попечение и труды, с коими произвел в действие устроение термолампа, доселе в России не существовавшего». Царь Александр I утвердил проект освещения новым способом Адмиралтейского бульвара, и Соболевскому пообещали возместить затраты на изобретение, но началась Отечественная война, и проект остался невыполненным.
Схема термолампы Соболевского
1 – печь; 2 – поддувало, или зольник; 3 – зольная решетка; 4 – печные дверцы; 5 – чугунный цилиндр, который наполняется дровами; 6 – отверстие цилиндра, через которое загружаются дрова и выгружается уголь (во время работы термолампа отверстие плотно закрыто); 7 – пространство около цилиндра, через которое проходит пламя; 8 – дымовая труба; 9 – задвижка в трубе; 10 – конец цилиндра, сообщенный с обычным холодильником, применяемым на винокуренных заводах; 11 – холодильник; 12 – приемный сосуд для кислоты и дегтя; 13 – сосуд, наполовину наполненный водой; 14 – медная труба, пропускающая газ через воду из сосуда 12 в сосуд 13; 15 – кожаная трубка с краном, пропускающая очищенный газ в хранилище; 16 – хранилище из листового железа, где собирается очищенный газ; 17 – кожаная трубка, по которой газ пропускается к лампам; 18 – линия, указывающая, до какой высоты может подняться хранилище с очищенным газом; 19 – отводная трубка для излишнего газа
Название свое светильный газ получил вследствие того, что сначала применялся исключительно для целей освещения. В США в 1817 г. Рембрандтом Пиле было организовано первое газораспределительное предприятие «Гэс Лайт Компании оф Балтимор» в Мэриленде.
В 1818 г. Франц Динненфельд в Германии устроил на своем предприятии в Эссене освещение с использованием угольного газа. В 1819 г. при покровительстве французского короля Людовика XVIII в Париже, на улице Тур де Овернь 26, был построен газовый завод, а в 1820 г. впервые каменноугольный газ был применeн для уличного освещения Парижа. Дело быстро стало на твердую почву и выросло в большую промышленность.
Газ стали применять для освещения улиц, зданий и в обогревательных приборах (газовые плиты, ванны, печи и др.).
В 1815 г. англичанином Джоном Тайлором была взята привилегия на освещение масляным газом, для добывания которого он употреблял животные и растительные масла. Таким газом освещались некоторое время города Ливерпуль и Гуль. Однако лишь в гг. XIX в. освещение масляным газом получило большое распространение в Европе, когда этот газ стали готовить из минеральных масел, нефти и нефтяных остатков.
В нескольких источниках, в том числе в Большой советской энциклопедии, упоминается имя ещe одного русского самородка — Ивана Ивановича Овцына, работавшего в первой четверти XIX в., который задумал открыть «секрет устроения термолампа». И. И. Овцын «удалился для испытания своих предположений и усовершенствований в середину Казанских лесов», где открыл «секрет устроения термолампа», но «. никто не верил, чтобы русский простолюдин мог постичь столь важную операцию; никто не смел положиться на слова его и вверить ему капитал». В феврале 1824 г. на берегу Чeрной речки, на Охте, в Петербурге Иван Овцын соорудил оригинальную углеобжигательную печь. В нее загрузили «двадцать кубических сажен семичетвертовых дров. и развели огонь в топках». Половину дров взяли берeзовых, а половину — сосновых. Сухая перегонка дала: 400 кулей угля, 100 пудов дeгтя и смолы, 100 ведер уксуса, 20 ведер «скипидарной эссенции» и очень большое количество газа.
Общество для освещения Санкт-Петербурга газом было учреждено февраля дня 1835 г. с капиталом в 1,5 млн руб. Начиная с 1835 г., санкт-петербургский газовый завод работал на английском каменном угле и вырабатывал не более 4,5 млн м³ газа в год.
В 1839 г. на улицах города было 200 газовых фонарей. К 1870 г. в городе было уже пять газовых заводов с общей производительностью более 20 млн м³ газа в год.
Московский газовый завод был построен в 1865 г. за нынешним Курским вокзалом на берегу р. Яузы. Начальная производительность завода неизвестна, а вот в 1915 г. выработка газа увеличилась до 117 млн м³ в год. Последний газовый завод в Москве был построен на шоссе Энтузиастов в 1931 г. На заводе «Нефтегаз» высококалорийный нефтяной газ (11 000 ккал / м³) смешивался с водяным генераторным газом с теплопроизводительностью до 4000 ккал/м³ и подавался на освещение и бытовое потребление.
Третьим городом с городским уличным освещением был Харьков, в котором 26 декабря 1871 г. зажглись газовые фонари. Позже в городе было два газовых завода и несколько небольших газовых установок.
24 (12) декабря 1874 г. в Казани был построен один из крупнейших в России газовый завод по производству светильного газа из бакинского нефтяного мазута, принадлежавший статскому советнику С. Д. Башмакову На заводе было 30 чугунных реторт, отапливавшихся дубовыми дровами.
Из реторт продукт разложения поступал в гидравлики, а затем в конденсационный аппарат. Из конденсатора газ проходил через два скруббера, наполненные сеном, а затем поступал в очистительный аппарат, где в корзинах находилась известь. Здесь он очищался от примесей углекислоты, после чего через контрольноизмерительную аппаратуру газ направлялся в газгольдер. Казанский завод работал круглый год.
Завод Башмакова перерабатывал в год 30 тыс. пудов мазута и получал из одного пуда мазута 360. 380 куб. футов газа. Газ распределялся по городу по трубам диаметром 15 дюймов, протяженностью 47 верст. В 1875 году в Казани было установлено 1000 уличных фонарей. Технологическим процессом на заводе руководил опытный химик Леман, ранее работавший в Казанском университете.
Наибольшего размаха получение искусственного горючего газа достигло в Северной Америке. В 1868 г. в США насчитывалось 971 газовое общество и в Канаде — 47. Из этих обществ 616 эксплуатировали каменноугольный газ; 312 употребляли другие способы добывания газа, преимущественно добывали водяной газ. Из 118 газовых обществ в Пенсильвании шесть эксплуатировали природный газ нефтяных месторождений, из них одно общество (Bradford Gaslight et Heating С°) показывало годовой расход газа в 34 млн м³. В Англии в насчитывалось 594 газовых завода; количество проданного газа — 2915 млн м³; число потребителей — 2,3 млн; число уличных фонарей — 460 тыс. штук; длина газоносной сети — 35 150 км. В Берлине ежегодное потребление газа в достигло 94 млн м³; в Париже — 308 млн м³. В России газовая промышленность не была развита так, как за границей. В 1888 г. в России было более 210 газовых заводов; 30 из них служили для освещения городов, 157 — фабрик и 23 — железнодорожных станций. Число газовых заводов на фабриках и железнодорожных станциях не может служить мерилом развития газовой промышленности страны, так как эти заводы были небольших размеров. В 1888 г. 40 заводов употребляли каменный уголь, 6 — дерево, остальные — нефтяные остатки или нефть. В России, включая Царство Польское и Финляндию, всего 24 города освещались газом. Светильный газ, употреблявшийся для освещения городов, преимущественно каменноугольный, только Казань и Ялта освещались нефтяным газом, Киев — смешанным (дре весно-неф тяным), Вильно и Гельсингфорс — древесным. Из всех городов России Петербург потреблял наибольшее количество газа, хотя его потребление ежегодно уменьшалось: так, в 1886 г. все петербургские газовые заводы продали 21,1 млн м³ газа, а в 1890 г. — только 20,1 млн м³. Количество потреблявшегося в год газа на одного жителя: в Лондоне — 176; в Брюсселе — 111; в Париже — 108; в Берлине — 86; в Вене — 70; в Варшаве — 27,4; в Петербурге — 20,2 м³ газа.
| газ | количество, млн. куб. футов |
|---|---|
| каменноугольный | 1820,4 |
| древесно-нефтяной | 32,3 |
| древесный | 37,2 |
| нефтяной | 12,4 |
| всего | 1902,2 = 54 млн м 3 |
Таким образом, вся газовая промышленность России по своим размерам меньше газовой промышленности одного Берлина. Изучение в последние годы истории получения искусственных газов доказывает, что в России эта промышленность была развита значительно шире, но полного ее учета не велось. О размерах газового производства в Англии в 1908 г. можно судить по тому, что на получение светильного газа было израсходовано 17 млн т угля, т. е. приблизительно то количество угля, которое добывалось в России за год. В Париже в 1908 г. израсходовано 400 млн м³ газа, а в Лондоне в 1907 г. — 1285 млн м³.
В 1926 г. газовое производство на одного городского жителя достигло в Англии 178 м³ газа, в Германии — 51, во Франции — 40, в Голландии — 74, в США > 100, в Австралии — 117 м³.
В Англии в 1927 г. было 782 газовых предприятия, вырабатывавших 8,4 млрд м³ и обслуживавших 8,7 млн человек; газовое производство потребило 18,0 млн т угля (9,5% всего потребления его в стране), 1,0 млн т кокса и 12,7 млн л нефти; длина газопроводной сети достигла 73,7 тыс. км. В США в 1909 г. было 1296 заведений газового производства, в 1925 г. — 919; выработка газа — 4,3 млрд м³ и 10,2 млрд м³ соответственно. Газовые предприятия кроме вырабатывавшегося ими самими газа перепродавали купленный на стороне газ (главным образом коксовый и природный). Всего в 1913 г. ими было продано 5,3 млрд м³ газа, в 1925 г. — 12,9, в 1927 г. — 14,4 млрд м³. В Германии выработка городского газа в 1928 г. достигла 3,5 млрд м³, в газовом производстве израсходовано 4,2 млн т угля. Длина газопроводной сети в 1925 г. составила 20 264 км.
В дореволюционной России газовое производство было ничтожно. В 1906 г. в восьми крупных городах (Петербурге, Москве, Риге, Одессе, Харькове, Ростове-на-Дону, Ревеле и Варшаве) на одного жителя было произведено не более 13,3 м³ газа. В 1915 г. имелось лишь 20 газовых заводов. В 1929 г. функционировал лишь Московский газовый завод, производивший около 24 млн м³ газа.
К началу гг. плановые органы СССР обратили внимание на вопросы газового хозяйства и, по данным «Торгово-промышленной газеты», к газификации был намечен ряд городов: Ленинград, Ростов, Саратов, Казань, Самара, Тула, Сталинград, Свердловск, Иваново-Вознесенск, Владивосток, Ново рос сийск, Киев, Одесса, Харьков и Тифлис. По непонятной причине в числе указанных городов отсутствовали Баку и Грозный, располагавшие всеми данными для первоочередной газификации. Разрабатывались проекты газификации Московской области с ожидаемым дебитом коксового газа из Под мос ковного бассейна в 2500 млн м³ в год. Другим источником искусственного газа должны были служить Оршинские торфоразработки с ожидаемым дебитом 3200 млн м³ в год.
Намечались крупнейшие газопроводы:
- Подмосковный район — Москва — Серпухов — Подольск.
- Оршинский мох — Москва — Тверь — Клин.
- Родовицкие торфоразработки — Коломна — Егорьевск — Раменское.
Однако, как показало время, практически ничего из намеченных планов по использованию искусственных газов выполнено не было. Газификация же Москвы, Московской области и других центральных районов СССР природным газом началась лишь после окончания 11 июля 1946 г. строительства магистрального газопровода Саратов — Москва.
Искусственные горючие газы в зависимости от способа их получения, назначения (применения) и исходного топлива разделяются на: генераторный, доменный, коксовый; светильный, топливный; водяной, каменноугольный, нефтяной (масляный, блаугаз), древесный и другие. Искусственные горючие газы — смесь газообразных продуктов переработки (газификации) топлив в специальных аппаратах. Они состоят главным образом из окиси углерода, водорода, метана и других газообразных углеводородов, а также из негорючих газов (диоксида углерода и азота). Получаются при выплавке металлов (доменный газ), коксовании угля (коксовый газ), нефтепереработке, газификации твердых топлив (генераторный газ). Используются в качестве топлива, а также в химической промышленности.
При сравнении свойств природного нефтяного газа со свойствами искусственных газов выявляется громаднейшее преимущество первого. Теплотворная способность его выше в несколько раз, кроме того, он не ядовит, в отличие от всех газов, имеющих в своем составе СО. Наличие СО в воздухе, которым человек дышит, в количестве 0,2% вызывает смерть через 30 мин, в количестве 0,05% создает слабую степень отравления — головокружение, сердцебиение и одышку. Отравление предопределяется тем, что СО имеет химическое сродство с гемоглобином крови в 150 раз большее, чем кислород, поэтому он поглощается кровью, и гемоглобин уже не способен вбирать кислород, а человек умирает от внутриклеточного голодания, вернее, отравления. Чистота природного нефтяного газа также является значительным преимуществом; в природном газе обычно отсутствуют негорючие составляющие (N, СО₂) или имеется незначительная их примесь. Благодаря его более высокой теплотворной способности для подачи одинакового числа единиц топливной энергии к потреблению необходимо оборудование меньшего размера, чем при искусственном газе.
В Западной Европе обычное давление газа в городских сетях составляло 40. 80 мм вод. ст.; в Москве максимальное давление — 50 мм вод. ст.; в США — 75. 100 мм вод. ст. Отметим нерациональные приeмы пользования нефтяным газом в Баку, где газ поступал потребителю непосредственно из магистрали под давлением: в Сураханах — 4000. 7500 мм вод. ст.; в Балаханах — 600. 1500 мм и в Заводском районе, где газ подается из газгольдеров, давление достигало 100. 150 мм вод. ст. Почти все крупные газопроводы низкого давления европейских, американских и российских (советских) городов были оборудованы из чугунных труб. Эти газопроводы, особенно при незначительном давлении (не более 100. 150 мм вод. ст.), работали удовлетворительно. «Для мелких ответвлений от двух дюймов (2» = 50,8 мм) и ниже к отдельным пунктам потребления применялись железные винтовые трубы, изредка свинцовые«. Итальянская фирма «Этернит» предлагала асбестобетонные трубы на давление 10. 12 атм (1,0. 1,2 МПа) для целей газоснабжения.
Источники света газового освещения для каменноугольного, нефтяного, водяного карбюрированного или смешанного газов состоят из отдельных горелок или рожков или из их комбинаций, заключенных в отдельном кожухе, снабженном газовым краном и остекленном для предохранения горелок от внешних атмосферных влияний^; все это устройство называется фонарем. Конструкция горелок и фонарей зависит главным образом от способа питания их газом низкого (100. 25 мм вод. ст.) или высокого (110 мм рт. ст.) давления. Газовые горелки по принципу устройства разделяются на прямые и внизгорящие (инвертные).
Прямая газовая горелка
Внизгорящая (инвертная) газовая горелка
Техника газового освещения до конца гг. XIX в. довольствовалась примитивной горелкой, где газ горел прямо на воздухе пламенем в виде рыбьего хвоста; однако конкуренция с электрическим освещением (дуговой лампой и электрической лампочкой Томаса Эдисона 1879 г.) заставила экономить газ. Были изобретены усовершенствованные горелки. Своевременное изобретение австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельс бахом в 1885 г. горелки с накаливающимся колпачком Ауэра (газокалильной сеткой) предотвратило уничтожение газового освещения, и наконец появились горелки, использующие сжатый газ. При зарождении газовой промышленности единственной областью применения газа было освещение, что предъявляло особые требования к газу с точки зрения его светильной способности (именно присутствие непредельных углеводородов). С появлением сеток накаливания (газокалильных колпачков) «светящие» свойства газа утратили свое значение и уступили место его теплотворности, ибо степень и сила освещения калильной газовой горелки стали функцией накала, т. е. тепла. Это привело к тому, что вместо одного светильного газа для освещения стали применяться и другие газы, не обладающие «светящими» свойствами, как то природный, коксовый, водяной и карбюрированные газы, а также пропан и бутан, т. е. источником света стало тепло.
Преимущество газокалильного освещения перед простым газовым, помимо качества света и экономии, заключается в значительно меньшей порче воздуха жилых помещений нагреванием и продуктами сгорания. Так, плоская газовая горелка в 30 свечей (30 кд), расходуя 400 л светильного газа за один час, выделяет при этом 2000 кал тепла, 210 л углекислого газа и 482 л водяных паров, а горелка Ауэра в то же количество свечей и время, расходуя 60 л газа, выделяет 300 кал тепла, 31,5 л углекислоты и 73 л паров. Но некоторые приверженцы газового освещения, забывая, что при горении газа в атмосфере помещения выгорает кислород, утверждали: «В упрек газовому освещению ставят то, что оно нагревает воздух. В нашем суровом климате, где, как например, в Петербурге, главнейшее освещение необходимо в те месяцы, когда нужно и отопление, это не только не недостаток, а большое преимущество, т. к. тепло источника света, во-первых, уменьшает расходы на отопление и, во-вторых, служит для вентиляции и при надлежащих приспособлениях настолько деятельно проветривает бальные залы, курильные комнаты и пр., что температура в них не повышается, и воздух, несмотря на скопления народа, остается свежим, чего нельзя достигнуть при другом освещении».
Газовые фонари в зависимости от назначения крепились на подвесках внутри зданий и на металлических столбах или тросах на улицах. В последнем случае питание фонарей газом производилось по гибким трубам. Стоимость эксплуатации газового освещения была значительно дороже электрического (по отчетам Московского коммунального хозяйства в перечислении на стоимость эксплуатации одного фонаря-часа в 1000 свечей в час за 1930 г.
| Вид освещения | Фонарь- час,коп. | 1000 св./ час,коп. |
|---|---|---|
| электрические дуговые лампы | 9,12 | 6,1 |
| электрические лампы накаливания | 1,95 | 12,4 |
| газовые инвертные горелки | 4,53 | 22,4 |
| ауэровские горелки | 2,46 | 46,5 |
| керосинокалильные фонари | 6,12 | 82,1 |
| всего в среднем по Москве | 2,59 | 16,9 |
Газовое освещение улиц Москвы сохранялось до 1932 г., а вот последний керосиновый фонарь был погашен в 1926 г. Надо отметить, что уже в начале ХХ в. некоторые центральные улицы Москвы освещались электрическим светом.
Газоразрядная лампа
Газоразрядная лампа – осветительный прибор, принцип действия базируется на горении дуги ионизированного газа. Это обширное семейство, в начале XXI века захватившее в мире едва ли не три четверти сегмента иллюминации. Сюда входят популярные люминесцентные лампы дневного света, лампы ДРЛ. Ещё до внедрения в обиход осветительные устройства, работающие за счёт газового разряда, встречаются в романе Жюля Верна «Путешествие к центру Земли» (1864 год).
История развития электростатической ионизации газов
Принято считать годом рождения газоразрядных ламп 1675. Однажды ночью французский учёный Жан-Феликс Пикар заметил свечение ртутного барометра, когда переносил его из обсерватории в порт святого Майкла. Чтобы читатели представили явление, нужно учесть особенности конструкции. В ртутном барометре имеется трубка, запаянная с конца. Вдобавок наличествует чаша. Оба предмета заполнены металлической ртутью.
Для определения давления трубку резко переворачивают и опускают в чашу. Тогда ртуть под действием земного тяготения стекает вниз, образуя выше себя вакуум. В результате запаянный конец трубки остаётся полым, и протяжённость пустого пространства зависит от атмосферного давления, которое, действуя на ртуть в чаше, призвано уравновесить силу тяжести.
При транспортировке барометра Пикар спешил и сильно растряс прибор. В результате произошла электризация стекла трением о ртуть, и статический заряд вызвал ионизацию металлических паров. Процесс сильно облегчался, благодаря созданному вакууму. Пары ртути и сегодня используются в отдельных газоразрядных источниках света. К примеру, ультрафиолетовая составляющая свечения активизирует люминофор лампы дневного света.
Пикар не смог объяснить обнаруженного явления, но немедленно доложил о произошедшем в научных кругах. Позднее изучением занялся известный швейцарский математик Иоганн Бернулли. Ему задача оказалась также не по зубам, но сей учёный муж активно практиковал опыт со свечением, дал представление французской академии наук. В 1700 году на демонстрации явление лицезрел английский механик, по совместительству учёный, Фрэнсис Хоксби. На базе Королевского научного общества Британии Хоксби принимается активно ставить опыты.
За основу решающего эксперимента Хоксби берет модель электростатического генератора Герике (1660 год). По описаниям машина представляла солидных размеров шар из серы, вращающийся на железном стержне. Трением о ладони оператора объект приобретал при вращении значительный заряд. Дальнейший ход мыслей Хоксби понятен. В инструкции Герике фигурировало предложение залить серу в стеклянный шар, потом разбить. Английский учёный пропустил указанный шаг. К сожалению, неизвестно, имели ли ранние работы (к примеру, трактат Гильберта 1600 года) представление об электризации стекла, но Хоксби выдвинул соответствующее предположение.
Модель электростатического генератора Герике
В результате экспериментальная установка содержала вместо серного шара стеклянный с каплями ртути на дне, а внутри по возможности создали вакуум. При вращении сферы на железном стержне и электризации путём трения ладонями наблюдалось свечение, чтобы читать книгу в непосредственной близости. В 1705 году английское научное общество продемонстрировало первую газоразрядную лампу. Предоставлялось верное объяснение, что к обнаруженному явлению причастны пары ртути. Потом – ход работ замер на целый век. Не находилось практического применения вновь открытому явлению.
Первые газоразрядные лампы
Нельзя сказать, чтобы XVIII век прошёл бесполезно для исследований в сфере электричества, несмотря на фразу, оброненную выше. Значимыми считаются работы Дюфе, в 1733 году предположившего наличие двух родов зарядов с целью теоретического обоснования наблюдаемого явления. Он их назвал смоляными и стеклянными. Речь идёт об объяснении феномена, рассмотренного Гильбертом в 1600 году:
- Наэлектризованный шар притягивает тела.
- Соприкоснувшись с шаром, тела начинают от предмета отталкиваться.
В понимании Дюфе объект приобретал заряд аналогичного знака при соприкосновении. Чем объясняется рассмотренное явление. Но истинный прогресс в науке начался, когда государства отменяли наказание за занятие колдовством. В результате на свет появилась Лейденская банка, а Бенджамин Франклин доказал электрическую природу молнии, Вольта изобрёл первый электрохимический источник энергии. В 1729 году произошло революционное открытие, ставшее основой для прочих: Стивен Грей додумался собрать проводники воедино и получил первую в мире электрическую цепь. С тех пор ток стали передавать на расстояние.
Изобретённая в 1746 году Вильямом Ватсоном электрическая машина сплавляла заряд по шёлковым шнурам, что позволило Жану-Антуану Нолле продемонстрировать эффектную дугу в среде разряженного газа. В указанное Готфрид Груммерт высказал предположение, что подобное освещение подойдёт для использования в шахтах и местах, где открытое пламя повышает вероятность взрыва. Иоганн Винклер заметил, что неплохо вместо шаров использовать длинные колбы, согнутые по форме букв алфавита, предвосхитив появление на свет трубок Гейслера и экрана телевизора.
Чуть позднее, в 1752 году, Ватсон частично реализовал перечисленные задумки (первый дисплей запатентован в 1893 году). К примеру, демонстрируя опыт с горением дуги в трубке длиной 32 дюйма. Благодаря столь блистательным открытиям, в 1802 году произошло сразу два значимых для рассматриваемой темы события:
- Англичанин Хампфри Дэви открыл явление свечения накаливаемой электричеством платиновой проволоки.
- Наш соотечественник, В. Петров при помощи вольтова столба, состоящего из 4200 (по другим данным – 2100) пар медных и цинковых пластин. Для сравнения – источник энергии сэра Хампфри Дэви показывал вдвое меньшую мощность (2000 пластин).
Достижения Петрова оказались забыты под влиянием событий Отечественной войны 1812 года и в силу российского наплевательства. В Англии к электричеству подошли серьёзно. Заслуга Хампфри Дэви немалая. Он, будучи химиком, повторяя опыты зарубежного коллеги, начал экспериментировать с различными газовыми средами. Конечно, член Королевского научного общества был знаком с опытами Фрэнсиса Хоксби и захотел проверить, не стало ли новое открытие повторением ранних попыток создать искусственные источники света.
Опыты Фрэнсиса Хоксби
Эти эксперименты привели к открытию линейных спектров газовых разрядов. Попутно замеченные Волластоном и Фраунгофером особенности излучения Солнца в последующем позволили Кирхгофу и Бунзену высказывать предположения о составе атмосферы светила. Это тесно связно с рассматриваемой темой, спектр разряда также линейчатый. К примеру, натриевые лампы дают оранжевый свет, и при помощи люминофора приходится распределение частот корректировать (лампы ДРЛ). Потом эстафету принял Майкл Фарадей (с середины 30-х годов XIX века), показал процесс возникновения дуги в среде разреженных газов. Внёс лепту и Генрих Румкорф, предоставив в руки физиков инструмент для получения импульсов высокого напряжения (катушка Румкорфа, 1851 год). В 1835 году Чарльз Уитстон зарегистрировал спектр разряда дуги в парах ртути, попутно отметив ультрафиолетовую составляющую.
Газоразрядные лампы Гейслера
Первыми коммерчески успешными считаются творения Гейслера. Датой рождения принято считать 1857 год. Упомянутый стеклодув и по совместительству физик догадался в колбу с разряженным газов вставить 2 электрода. Подавая на них напряжение, лицезрел красочный разряд дуги. Гейслер соединил воедино открытия Петрова и Хоксби. Дуга тлеет в колбе с атмосферой из паров газа. А дальнейшее – выбор цвета – уже не составило труда, опираясь на наработки сэра Хампфри Дэви и Майкла Фарадея.
С 80-х годов трубки Гейслера широко выпускаются для целей развлечения населения. Сегодня неоновые огни считаются лицом США. Примечательно, что будучи помещены рядом с источниками сильного электромагнитного излучения – катушки Тесла – лампы Гейслера загораются самопроизвольно. Выполняются условия ионизации разреженной газовой среды. Исследования, сопряжённые с поиском технических решений для целей освещения привели учёных к открытию электрона, измерению его заряда и массы, появлению на свет электронных ламп.
Тем временем в России
Возможность розжига порохового заряда электрической искрой известна примерно с 1745 года. Но едва ли сапер мог унести лейденскую банку или терпеливо натирать шерстью янтарь в любых погодных условиях. Долгое время военное дело не брало во внимание подобные мелочи. В 1812 году российский офицер Шиллинг сумел через электрический элемент питания произвести подводный взрыв. Считается, что военное дело дало толчок к развитию исследований электричества в России. Первая дуговая лампа установлена в 1849 году изобретателем (Якоби) на башне Адмиралтейства Санкт-Петербурга. Ее свет оказался столь ярок, что сравнивался обывателями с солнечным.
Применение прожекторов с разрядными лампами ограничивается военным делом, за малым исключением, когда источники указывают путь кораблям с маяка. Нас в теме интересуют наработки Джона Томаса Рея, датированные 1860 годом, догадавшимся объединить электрическую дугу (Петров и Якоби) с атмосферой паров ртути (Майкл Фарадей) при нормальном давлении.
От Эдисона до современных газоразрядных ламп
Несмотря на явные преимущества, газоразрядные лампы Гейслера демонстрировали существенные недостатки. К примеру, малый срок службы. С 90-х годов XIX века некто Дэниэл МакФарлен Мур работал в компании Эдисона и вскоре после поступления на службу стал изучать историю. Его заинтересовали газоразрядные лампы Гейслера. Что не так с моим светом? – вопрошал Эдисон. Мур ответил: он слишком тусклый, слишком горячий и чересчур красный. Это вся правда о лампах накаливания того времени.
В 1892 году ртутная газоразрядная лампа усовершенствована Мартином Лео Аронсом. Наработка в 1901 году усовершенствована Петером Купером Хьюиттом и обрела коммерческий успех.
С 1894 Мур организовывает две собственные компании, занимающиеся проблемами освещения. Главной особенностью ламп (1896 год) стало то, что газ по мере расходования возобновлялся. В результате устройство работало сколь угодно долго. Первое коммерческое использование зарегистрировано в 1904 году. Лампа с отдачей 10 люменов на 1 Вт осветила магазин оборудования и приборов. Как писали очевидцы, несмотря на сложность и громоздкость (50 ярдов длиной) отдача того стоила. КПД новых газоразрядных ламп в 3 раза превышал аналогичные цифры для ламп накаливания.
Отличительной особенностью стало использование в лампах Мура паров азота и углекислого газа. В результате получался дневной свет. А пары азота давали мягкое свечение и низкую цветовую температуру. Появление на свет вольфрамовых нитей сделало невыгодным дальнейшее производство, компании поглощены (1912 год) Дженерал Электрик, а патенты скуплены. Но Мур не остался без работы, перейдя в лаборатории своего преемника в бесконечной эстафете. Позже изобрёл неоновую лампу.
Желающие узнать больше могут заглянуть в разделы про лампы ДРЛ и люминесцентные лампы.
- alt=»Люминесцентная лампа» width=»120″ height=»120″ />Люминесцентная лампа
- alt=»Галогенная лампа» width=»120″ height=»120″ />Галогенная лампа
- alt=»Лампа накаливания» width=»120″ height=»120″ />Лампа накаливания
- alt=»Энергосберегающая лампа» width=»120″ height=»120″ />Энергосберегающая лампа
Газоразрядная лампа стала очень серьезным конкурентом лампе накаливания. Быстро завоевала свои позиции в освещении общественных мест и на производстве и долго не сдавала своих позиций до появления светодиодных источников. Хотя и немного жаль. Дешевый источник света с возможностью очень гибкого получения различного спектрального состава излучения.
Когда была создана газовая лампа?
Le Premier газ d’éclairage является полученный Лебоном путем перегонки древесины. Он зовет его газ водорода. В 1799 году он изобрел термолампу. В 1792 году Мердок et Минкелеры делают лампа à газ пригодный для использования благодаря принципу перегонки угля в закрытой среде.
С одной стороны, как датировать керосиновую лампу? История[править | отредактируйте викикод] Керосиновые лампы произошли непосредственно от масляных ламп, совершенствовавшихся до середины XNUMX века e век. Масляная лампа появляется с 1853 года. Она дает более яркий и равномерный свет, чем масляные лампы, даже усовершенствованные.
С другой стороны, кто изобрел масляную лампу?
Французский химик Жозеф Луи Пруст изобрел около 1780 года масляную лампу с боковым резервуаром: масло, расположенное выше носика, опускается к носику, подталкиваемое собственным весом. Швейцарский физик и химик Ами Арган изобрел в 1782 году цилиндрический фитиль и дымоход из листового металла, а затем из стекла.
Проходит ли газ через воду? Подобно сахару, газ растворяется в воде. Бесцветный и без запаха, он не вреден для здоровья, кроме как в воздухе, в исключительных концентрациях.
Итак, как отличить масляную лампу от керосиновой? Масляная лампа — это лампа, которая потребляет только растительное масло, масло кита, животный жир или даже минеральное масло. Кроме того, есть керосиновая лампа, в которой используется керосин, помещенный в бак, который поднимается к носику с помощью фитиля, чтобы обеспечить освещение.
Как почистить старую керосиновую лампу?
Принесите воду и жидкость для мытья посуды. Парафиновое масло, будучи жиром, незаменимо для мытья посуды. Наполните лампу горячей водой и добавьте несколько капель продукта, встряхните. Повторите операцию с чистой водой.
Какой спирт для керосиновой лампы?
Презентация продукта: Жидкость для бензиновых ламп 1 л
| Характеристика | Описание |
|---|---|
| Общая информация о продукте | |
| Марка | ОНИКС |
| Наименование | Масляная лампа жидкость 1 л |
| Категория | ПЛАВИЛЬНЫЙ СПИРТ |
Масляная лампа загрязняет окружающую среду?
Таким образом, исследователи из Университета Беркли (США) оценили горение этих ламп. Они поняли, что от 7% до 9% керосина превратилось в сажу. Для сравнения, это будет составлять всего 0,5% выбросов от древесного пожара.
Как работает масляная лампа?
На один конец чашки мы поместим фитиль из скрученных растительных волокон, другой конец которого будет омыт жиром. По капиллярности масло будет подниматься по фитилю, который останется маслянистым на протяжении всего сгорания.
Как растворить газ в воде?
Наполните герметичную бутылку водой и лимонным соком; затем добавьте немного порошка бикарбоната натрия; закройте бутылку и встряхните, чтобы растворить бикарбонат. Образуются пузырьки углекислого газа, но при закрытой бутылке этот газ растворяется в воде.
Какие газы растворены в воде?
На самом деле вода может растворять три газа: кислород O2, углекислый газ СО2 и диазот N2, это в следующих пропорциях: 35% кислорода, 1,8% углекислого газа и 63% азота.
Почему вода в газе?
На самом деле это буквальный перевод физического явления. Когда в отверстия печи попала вода, пламя изменило цвет и почти погасло. При этом шум, вызванный испарением воды, напоминал шум, предшествующий взрыву.
Как узнать, масляная лампа или бензин?
старая масляная лампа
Он состоит из нескольких частей: Центральный резервуар с маслом. Хвост, чтобы держать лампу. Носик, из которого выходит фитиль, который нужно поджечь.
Из каких частей состоит керосиновая лампа?
Части керосиновой лампы:
- Стекло дымохода или керосиновой лампы. На заре керосиновых ламп иногда делали короткие металлические дымоходы.
- Сопло лампы или бобеш.
- Пьедуш.
- Топ или чаша или бак.
- Столбец.
- Основание светильника.
Как потушить масляную лампу?
Потушить свою масляную лампу все равно что потушить свечу. Вы просто дуете на него или гасите его с помощью нюхательного табака (его можно найти в магазинах свечей, таких как Mes Petites Bougies в Ла-Рошели).
Какой продукт заливать в керосиновые лампы?
Виды топлива для использования
- Бензиновая лампа: используйте бензин F или жидкость для зажигалок, продаваемую в специализированных магазинах или супермаркетах.
- Керосиновые лампы: используйте чистый керосин с содержанием ароматических веществ не более 0.007 г/г, чтобы избежать проблем с неприятным запахом во время работы.
Как почистить старый фонарь?
Насыпьте в бак столовую ложку гранулированного моющего средства для посуды. Почистите внутреннюю часть бака щеткой для бутылок, чтобы удалить отложения и масляную пленку.