5-те вида главни парни машини

Различните типове парни машини през годините са претърпели много промени и непрекъснато технологията е позволила тези промени да се развият по забележителен начин.

По същество те са двигатели с външно горене, които преобразуват топлинната енергия на водните пари в механична енергия.

Те са били използвани за задвижване на помпи, локомотиви, кораби и трактори, като същевременно са съществени за индустриалната революция. В момента те се използват за производство на електроенергия с помощта на парни турбини.

Парният двигател се състои от котел, който се използва за кипене на вода и производство на пара. Парата разширява и избутва бутало или турбина, чието движение върши работата по завъртане на колелата или задвижване на други машини.

Първият парна машина е изработена от чапла на Александрия през първи век и е наречена еолипил.

Тя се състои от куха сфера, свързана с котел, към който са прикрепени две извити тръби. Сферата е пълна с вода, която кипи, причинявайки парата да се изхвърля от тръбите с висока скорост, като върти топката..

Въпреки че еолипилът няма практическа цел, той несъмнено представлява първото прилагане на пара като източник на задвижване.

Въпреки това, повечето системи, които използват пара, могат да бъдат разделени на два типа: бутални машини и парни турбини. 

Основни видове парни машини

1 - Бутални машини

Буталните машини използват пара под налягане. Чрез бутала с двойно действие, парата под налягане навлиза алтернативно от всяка страна, а от другата се освобождава или изпраща към кондензатор.

Енергията се абсорбира от запечатан плъзгащ се прът срещу изпускането на пара. Този прът, от своя страна, задвижва свързващата пръчка, свързана с манивелата, за да преобразува възвратно-постъпателното движение в ротационно движение..

В допълнение, друга манивела се използва за задвижване на вентилното съоръжение, обикновено чрез механизъм, който позволява обръщане на въртящото движение.

Когато се използва двойка бутала с двойно действие, напредването на манивелата се компенсира с 90 градуса. Това гарантира, че двигателят винаги ще работи, независимо от положението на коляновия вал.

2- Различни двигатели за разширение

Друг тип парогенератор използва няколко цилиндъра с едно действие, които увеличават неговия диаметър и прогресивно движение.

Парата с високо налягане от котела се използва за задвижване на първото бутало с по-малък диаметър надолу.

При движение нагоре частично раздутата пара се задвижва във втори цилиндър, който започва да се движи надолу.

Това генерира допълнително разширение на относително високото налягане, отделено в първата камера.

Също така междинната камера се освобождава в крайната камера, която от своя страна се освобождава в кондензатор. Модификацията на този тип двигатели включва две по-малки бутала в последната камера.

Развитието на този тип двигатели е важно за неговото използване в съдове за пара, тъй като кондензаторът, когато възстановява малко енергия, превръща парата във вода за повторна употреба в котела..

Наземните парни машини можеха да изчерпят голяма част от парата си и да се напълнят с сладководна кула, но в морето това не беше възможно.

Преди и по време на Втората световна война експандиращият двигател е бил използван в морски превозни средства, които не е трябвало да вървят с висока скорост. Въпреки това, когато се изискваше повече скорост, тя беше заменена от парната турбина.

3 - Uniflow поток на мотора

Друг тип бутална машина е универсалният или равномерен поток. Този тип двигател използва пара, която тече само в една посока във всяка половина от цилиндъра.

Термичната ефективност се постига чрез температурен градиент по цилиндъра. Парата винаги влиза през горещите краища на цилиндъра и излиза през отворите в центъра на охладителя.

Това води до намаляване на относителното нагряване и охлаждане на стените на цилиндъра.

При uniflow двигателите входът на пара обикновено се контролира от клапи (които работят подобно на тези, използвани в двигателите с вътрешно горене), които се задвижват от разпределителен вал.

Входящите клапани се отварят за пускане на пара, когато минималният обем на разширяване е достигнат в началото на движението.

В определен момент от връщането на манивелата парата влиза и входящият отвор на капачката се затваря, което позволява непрекъснатото разширяване на парата, задействане на буталото.

В края на движението буталото ще открие пръстен от изпускателни отвори около центъра на цилиндъра.

Тези отвори са свързани с кондензатора, понижавайки налягането в камерата, което води до бързо освобождаване. Непрекъснатото въртене на манивелата е това, което движи буталото.

4 - Парни турбини

Високопроизводителните парни турбини използват серия от въртящи се дискове, които съдържат вид лопатки на витлото на външния си ръб.

Тези подвижни дискове или ротори се редуват със стационарни пръстени или статори, фиксирани към конструкцията на турбината за пренасочване на потока на парата.

Поради високата скорост на работа такива турбини обикновено са свързани с редуктор, за да управляват друг механизъм, като например корабен витло..

Парни турбини са по-трайни и изискват по-малко поддръжка от буталните машини. Те произвеждат и по-меки ротационни сили на изходящия си вал, което допринася за по-ниски изисквания за поддръжка и по-малко износване.

Основната употреба на парни турбини е в електроцентралите, където тяхната висока скорост на работа е предимство и относителният им обем не е недостатък..

Те се използват и в морските приложения, като увеличават големи съдове и подводници. На практика всички атомни електроцентрали произвеждат електроенергия чрез нагряване на водата и захранване с парни турбини.

5 - Двигателни двигатели

Има подводен двигател за задвижване, който използва пара под високо налягане за изтегляне на вода през гнездо отпред и го изхвърля с висока скорост през задната част.

Когато парата кондензира във водата, се създава ударна вълна, която изхвърля водата отзад.

За да се подобри ефективността на двигателя, двигателят изтегля въздух през отдушник пред пароструйката, който създава въздушни мехурчета и променя начина на смесване на парата с водата..

препратки

1. Marshall Brain (2017). "Как работят парни двигатели". Взето на 14 юни 2017 г. в science.howstuffworks.com.
2. Нова световна енциклопедия (2015). "Парен двигател". Получено на 14 юни 2017 г. в newworldencyclopedia.org.
3. SOS деца (2008-2009 г.). "Парен двигател". Получено на 14 юни 2017 г. в cs.mcgill.ca.
4. Уудфорд, Крис (2017). "Парни двигатели" Взето на 14 юни 2017 г. на explainthatstuff.com.