5 ОСНОВНИХ ТИПІВ ПАРОВИХ МАШИН - ТЕХНОЛОГІЯ - 2025

Різні типи парових машин зазнали багато змін протягом історії, і технології постійно дозволяли їм розвиватися чудовим чином.

По суті, парові машини - це двигуни зовнішнього згоряння, які перетворюють теплову енергію водяної пари в механічну. Їх використовували для живлення насосів, локомотивів, кораблів і тракторів, будучи важливими для промислової революції. В даний час вони використовуються для отримання електричної енергії за допомогою парових турбін.

Парова машина складається з котла, який використовується для кип'ятіння води та отримання пари. Пара розширюється і відштовхує поршень або турбіну, рух яких виконує роботу повороту коліс або керування іншою технікою.

Перший паровий двигун був розроблений царем Олександрійським в І столітті і називався Еопіпіла. Він складався з порожнистої кулі, з'єднаної з котлом, до якого кріпилися дві вигнуті трубки. Куля була наповнена кип'яченою водою, внаслідок чого пар витікав через трубки з великою швидкістю, змушуючи кулю крутитися.

Хоча еопіла не мала практичного призначення, це, безперечно, являє собою першу реалізацію пари як джерела рушія.

Еропія чапля

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

Основні типи парових машин

1- Плунжерні машини

Плунжерні машини використовують пар під тиском. Через поршні подвійної дії пар під тиском надходить по черзі з кожної сторони, в той час як з іншого він випускається або направляється в конденсатор.

Енергію поглинає планка-слайд, герметична проти виходу пари. Цей стрижень, в свою чергу, приводить в дію шатун, з'єднаний з кривошипом для перетворення зворотно-поступального руху в обертальний рух.

Крім того, інший кривошип використовується для приводу приводу клапана, як правило, через механізм, який дозволяє реверсувати обертовий рух.

При використанні пари поршнів подвійної дії, просування кривошипа зміщується під кутом 90 градусів. Це гарантує, що мотор буде працювати завжди, незалежно від того, в якому положенні кривошип.

2- Двигуни з декількома розширеннями

Інший тип парових двигунів використовує кілька циліндрів з одною дією, які прогресивно збільшуються в діаметрі та русі. Пара високого тиску з котла використовується для приведення першого поршня меншого діаметру вниз.

При русі вгору частково розширена пара вводиться у другий циліндр, який починає рух вниз. Це призводить до подальшого розширення відносно високого тиску, що виділяється в першій камері.

Також проміжна камера відводиться до кінцевої камери, яка, в свою чергу, відводиться до конденсатора. Модифікація цього типу двигуна містить два менших поршня в останній камері.

Розвиток цього типу двигуна мало важливе значення для його використання на парових кораблях, оскільки конденсатор, відновивши трохи енергії, знову перетворив пару у воду для її повторного використання в котлі.

Наземні парові машини могли вичерпати велику частину своєї пари і поповнитись із башти з прісною водою, але в морі це було неможливо.

До і під час Другої світової війни двигун розширення використовувався в морських транспортних засобах, яким не потрібно було їхати з високою швидкістю. Однак, коли була потрібна більша швидкість, її замінила парова турбіна.

3- Двигун з однопотоковим або рівномірним потоком

Інший тип поршневої машини - це однопотоковий або рівномірний проточний двигун. Цей тип двигуна використовує пар, який тече лише в одному напрямку в кожній половині циліндра.

Тепловий ККД досягається за рахунок градієнта температури в балоні. Пар завжди потрапляє в гарячі кінці циліндра і виходить через отвори в центрі кулера.

Це призводить до зменшення відносного нагрівання та охолодження стінок циліндра.

У однопотокових двигунах впуск пари зазвичай регулюється клапанами (що функціонують аналогічно тим, які використовуються в двигунах внутрішнього згоряння), які приводяться в дію розподільним валом.

Впускні клапани відкриваються для впуску пари при досягненні мінімального обсягу розширення на початку руху.

У конкретний момент повороту кривошипа пара потрапляє і вхід втулки закривається, що дозволяє безперервно розширювати пару, спрацьовуючи поршень.

В кінці ходу поршень виявить кільце вихлопних отворів навколо центру циліндра.

Ці отвори з'єднані з конденсатором, знижуючи тиск у камері, викликаючи швидке звільнення. Безперервне обертання кривошипа - це те, що рухає поршень.

4- Парові турбіни

Парові турбіни високої потужності використовують серію обертових дисків, що містять на своєму зовнішньому краю пелюшки типу гвинтові. Ці рухомі диски або ротори чергуються з нерухомими кільцями або статорами, прикріпленими до конструкції турбіни для перенаправлення потоку пари.

Через високу швидкість роботи такі турбіни зазвичай підключаються до редуктора, щоб приводити в рух інший механізм, наприклад, судновий гвинт.

Парові турбіни більш довговічні і потребують меншого обслуговування, ніж поршневі машини. Вони також створюють плавні сили обертання на вихідному валу, що сприяє меншим вимогам до обслуговування та меншому зносу.

Основне використання парових турбін - на станціях, що виробляють електроенергію, де їх висока швидкість роботи є перевагою, а їх відносний обсяг не є недоліком.

Вони також використовуються в морських установах, що експлуатують великі судна та підводні човни. Практично всі атомні електростанції виробляють електроенергію, нагріваючи воду та подаючи парові турбіни.

5- Двигуни двигуна

Існує підводний двигун, який використовує пару високого тиску, щоб забирати воду через впускний отвір спереду і виганяти його з великою швидкістю ззаду.

Коли пара конденсується на воді, це створює ударну хвилю, яка виганяє воду ззаду.

Для підвищення ефективності двигуна двигун затягує повітря через вентиляційний отвір перед паровим струменем, що створює повітряні бульбашки та змінює спосіб, коли пара змішується з водою.

Список літератури

1. Маршалл Мозг (2017). "Як працюють 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. Діти SOS (2008-2009). "Паровий двигун". Отримано 14 червня 2017 року на сайті cs.mcgill.ca.
4. Вудфорд, Кріс (2017). "Парові двигуни". Отримано 14 червня 2017 р. На веб-сайті objasinthatstuff.com.