Typy parných strojov

Schéma prvého parného motora, na ktorom bola založená priemyselná revolúcia. Zdroj: TICO1516-JEJITH, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Iný Typy parných strojov Zažili veľa zmien v celej histórii. V podstate sú to externé spaľovacie motory, ktoré prevádzajú tepelnú energiu vodnej pary na mechanickú energiu. 

Boli použité na podporu bômb, lokomotív, lodí a traktorov, ktoré sú nevyhnutné 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 sa rozširuje a tlačí piest alebo turbínu, ktorého pohyb robí prácu na otáčaní kolies alebo propagácie iného strojového zariadenia.

Prvý parný stroj navrhol Herón de Alejandría v prvom storočí a bol pomenovaný Eolipila. Pozostávala z dutej gule pripojenej k kotlu, ku ktorému boli pripevnené dve zakrivené trubice. Guľa bola plná vody, ktorá bola uvarená, čo spôsobilo, že pary boli vylúčené rúrkami pri vysokej rýchlosti a točili loptu.

Aj keď Eolipila nemala praktický účel, určite predstavuje prvú implementáciu pary ako zdroja pohonu.

Väčšina systémov, ktoré používajú Steam, sa však dá rozdeliť na dva typy: piestové stroje a parné turbíny. 

Hlavné typy parných strojov

1. Piestové stroje

Piestové stroje používajú tlakovú paru. Prostredníctvom dvojitého efektu piesty, tlaková para striedavo vstúpi na každú stranu, zatiaľ čo na druhej strane je prepustená alebo odoslaná do kondenzátora.

Energia je absorbovaná posuvnou posuvnou tyčou proti úniku pary. Táto tyč zase aktivuje spojovaciu tyč pripojenú k kľuku, aby sa premenil alternatívny pohyb na rotačný pohyb.

Môže vám slúžiť: 14 najdôležitejších charakteristík programu Excel

Okrem toho sa na konanie ventilového zariadenia používa ďalšia kľuka, zvyčajne prostredníctvom mechanizmu, ktorý umožňuje investíciu rotačného pohybu.

Keď sa použije dvojica piestov s dvojitým účinkom, pokrok v kľuku sa posunie pod uhlom 90 stupňov. To zaisťuje, že motor bude vždy fungovať, bez ohľadu na to, akú pozíciu je kľuk.

2. Viaceré expanzné motory

Ďalší typ parného stroja používa niekoľko jednoduchých akčných valcov, ktoré postupne zvyšujú jeho priemer a pohyb. Vysokotlaková para v kotle sa používa na zvýšenie prvého piestu s menším priemerom.

Pri stúpajúcich pohyboch je čiastočne rozšírená para prevádzkovaná v rámci druhého valca, ktorý začína klesajúci pohyb. To generuje ďalšie rozšírenie relatívne vysokého tlaku uvoľneného v prvom fotoaparáte.

Tiež sprostredkovateľská komora sa vypúšťa do konečnej komory, ktorá sa zase uvoľňuje na kondenzátor. Modifikácia tohto typu motora obsahuje do poslednej kamery dva menšie piesty.

Vývoj tohto typu motora bol dôležitý pre použitie na parných lodiach, pretože kondenzátor, ktorý sa zotavil trochu energie, zmenil paru opäť na vodu na opätovné použitie v kotle.

Suchozemské parné stroje by mohli vyčerpať väčšinu svojej pary a vyplniť vežu na sladkú vodu, ale na mori to nebolo možné.

Pred a počas druhej svetovej vojny sa expanzný motor používal v morských vozidlách, ktoré nemuseli ísť vysokou rýchlosťou. Keď sa však vyžadovala väčšia rýchlosť, bola nahradená parnou turbínou.

Môže vám slúžiť: premenné (programovanie): Charakteristiky, typy, príklady

3. Uniflow motor alebo jednotný prietok

Ďalším typom piestov je uniflow motor alebo jednotný tok. Tento typ motora používa paru, ktorá tečie iba v jednom smere v každej polovici valca.

Tepelná účinnosť sa dosiahne tým, že má teplotný gradient pozdĺž valca. Para vždy vstupuje cez horúce konce valca a vychádza z otvorov v strede chladiča.

To sa premieta do relatívneho zahrievania a chladenia stien valca.

V motoroch Uniflow je vstup pary obvykle riadený tyčovými ventilmi (ktoré fungujú podobne ako v prípade používaných vo vnútorných spaľovacích motoroch) ovládaných vačkovým hriadeľom.

Vstupné ventily sú otvorené, aby pripustili paru, keď sa dosiahne minimálny expanzný objem na začiatku pohybu.

V konkrétnom okamihu pri návrate kľuky vstupuje para a vstup do puzdra je uzavretý, čo umožňuje nepretržité rozširovanie pary, prevádzkujúceho piest.

Na konci pohybu objaví piest kruh výfukových otvorov okolo stredu valca.

Tieto otvory sú spojené s kondenzátorom, znižujú tlak v komore a spôsobujú rýchle uvoľnenie. Nepretržitá rotácia kľuky je to, čo sa presúva na piest.

4. Parné turbíny

Vysoké parné turbíny používajú sériu rotačných diskov, ktoré na svojom vonkajšom okraji obsahujú určitý druh vrtuľových čepelí. Tieto mobilné alebo rotorové disky striedajú stacionárne krúžky alebo statory, pripevnené k štruktúre turbíny, aby sa presmeroval tok pary.

Môže vám slúžiť: teplomer: hlavné časti a funkcie

Kvôli vysokej prevádzkovej rýchlosti sú takéto turbíny zvyčajne spojené s redukčným zariadením, aby sa riadil iný mechanizmus, napríklad vrtuľník lode.

Parné turbíny sú odolnejšie a vyžadujú menšiu údržbu ako piestové stroje. Vytvárajú tiež mäkšie rotačné sily na svojej výstupnej osi, čo prispieva k nižšej údržbe a nižším požiadavkám na opotrebenie.

Hlavné použitie parných turbín je v staniciach výroby elektriny, kde je jeho vysoká prevádzková rýchlosť výhodou a jeho relatívny objem nie je nevýhodou.

Používajú sa tiež v morských nádobách, propagujú veľké a ponorkové lode. Prakticky všetky jadrové elektrárne vytvárajú elektrinu zahrievaním vody a kŕmením parných turbín.

5. Pohonné motory

Existuje pod vodou pohonný motor, ktorý využíva vysokotlakovú paru na prilákanie vody vpredu a vylúči ju vysokou rýchlosťou zozadu.

Keď para kondenzuje vo vode, vytvorí sa rázová vlna, ktorá vylučuje vodu za sebou.

Na zlepšenie účinnosti motora to priťahuje vzduch cez dýchavičnosť pred parným prúdom, ktorý produkuje vzduchové bubliny a mení spôsob, akým sa para zmieša s vodou.

Odkazy

1. Ako fungujú parné motory. Zotavené z vedy.Howstuffwork.com.
2. Parný motor. Zotavené z novéhoWorldyclopedia.orgán.