Zdieľam:
5 typov hlavných parných strojov
Rôzne typy parných strojov prešli mnohými zmenami v histórii a nepretržite technológia im umožnila vyvíjať sa pozoruhodným spôsobom.
Ide v podstate o spaľovacie motory, ktoré premieňajú tepelnú energiu vodných pár na mechanickú energiu.
Boli použité na pohon čerpadiel, lokomotív, lodí a traktorov, ktoré boli v čase nevyhnutnom pre priemyselnú revolúciu. V súčasnosti sa používajú na výrobu elektrickej energie pomocou parných turbín.
Parný stroj sa skladá z kotla, ktorý sa používa na varenie vody a výrobu pary. Para expanduje a tlačí piest alebo turbínu, ktorej pohyb robí prácu otáčaním kolies alebo poháňaním iných strojov.
Prvý parný stroj bol navrhnutý Heron Alexandria v prvom storočí a bol nazývaný eolipil.
Skladala sa z dutej gule spojenej s kotlom, ku ktorému boli pripevnené dve zakrivené rúry. Guľa bola naplnená vodou, ktorá bola vriaca, čo spôsobilo, že para sa vyhodila z rúrok pri vysokej rýchlosti, čím sa loptička otáčala..
Hoci eolipil nemal žiadny praktický účel, nepochybne predstavuje prvé zavedenie pary ako zdroja pohonu.
Avšak väčšina systémov, ktoré používajú paru, možno rozdeliť na dva typy: piestové stroje a parné turbíny.
Hlavné typy parných strojov
1 - Piestové stroje
Piestové stroje používajú tlakovú paru. Prostredníctvom dvojčinných piestov vstupuje tlaková para striedavo na každú stranu, zatiaľ čo na druhej strane sa uvoľňuje alebo posiela do kondenzátora..
Energia je absorbovaná utesnenou posuvnou tyčou proti úniku pary. Táto tyč zase poháňa spojovaciu tyč spojenú s kľukou na premenu vratného pohybu na rotačný pohyb..
Okrem toho sa na poháňanie ventilového ozubeného kolesa používa ďalšia kľuka, zvyčajne prostredníctvom mechanizmu, ktorý umožňuje otočenie rotačného pohybu.
Pri použití dvojice dvojčinných piestov je posunutie kľuky posunuté o 90 stupňov. To zaručuje, že motor bude vždy fungovať, bez ohľadu na to, v akej polohe je kľuka.
2- Viacnásobné expanzné motory
Ďalší typ parného motora využíva niekoľko jednočinných valcov, ktoré postupne zvyšujú svoj priemer a pohyb.
Vysokotlaková para z kotla slúži na pohon prvého piestu s menším priemerom smerom nadol.
V pohybe smerom nahor je čiastočne expandovaná para poháňaná do druhého valca, ktorý začína pohybom smerom nadol.
Tým sa vytvára dodatočná expanzia relatívne vysokého tlaku uvoľneného v prvej komore.
Medziľahlá komora sa tiež vypúšťa do konečnej komory, ktorá sa zase uvoľňuje do kondenzátora. Modifikácia tohto typu motora obsahuje dve menšie piesty v poslednej komore.
Vývoj tohto typu motora bol dôležitý pre jeho použitie v parných nádobách, pretože kondenzátor pri spätnom získavaní energie premieňal paru späť na vodu na opätovné použitie v kotle..
Pozemné parné stroje mohli vyčerpať väčšinu svojej pary a byť naplnené sladkovodnou vežou, ale v mori to nebolo možné.
Pred a počas druhej svetovej vojny bol expanzný motor použitý v námorných vozidlách, ktoré nemuseli ísť vysokou rýchlosťou. Keď sa však vyžadovala väčšia rýchlosť, bola nahradená parnou turbínou.
3 Motor s rovnomerným prietokom
Ďalším typom piestového stroja je motor s priamym alebo jednotným prietokom. Tento typ motora využíva paru, ktorá prúdi len v jednom smere v každej polovici valca.
Tepelná účinnosť sa dosahuje teplotným gradientom pozdĺž valca. Para vždy vstupuje cez horúce konce valca a vystupuje cez otvory v strede chladiča.
To má za následok zníženie relatívneho zahrievania a ochladzovania stien valca.
V uniflow motoroch je vstup pary spravidla riadený ventilom stopky (ktorý funguje podobne ako v spaľovacích motoroch), ktoré sú poháňané vačkovým hriadeľom.
Prívodné ventily sa otvárajú, aby umožnili paru, keď sa na začiatku pohybu dosiahne minimálny expanzný objem.
V špecifickom okamihu návratu kľuky vstupuje para a vstup uzáveru je uzavretý, čo umožňuje plynulé rozširovanie pary, ktorá spúšťa piest..
Na konci pohybu objaví piest kruh okolo výfuku okolo stredu valca.
Tieto otvory sú pripojené ku kondenzátoru a znižujú tlak v komore, čo spôsobuje rýchle uvoľnenie. Piestom sa pohybuje plynulá rotácia kľuky.
4. Parné turbíny
Vysoko výkonné parné turbíny používajú sériu rotujúcich diskov, ktoré obsahujú druh vrtuľových lopatiek na svojom vonkajšom okraji.
Tieto mobilné disky alebo rotory sa striedajú so stacionárnymi krúžkami alebo statormi, upevnenými na konštrukcii turbíny na presmerovanie prúdu pary..
Vďaka vysokej rýchlosti prevádzky sú takéto turbíny normálne spojené s redukčným prevodom, ktorý poháňa iný mechanizmus, ako je lodná vrtuľa..
Parné turbíny sú odolnejšie a vyžadujú menej údržby ako piestové stroje. Taktiež produkujú mäkšie rotačné sily na svojom výstupnom hriadeli, čo prispieva k nižším požiadavkám na údržbu a menšiemu opotrebeniu.
Hlavné využitie parných turbín je v staniciach na výrobu elektriny, kde ich vysoká rýchlosť prevádzky je výhodou a ich relatívny objem nie je nevýhodou..
Používajú sa aj v námorných aplikáciách, na podporu veľkých plavidiel a ponoriek. Prakticky všetky jadrové elektrárne vyrábajú elektrinu vykurovaním vody a napájaním parných turbín.
5- Pohonné motory
K dispozícii je motor s pohonom pod vodou, ktorý využíva vysokotlakovú paru na čerpanie vody cez zásuvku vpredu a jej vysúvanie vysokou rýchlosťou cez zadnú časť..
Keď para kondenzuje vo vode, vytvára sa rázová vlna, ktorá vylučuje vodu zozadu.
Aby sa zvýšila účinnosť motora, motor čerpá vzduch cez odvzdušňovač pred prúdom pary, ktorý vytvára vzduchové bubliny a mení spôsob, akým sa para mieša s vodou..
referencie
- Marshall Brain (2017). "Ako fungujú parné motory". \ T Získané 14. júna 2017 na stránke science.howstuffworks.com.
- Nová svetová encyklopédia (2015). "Parný stroj". Získané 14. júna 2017 na adrese newworldencyclopedia.org.
- SOS Deti (2008-2009). "Parný stroj". Získané dňa 14. júna 2017 na adrese cs.mcgill.ca.
- Woodford, Chris (2017). "Parné motory" Získané 14. júna 2017 na adrese explathatstuff.com.