5 vrsta glavnih parnih strojeva



Drugačiji vrste parnih strojeva su prošle kroz mnoge promjene kroz povijest i kontinuirano je tehnologija omogućila da se oni razvijaju na izvanredan način.

U osnovi, to su motori s vanjskim izgaranjem koji pretvaraju toplinsku energiju vodene pare u mehaničku energiju.

Koristili su se za pogon pumpi, lokomotiva, brodova i traktora, koji su u to vrijeme bili presudni za industrijsku revoluciju. Trenutno se koriste za proizvodnju električne energije pomoću parnih turbina.

Parni stroj sastoji se od kotla koji se koristi za kuhanje vode i proizvodnje pare. Para se širi i gura klip ili turbinu, čije kretanje radi na okretanju kotača ili vožnji drugih strojeva.

Prvi parni stroj osmislio je čaplja Aleksandrija u prvom stoljeću i nazvan je eolipil.

Sastojao se od šuplje kugle povezane s bojlerom na koji su bile pričvršćene dvije zaobljene cijevi. Kugla je bila napunjena vodom koja je ključala, uzrokujući izbacivanje pare iz cijevi velikom brzinom, vrteći loptu.

Iako eolipil nije imao nikakvu praktičnu svrhu, nesumnjivo predstavlja prvu primjenu pare kao izvora propulzije.

Međutim, većina sustava koji koriste paru mogu se podijeliti u dvije vrste: klipni strojevi i parne turbine. 

Glavni tipovi parnih strojeva

1 - Klipni strojevi

Klipni strojevi koriste paru pod tlakom. Kroz klipove s dvostrukim djelovanjem para pod tlakom ulazi naizmjenično na svakoj strani, dok se s druge strane otpušta ili šalje u kondenzator.

Energiju apsorbira zapečaćena klizna šipka protiv bijega pare. Ova šipka, pak, pokreće klipnjaču povezanu s ručicom kako bi se povratno kretanje pretvorilo u rotacijsko kretanje..

Osim toga, druga se ručica koristi za pogon zupčanika ventila, obično kroz mehanizam koji omogućuje okretanje rotacijskog gibanja.

Kada se upotrebljava par klipova s ​​dvostrukim djelovanjem, pomak ručice se pomiče za 90 stupnjeva. To osigurava da će motor uvijek raditi, bez obzira na položaj u kojem se nalazi poluga.

2 - Višestruki motori za proširenje

Drugi tip parnog stroja koristi nekoliko cilindara s jednim djelovanjem koji postupno povećavaju njegov promjer i pomak.

Para visokog tlaka iz kotla koristi se za pogon prvog klipa manjeg promjera prema dolje.

U kretanju prema gore, djelomično ekspandirana para se usmjerava u drugi cilindar koji započinje svoje kretanje prema dolje.

To stvara dodatno povećanje relativno visokog tlaka koji se oslobađa u prvoj komori.

Također, srednja komora ispušta se u završnu komoru, koja se zatim oslobađa u kondenzator. Modifikacija ovog tipa motora uključuje dva manja klipa u posljednjoj komori.

Razvoj ovog tipa motora bio je važan za njegovu primjenu u posudama za paru, budući da kondenzator, pri povratu energije, pretvara paru u vodu za ponovnu upotrebu u kotlu..

Zemaljski parni strojevi mogli su iscrpiti svoju paru i napuniti se slatkom vodom, ali u moru to nije bilo moguće.

Prije i tijekom Drugog svjetskog rata, ekspanzijski motor je korišten u brodskim vozilima koja nisu trebala ići velikom brzinom. Međutim, kada je bila potrebna veća brzina, zamijenjena je parnom turbinom.

3. Uniflow protočni motor

Drugi tip klipnog stroja je uniflow sustav ili jednolični strujni motor. Ovaj tip motora koristi paru koja teče samo u jednom smjeru u svakoj polovici cilindra.

Toplinska učinkovitost postiže se gradijentom temperature duž cilindra. Para uvijek ulazi kroz vruće krajeve cilindra i izlazi kroz otvore u središtu hladnjaka.

To rezultira smanjenjem relativnog zagrijavanja i hlađenja stijenki cilindra.

U uniflow motorima, ulaz pare obično se kontrolira pomoću ventila s prihvatom (koji rade slično onima koji se koriste u motorima s unutarnjim izgaranjem) koji se pokreću pomoću bregastog vratila.

Ulazni ventili se otvaraju tako da dopuštaju ispuštanje pare kada je minimalni volumen ekspanzije postignut na početku kretanja.

U određenom trenutku povratka ručice, para ulazi i ulaz u čep je zatvoren, omogućujući kontinuirano širenje pare, aktivirajući klip.

Na kraju kretanja, klip će otkriti prsten ispušnih otvora oko središta cilindra.

Ove rupe su spojene na kondenzator, smanjujući tlak u komori uzrokujući brzo otpuštanje. Kontinuirano okretanje ručice je ono što pokreće klip.

4 - Parne turbine

Visoke pogonske parne turbine koriste niz rotirajućih diskova koji sadrže neku vrstu lopatica tipova propelera na vanjskom rubu.

Ti pokretni diskovi ili rotori se izmjenjuju sa stacionarnim prstenovima ili statorima, pričvršćeni na konstrukciju turbine za preusmjeravanje protoka pare.

Zbog velike brzine rada, takve turbine su normalno povezane s reduktorom kako bi upravljale drugim mehanizmom, kao što je brodski propeler..

Parne turbine su izdržljivije i zahtijevaju manje održavanja od strojeva s klipovima. Također proizvode mekše rotacijske sile na izlaznom vratilu, što pridonosi nižim zahtjevima održavanja i manje habanja.

Glavna upotreba parnih turbina je u postajama za proizvodnju električne energije gdje je njihova velika brzina rada prednost i njihov relativni volumen nije nedostatak.

Također se koriste u pomorskim primjenama, potiču velike brodove i podmornice. Gotovo sve nuklearne elektrane proizvode električnu energiju zagrijavanjem vode i napajanjem parnih turbina.

5 - Pogonski motori

Postoji podvodni pogonski motor koji koristi paru pod visokim tlakom za vađenje vode kroz utičnicu naprijed i izbacuje je velikom brzinom kroz stražnju stranu.

Kada se para kondenzira u vodi, stvara se udarni val koji izbacuje vodu s leđa.

Kako bi se poboljšala učinkovitost motora, motor uvlači zrak kroz ventilacijski otvor ispred mlaza pare, koji stvara mjehuriće zraka i mijenja način miješanja pare s vodom.

reference

  1. Marshall Brain (2017). "Kako rade parni motori". Preuzeto 14. siječnja 2017. na science.howstuffworks.com.
  2. Nova svjetska enciklopedija (2015.). "Parni stroj". Preuzeto 14. lipnja 2017. na newworldencyclopedia.org.
  3. SOS-djeca (2008-2009). "Parni stroj". Pristupljeno 14. lipnja 2017. na adresi cs.mcgill.ca.
  4. Woodford, Chris (2017.). "Parni motori" Preuzeto 14. lipnja 2017. na explainthatstuff.com.