Rodzaje maszyn parowych

Schemat pierwszego silnika parowego, na którym opierała się rewolucja przemysłowa. Źródło: TICO1516-JEJITH, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Inny Rodzaje maszyn parowych Doświadczyli wielu zmian w całej historii. Zasadniczo są to zewnętrzne silniki spalinowe, które przekształcają energię cieplną pary wodnej na energię mechaniczną. 

Były one używane do zwiększania bomb, lokomotywy, statków i ciągników, są niezbędne dla rewolucji przemysłowej. Obecnie są używane do wytwarzania energii elektrycznej za pomocą turbin parowych.

Silnik parowy składa się z kotła, który służy do gotowania wody i produkcji pary. Para rozszerza się i przesuwa tłok lub turbinę, której ruch wykonuje pracę polegającą na obracaniu kół lub promowaniu kolejnej maszyny.

Pierwsza maszyna parowa została opracowana przez Herón de Alejandría w pierwszym wieku i została nazwana Eolipila. Składał się z pustej kuli podłączonej do kociaka, do którego przymocowano dwie zakrzywione rurki. Kula była pełna gotowanej wody, powodując wydalanie pary przez rurki z dużą prędkością, obracając piłkę.

Chociaż eolipila nie miała praktycznego celu, z pewnością stanowi pierwszą wdrożenie pary jako źródło napędu.

Jednak większość systemów wykorzystujących parę można podzielić na dwa typy: maszyny tłokowe i turbiny parowe. 

Główne typy maszyn parowych

1. Maszyny tłokowe

Maszyny tłokowe używają pary pod ciśnieniem. Poprzez tłoki podwójne efekty, para naprzemiennie wchodzi na naprzemiennie, podczas gdy z drugiej jest zwolniona lub wysyłana do skraplacza.

Energia jest wchłaniana przez przesuwającego się paska przeciwko ucieczce pary. Ten pręt z kolei aktywuje pręt łączący podłączony do korby, aby przekształcić alternatywny ruch w ruch obrotowy.

Może ci służyć: 14 najważniejszych cech Excel

Ponadto do działania zębatego zaworu używana jest kolejna korba, zwykle poprzez mechanizm, który umożliwia inwestycję ruchu obrotowego.

Gdy stosuje się parę tłoków podwójnych, postęp korbowy jest wypierany pod kątem 90 stopni. Zapewnia to, że silnik zawsze będzie działał, bez względu na pozycję korby.

2. Wiele silników ekspansji

Inny rodzaj maszyny parowej wykorzystuje kilka prostych cylindrów akcji, które stopniowo zwiększają jej średnicę i ruch. Para pod wysokim ciśnieniem kotła służy do zwiększenia pierwszego tłoka o mniejszej średnicy.

W ruchu rosnącej częściowo rozszerzona para jest obsługiwana w drugim cylindrze, który rozpoczyna swój ruch malejący. To generuje dodatkowe rozszerzenie stosunkowo wysokiego ciśnienia uwalnianego w pierwszej kamerze.

Ponadto komora pośrednia zrzuca do ostatecznej komory, która z kolei jest uwalniana do kondensatora. Modyfikacja tego typu silnika zawiera dwa mniejsze tłoki w ostatnim aparcie.

Rozwój tego typu silnika był ważny do stosowania na statkach parowych, ponieważ skraplacz, odzyskując odrobinę mocy, ponownie zamienił parę w wodę do ponownego użycia w kotle.

Naziemne maszyny parowe mogły wyczerpać dużo pary i wypełnić wieżę słodką, ale na morzu nie było to możliwe.

Przed II wojną światową i podczas II wojny światowej silnik ekspansji był używany w pojazdach morskich, które nie musiały iść z dużą prędkością. Jednak gdy wymagana była większa prędkość, został zastąpiony turbiną parową.

Może Ci służyć: zmienna (programowanie): Charakterystyka, typy, przykłady

3. Silnik uniflow lub jednolity przepływ

Innym rodzajem tłoka jest silnik Uniflow lub jednolity przepływ. Ten typ silnika wykorzystuje parę, która płynie tylko w jednym kierunku w każdej połowie cylindra.

Wydajność cieplną osiąga się poprzez posiadanie gradientu temperatury wzdłuż cylindra. Para zawsze wchodzi przez gorące końce cylindra i wychodzi z otworów na środku chłodnicy.

Przekłada się to na względne ogrzewanie i chłodzenie ścian cylindrów.

W silnikach Uniflow wejście pary jest zwykle kontrolowane przez zawory prętów (które działają podobne do tych stosowanych w silnikach spalinowych) obsługiwane przez wałek rozrządu.

Zawory wejściowe otwierają się na przyjęcie pary, gdy minimalna objętość rozszerzenia jest osiągana na początku ruchu.

W określonym momencie w powrocie korby para wchodzi, a wejście do tulei jest zamknięte, umożliwiając ciągłe rozszerzenie pary, obsługujące tłok.

Pod koniec ruchu tłok odkryje pierścień otworów wydechowych wokół środka cylindra.

Otwory te są połączone z kondensatorem, obniżając ciśnienie w komorze i powodując szybkie uwalnianie. Ciągły obrót korby przenosi się do tłoka.

4. Turbiny parowe

Turbiny pary o dużej mocy używają serii obrotowych dysków, które zawierają rodzaj łopat śmigła na zewnętrznej krawędzi. Te dyski mobilne lub wirnikowe naprzemiennie z pierścieniami stacjonarnymi lub statue, ustalone do struktury turbiny w celu przekierowania przepływu pary.

Może ci służyć: termometr: główne części i funkcje

Ze względu na dużą prędkość roboczą takie turbiny są zwykle podłączone do sprzętu redukcyjnego w celu napędzania innego mechanizmu, takiego jak śmigło statku.

Turbiny parowe są bardziej trwałe i wymagają mniej konserwacji niż maszyny tłokowe. Wytwarzają również bardziej miękkie siły obrotowe na osi wyjściowej, co przyczynia się do niższych wymagań dotyczących konserwacji i niższych zużycia.

Główne zastosowanie turbin parowych znajduje się w stacjach wytwarzania energii elektrycznej, gdzie jego duża prędkość operacyjna jest zaletą, a jego względna objętość nie jest wadą.

Są również używane w naczyniach morskich, promując duże i podwodne statki. Praktycznie wszystkie elektrownie jądrowe wytwarzają energię elektryczną poprzez podgrzewanie wody i karmienia turbiny parowej.

5. Silniki napędowe

Istnieje podwodny silnik napędowy, który zużywa pary wysokociśnieniowe do przyciągnięcia wody przez strzały z przodu i wydalić ją z tyłu.

Kiedy para skrapla się w wodzie, powstaje fala uderzeniowa, która wydaleje za wodą.

Aby poprawić wydajność silnika, przyciąga to powietrze przez tchnięcie przed strumieniem parowym, który wytwarza pęcherzyki powietrza i zmienia sposób mieszania pary z wodą.

Bibliografia

1. Jak działają silniki parowe. Odzyskane z nauki.Howstuffwork.com.
2. Silnik parowy. Odzyskany z Newworldyclopedia.org.