5 типів основних парових машин

Різні типи парових машин пройшли безліч змін протягом всієї історії, і безперервно технологія дозволила їм розвиватися чудовим чином.

По суті, це двигуни зовнішнього згоряння, які перетворюють теплову енергію водяної пари в механічну енергію.

Вони використовувалися для керування насосами, локомотивами, кораблями і тракторами, які знаходяться в той час, коли це було важливо для промислової революції. В даний час вони використовуються для виробництва електроенергії з використанням парових турбін.

Паровий двигун складається з котла, який використовується для кип'ятіння води і виробництва пари. Пара розширює і штовхає поршень або турбіну, рух якої здійснює роботу повороту коліс або керування іншою технікою.

Перший паровий двигун був розроблений Героном Олександрії в першому столітті і називався еоліпіл.

Вона складалася з порожнистої сфери, з'єднаної з котлом, до якого були прикріплені дві вигнуті трубки. Сфера була заповнена водою, що кипіла, що призводило до викиду пари з труб на високій швидкості, обертаючи м'яч.

Хоча еолипил не мав практичної мети, він, безсумнівно, представляє першу реалізацію пари як джерела руху.

Однак більшість систем, які використовують пар, можна розділити на два типи: поршневі машини і парові турбіни. 

Основні типи парових машин

1 - Плунжерні машини

Поршневі машини використовують пару під тиском. Через поршні подвійної дії пара, що знаходиться під тиском, поступає поперемінно з кожної сторони, а з іншого - випускається або надходить у конденсатор.

Енергія поглинається запечатаною шиною проти виходу пари. Цей стрижень, в свою чергу, приводить в рух шатун, з'єднаний з кривошипом, щоб перетворити зворотно-поступальний рух у поворотний рух..

Крім того, інший кривошип використовують для приводу передачі клапана, як правило, за допомогою механізму, що дозволяє здійснювати реверсування поворотного руху.

Коли використовується пара поршнів подвійної дії, просування кривошипа зміщується на 90 градусів. Це гарантує, що двигун завжди працюватиме, незалежно від того, в якому положенні знаходиться кривошип.

2- Двигуни розширення

Інший тип парового двигуна використовує кілька одноциліндрових циліндрів, які збільшують його діаметр і рух поступово.

Пара високого тиску з котла використовується для приведення першого поршня меншого діаметру вниз.

У висхідному русі частково розширений пар вводиться в другий циліндр, який починає рух вниз.

Це створює додаткове розширення відносно високого тиску, що вивільняється в першій камері.

Також проміжна камера розряджається в кінцеву камеру, яка в свою чергу вивільняється в конденсатор. Модифікація цього типу двигуна включає дві менші поршні в останній камері.

Розробка цього типу двигуна була важливою для його використання в парових судинах, оскільки конденсатор, коли відновлював трохи енергії, перетворював пар назад у воду для повторного використання в котлі..

Наземні парові двигуни могли вичерпати свій пар і наповнитися прісноводною баштою, але в морі це було неможливо.

До і під час Другої світової війни двигун розширення використовувався в морських транспортних засобах, які не мали необхідності рухатися на високій швидкості. Однак, коли потрібна була більша швидкість, вона була замінена паровою турбіною.

3- Uniflow двигун рівномірний

Іншим типом поршневої машини є однопоточний або однорідний двигун. Цей тип двигуна використовує пар, який тече тільки в одному напрямку в кожній половині циліндра.

Тепловий ККД досягається за рахунок температурного градієнта вздовж циліндра. Пар завжди надходить через гарячі кінці циліндра і виходить через отвори в центрі охолоджувача.

Це призводить до зменшення відносного нагрівання і охолодження стінок циліндра.

У універсальних двигунах вхідний пар зазвичай регулюється клапанами хвостовика (які працюють так само, як і в двигунах внутрішнього згоряння), які приводяться в дію розподільчим валом.

Впускні клапани відкриваються для пропускання пари, коли мінімальний обсяг розширення досягається на початку руху.

У конкретний момент повернення кривошипа пара надходить і вхід кришки закривається, дозволяючи безперервне розширення пари, приводячи поршень.

Наприкінці руху поршень виявить кільце вихлопних отворів навколо центру циліндра.

Ці отвори з'єднані з конденсатором, знижуючи тиск у камері, викликаючи швидке вивільнення. Безперервне обертання кривошипа відбувається тим, що переміщує поршень.

4- Парові турбіни

Потужні парові турбіни використовують ряд обертових дисків, які містять на своєму зовнішньому краю лопатки пропелерного типу..

Ці рухомі диски або ротори чергуються зі стаціонарними кільцями або статорами, прикріпленими до структури турбіни для перенаправлення потоку пари.

Завдяки високій швидкості роботи такі турбіни зазвичай з'єднуються з редуктором для керування іншим механізмом, таким як гвинт судна..

Парові турбіни більш міцні і потребують меншого обслуговування, ніж поршневі машини. Вони також виробляють більш м'які обертальні сили на своєму вихідному валу, що сприяє зниженню вимог до технічного обслуговування та меншому зносу.

Основне використання парових турбін знаходиться на станціях виробництва електроенергії, де їх висока швидкість роботи є перевагою, а їхній відносний обсяг - не недолік.

Вони також використовуються в морських умовах, підвищуючи великі судна і підводні човни. Практично всі атомні електростанції виробляють електроенергію шляхом нагрівання води та подачі парових турбін.

5 - Двигуни двигунів

Існує підводний двигун, який використовує пар високого тиску, щоб провести воду через гніздо спереду і викинути його на високій швидкості через задню частину.

Коли пара конденсується у воді, створюється ударна хвиля, яка витісняє воду ззаду.

Щоб підвищити ефективність двигуна, двигун втягує повітря через вентиляційний отвір перед струменем пари, що створює бульбашки повітря і змінює спосіб змішування пари з водою.

Список літератури

1. Brain Marshall (2017). "Як працювати парові двигуни". Отримано 14 червня 2017 року на сайті science.howstuffworks.com.
2. Нова Світова Енциклопедія (2015). "Паровий двигун". Отримано 14 червня 2017 року на сайті newworldencyclopedia.org.
3. SOS Діти (2008-2009). "Паровий двигун". Отримано 14 червня 2017 р. За адресою cs.mcgill.ca.
4. Woodford, Chris (2017). "Парові двигуни" Отримано 14 червня 2017 р. За адресою explainthatstuff.com.