5 typů hlavních parních strojů



Různé typy parních strojů prošli mnoha změnami v průběhu historie a nepřetržitá technologie jim umožnila vyvíjet se pozoruhodným způsobem.

Jedná se v podstatě o spalovací motory, které přeměňují tepelnou energii vodní páry na mechanickou energii.

Byly použity pro pohon čerpadel, lokomotiv, lodí a traktorů, které byly v době nezbytné pro průmyslovou revoluci. V současné době slouží k výrobě elektrické energie pomocí parních turbín.

Parní stroj se skládá z kotle, který se používá k vaření vody a výrobě páry. Pára expanduje a tlačí píst nebo turbínu, jejíž pohyb dělá práci otáčení kol nebo řízení jiných strojů.

První parní stroj byl navržený Heronem Alexandrie v prvním století a byl nazýván eolipil.

Skládala se z duté koule připojené k kotli, ke kterému byly připojeny dvě zakřivené trubky. Koule byla naplněna vodou, která se vařila, což způsobovalo, že pára byla vyhozena z trubek vysokou rychlostí a točila míč..

Ačkoli eolipile neměl žádný praktický účel, nepochybně představuje první zavedení páry jako zdroje pohonu.

Nicméně, většina systémů, které používají páru, může být rozdělena do dvou typů: pístové stroje a parní turbíny. 

Hlavní typy parních strojů

1 - Pístové stroje

Pístové stroje používají tlakovou páru. Přes dvojčinné písty vstupuje tlaková pára střídavě na každou stranu, zatímco na straně druhé se uvolňuje nebo posílá do kondenzátoru..

Energie je absorbována utěsněnou kluznou tyčí proti úniku páry. Tato tyč zase pohání spojovací tyč spojenou s klikou pro přeměnu vratného pohybu na rotační pohyb..

Kromě toho se pro pohánění ventilového kola používá další kliky, obvykle prostřednictvím mechanismu, který umožňuje obrácení rotačního pohybu.

Při použití dvojice dvojčinných pístů je posunutí kliky posunuto o 90 stupňů. Tím je zajištěno, že motor bude vždy pracovat bez ohledu na to, ve které poloze je klika v poloze.

2- Vícenásobné expanzní motory

Další typ parního stroje používá několik jednočinných válců, které postupně zvětšují svůj průměr a pohyb.

Vysokotlaká pára z kotle se používá k pohonu prvního pístu o menším průměru směrem dolů.

V pohybu vzhůru je částečně expandovaná pára poháněna do druhého válce, který začíná svůj pohyb směrem dolů.

Tím vzniká dodatečná expanze relativně vysokého tlaku uvolněného v první komoře.

Mezilehlá komora se také vypouští do konečné komory, která se zase uvolňuje do kondenzátoru. Modifikace tohoto typu motoru obsahuje dva menší písty v poslední komoře.

Vývoj tohoto typu motoru byl důležitý pro jeho použití v parních nádobách, protože kondenzátor, když obnoví trochu síly, přeměnil páru zpět do vody pro opětovné použití v kotli..

Pozemní parní stroje mohly vyčerpávat hodně jejich páry a být naplněn sladkovodní věží, ale v moři toto nebylo možné.

Před a během druhé světové války, expanzní motor byl používán v námořních vozidlech, která nepotřebovala jít vysokou rychlostí. Nicméně, když byla požadována větší rychlost, byla nahrazena parní turbínou.

3 Motor s jednotným průtokem

Dalším typem pístového stroje je motor s přímým nebo jednotným průtokem. Tento typ motoru používá páru, která teče pouze v jednom směru v každé polovině válce.

Tepelné účinnosti je dosaženo teplotním gradientem podél válce. Pára vždy vstupuje horkými konci válce a vystupuje otvory ve středu chladiče.

To má za následek snížení relativního zahřívání a chlazení stěn válce.

V uniflow motorech, vstup páry je obvykle řízen ventily dříku (který pracovat podobně k těm používaným ve spalovacích motorech) to být řízen vačkovým hřídelem \ t.

Přívodní ventily se otevírají tak, aby při dosažení minimálního expanzního objemu na začátku pohybu umožnily přívod páry.

Ve specifickém okamžiku návratu kliky vstupuje pára a vstup víčka je uzavřen, což umožňuje kontinuální expanzi páry, která ovládá píst..

Na konci pohybu bude píst objevovat kroužek výfukových otvorů kolem středu válce.

Tyto otvory jsou připojeny ke kondenzátoru a snižují tlak v komoře, což způsobuje rychlé uvolnění. Pístem se pohybuje nepřetržité otáčení kliky.

4. Parní turbíny

Vysoce poháněné parní turbíny používají řadu rotujících disků, které obsahují druh vrtulových lopatek na svém vnějším okraji.

Tyto mobilní disky nebo rotory se střídají se stacionárními kroužky nebo statory, upevněnými na konstrukci turbíny pro přesměrování průtoku páry.

Kvůli vysoké rychlosti operace, takové turbíny jsou normálně spojené s redukčním převodem řídit jiný mechanismus takový jako lodní vrtule..

Parní turbíny jsou odolnější a vyžadují méně údržby než pístové stroje. Také produkují měkčí rotační síly na svém výstupním hřídeli, což přispívá k nižším požadavkům na údržbu a menšímu opotřebení.

Hlavní využití parních turbín je ve stanicích na výrobu elektřiny, kde je jejich vysoká rychlost provozu výhodou a jejich relativní objem není nevýhodou..

Oni jsou také používáni v námořních aplikacích, zvyšovat velká plavidla a ponorky. Prakticky všechny jaderné elektrárny vyrábějí elektřinu vytápěním vody a přívodem parních turbín.

5- Pohonné motory

K dispozici je podmořský pohonný motor, který využívá vysokotlakou páru k čerpání vody přes zásuvku v přední části a vysouvá ji vysokou rychlostí přes zadní část..

Když pára kondenzuje ve vodě, vytvoří se rázová vlna, která vypudí vodu zezadu.

Aby se zlepšila účinnost motoru, motor čerpá vzduch větracím otvorem před parním paprskem, který vytváří vzduchové bubliny a mění způsob, jakým se pára s vodou mísí..

Odkazy

  1. Marshall Brain (2017). "Jak fungují parní motory". Citováno dne 14. června 2017 na stránkách science.howstuffworks.com.
  2. Nová světová encyklopedie (2015). "Parní stroj". Citováno dne 14. června 2017 na newworldencyclopedia.org.
  3. SOS Děti (2008-2009). "Parní stroj". Získáno dne 14. června 2017 na adrese cs.mcgill.ca.
  4. Woodford, Chris (2017). "Parní stroje" Citováno dne 14. června 2017 na adrese explathatstuff.com.