Паровой котел или костный котел (также известный как котел Папена ) — это пароварка, изобретенная французским физиком Дени Папеном в 1679 году. Это устройство для извлечения жиров из костей в среде пара высокого давления, что также делает их достаточно хрупкими для легкого измельчения в костную муку . Это предшественник автоклава и бытовой скороварки . [1]
Клапан выпуска пара, изобретенный для реактора Папена после многочисленных взрывов более ранних моделей, вдохновил на разработку поршневого парового двигателя . [2]
Искусственный вакуум был впервые получен в 1643 году итальянским ученым Эванджелистой Торричелли и далее развит немецким ученым Отто фон Герике с его Магдебургскими полушариями . Демонстрация Герике была задокументирована Гаспаром Шоттом в книге, которую прочитал Роберт Бойль . Бойль и его помощник Роберт Гук улучшили конструкцию воздушного насоса Герике и построили свой собственный. Исходя из этого, с помощью различных экспериментов, они сформулировали то, что называется законом Бойля , который гласит, что объем тела идеального газа обратно пропорционален его давлению. Вскоре Жак Шарль сформулировал закон Шарля , который гласит, что объем газа при постоянном давлении пропорционален его температуре. Законы Бойля и Шарля были объединены в закон идеального газа .
На основе этих концепций в 1679 году коллега Бойля, Денис Папен , построил костный реактор , который представляет собой закрытый сосуд с плотно прилегающей крышкой, которая удерживает пар до тех пор, пока не будет создано высокое давление. Более поздние конструкции реализовали клапан выпуска пара, чтобы предотвратить взрыв машины. Наблюдая за тем, как клапан ритмично движется вверх и вниз, Папен задумал идею поршневого и цилиндрового двигателя. Однако он не довел свой проект до конца. В 1697 году, независимо от проектов Папена, инженер Томас Савери построил первый в мире паровой двигатель. [3] К 1712 году Томас Ньюкомен разработал усовершенствованную конструкцию, основанную на идеях Папена . [4]
Бойль говорит о Папене, что он отправился в Англию в надежде найти место, где он мог бы удовлетворительно заниматься своими любимыми исследованиями. Сам Бойль уже давно занимался изучением пневматики и был особенно заинтересован в исследованиях, которые были оригинальны с Герике. Он принял молодого Папена в свою лабораторию, и два философа работали вместе над этими привлекательными проблемами. Вероятно, он изобрел свой «Дигестер», находясь в Англии, и он был впервые описан в брошюре, написанной на английском языке под названием «Новый дигестер». Впоследствии она была опубликована в Париже.
Это был сосуд с предохранительным клапаном, который можно было плотно закрыть винтом и крышкой. Пищу можно готовить вместе с водой в сосуде, когда сосуд нагревается, и внутреннюю температуру сосуда можно повышать настолько, насколько это позволит безопасное давление внутри сосуда. Максимальное давление ограничивается грузом, помещенным на рычаг предохранительного клапана. Если давление превысит этот предел, предохранительный клапан будет принудительно открыт, и пар будет выходить до тех пор, пока давление не упадет достаточно, чтобы груз снова закрыл клапан.
Вероятно, что это важное приспособление к паровому котлу ранее использовалось для других целей; но Папену приписывают заслугу первого использования его для управления давлением пара. [5] В 1787 году Антуан Лавуазье в своих «Элементах химии » ссылается на «реактор Папена» как на пример среды, где высокое давление предотвращает испарение, когда он объясняет, что давление, вызванное испарением жидкости, предотвращает дальнейшее испарение. [6]