5 типов главных паровых машин

Разные типы паровых двигателей претерпел много изменений на протяжении всей истории, и непрерывно технологии позволили им развиваться замечательным образом.

По сути, они являются двигателями внешнего сгорания, которые преобразуют тепловую энергию водяного пара в механическую энергию..

Они использовались для привода насосов, локомотивов, кораблей и тракторов, что в то время было необходимо для промышленной революции. В настоящее время они используются для выработки электроэнергии с использованием паровых турбин.

Паровой двигатель состоит из котла, который используется для кипячения воды и производства пара. Пар расширяется и толкает поршень или турбину, чье движение выполняет вращение колес или управление другими механизмами..

Первый паровой двигатель был разработан цаплей Александрии в первом веке и назывался эолипилом..

Он состоял из полой сферы, соединенной с котлом, к которому были прикреплены две изогнутые трубки. Сфера была заполнена кипящей водой, из-за чего пар выбрасывался из труб на высокой скорости, вращая шар.

Хотя эолипил не имел практической цели, он, несомненно, представляет собой первую реализацию пара в качестве источника движения.

Однако большинство систем, использующих пар, можно разделить на два типа: поршневые машины и паровые турбины.. 

Основные типы паровых двигателей

1- Плунжерные машины

Поршневые машины используют пар под давлением. Через поршни двойного действия пар под давлением поступает попеременно с каждой стороны, в то время как с другой стороны он выпускается или направляется в конденсатор.

Энергия поглощается запечатанным скользящим стержнем от выхода пара. Этот стержень, в свою очередь, приводит в движение шатун, соединенный с кривошипом, чтобы преобразовать возвратно-поступательное движение во вращательное движение..

Кроме того, другой кривошип используется для привода редуктора клапана, как правило, через механизм, который обеспечивает реверс вращательного движения..

Когда используется пара поршней двойного действия, продвижение кривошипа смещается на 90 градусов. Это гарантирует, что двигатель будет работать всегда, независимо от того, в каком положении находится кривошип.

2- Несколько двигателей расширения

Другой тип парового двигателя использует несколько цилиндров простого действия, которые постепенно увеличивают его диаметр и движение..

Пар высокого давления из котла используется для привода первого поршня меньшего диаметра вниз.

В восходящем движении частично расширенный пар вводится во второй цилиндр, который начинает свое нисходящее движение.

Это создает дополнительное расширение относительно высокого давления, выпущенного в первой камере.

Также промежуточная камера отводится в конечную камеру, которая, в свою очередь, выпускается в конденсатор. Модификация этого типа двигателя включает в себя два меньших поршня в последней камере.

Разработка этого типа двигателя была важна для его использования в паровых котлах, так как конденсатор, восстанавливая немного энергии, преобразовывал пар обратно в воду для повторного использования в котле..

Наземные паровые двигатели могли выпускать большую часть своего пара и заполняться пресноводной башней, но в море это было невозможно.

До и во время Второй мировой войны двигатель расширения использовался в морских транспортных средствах, которым не нужно было ездить на высокой скорости. Однако, когда требовалась большая скорость, она была заменена паровой турбиной..

3- равномерный поток равномерного двигателя

Другим типом поршневой машины является двигатель с равномерным или равномерным потоком. Этот тип двигателя использует пар, который течет только в одном направлении в каждой половине цилиндра.

Тепловая эффективность достигается за счет наличия градиента температуры вдоль цилиндра. Пар всегда входит через горячие концы цилиндра и выходит через отверстия в центре охладителя..

Это приводит к уменьшению относительного нагрева и охлаждения стенок цилиндра..

В однопоточных двигателях подача пара обычно контролируется клапанами хвостовика (которые работают аналогично тем, которые используются в двигателях внутреннего сгорания), которые приводятся в движение распределительным валом.

Впускные клапаны открываются для впуска пара, когда в начале движения достигается минимальный объем расширения.

В определенный момент возврата кривошипа пар входит и входное отверстие крышки закрывается, что позволяет непрерывно расширять пар, приводя в действие поршень.

В конце движения поршень обнаружит кольцо выхлопных отверстий вокруг центра цилиндра..

Эти отверстия соединены с конденсатором, понижая давление в камере, вызывая быстрое освобождение. Непрерывное вращение кривошипа - это то, что движет поршнем.

4- Паровые турбины

Мощные паровые турбины используют серию вращающихся дисков, которые имеют своего рода лопасти пропеллерного типа на своей внешней кромке.

Эти мобильные диски или роторы чередуются со стационарными кольцами или статорами, прикрепленными к конструкции турбины для перенаправления потока пара.

Из-за высокой скорости работы такие турбины обычно соединены с редуктором, чтобы приводить в движение другой механизм, такой как гребной винт корабля..

Паровые турбины более долговечны и требуют меньшего обслуживания, чем поршневые машины. Они также создают более мягкие силы вращения на выходном валу, что способствует снижению требований к техническому обслуживанию и снижению износа..

Основное использование паровых турбин на электростанциях, где их высокая скорость работы является преимуществом, а их относительный объем не является недостатком..

Они также используются в морских применениях, для форсирования крупных судов и подводных лодок. Практически все атомные электростанции вырабатывают электроэнергию путем нагрева воды и подачи паровых турбин.

5- Двигатели

Существует подводный движитель, который использует пар высокого давления для подачи воды через переднее гнездо и выброса ее с высокой скоростью через заднюю часть..

Когда пар конденсируется в воде, создается ударная волна, которая вытесняет воду сзади.

Чтобы повысить эффективность двигателя, двигатель всасывает воздух через вентиляционное отверстие перед струей пара, что создает пузырьки воздуха и изменяет способ смешивания пара с водой..

ссылки

1. Маршал Брейн (2017). «Как работают паровые двигатели». Получено 14 июня 2017 г. с сайта science.howstuffworks.com..
2. Энциклопедия Нового Света (2015). «Паровой двигатель». Получено 14 июня 2017 г. на сайте newworldencyclopedia.org.
3. SOS Дети (2008-2009). «Паровой двигатель». Получено 14 июня 2017 г. на сайте cs.mcgill.ca.
4. Вудфорд, Крис (2017). "Паровые двигатели" Получено 14 июня 2017 г. на веб-сайте объяснения.