Как работает паровой двигатель

Принципы работы парового двигателя (стр. 1 из 5)

как работает паровой двигатель

Принцип действия парового двигателя

Rīga 2011

Содeржание

Аннотация

Ведение

1. Теоретическая часть

1.1 Временная цепочка

1.2 Паровой двигатель

1.2.1 Паровой котёл

1.2.2 Паровые турбины

1.3 Паровые машины

1.3.1 Первые пароходы

1.3.2 Зарождение двухколесного транспорта

1.4 Применение паровых двигателей

1.4.1 Преимущество паровых машин

1.4.2 Коэффициент полезного действия

2. Практическая часть

2.1 Построение механизма

2.2 Способы улучшения машины и ее КПД

2.3 Анкетирование

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

паровой двигатель полезное действие

Аннотация

Данная научная работа состоит из 32листов.Она включает в себя теоретическую часть, практическую часть, приложение и заключение. В теоретической части вы узнаете о принципе работы паровых двигателей и механизмов, об их истории и о роли их применения в жизни. Практической части подробно рассказано о процессе конструирования и испытаниях парового механизма в домашних условиях. Данная научная работа может служить наглядным примером работы и использованияэнергиипара.

Введение

Мир покорных любым капризам природы, где машины приводятся в действие мускульной силой или силой водяных колёс и ветряных мельниц — таким был мир техники до создания парового двигателя.Еще в древние времена человек обратил внимание на то, что струя водяного пара, вырываясь из сосуда, поставленного на огонь, способна сместить препятствие (например, лист бумаги), оказавшееся на ее пути.

Это заставило человека задуматься над тем, как можно использовать в качестве рабочего тела пар. В результате этого после множества опытов появился паровой двигатель.

И представьте себе заводы с дымящимися трубами, паровые машины и турбины, паровозы и пароходы — весь сложный и могучий мир паротехники созданный человекомПаровая машина была практически единственным универсальным двигателем и сыграла огромную роль в развитии человечества.Изобретение паровой машины послужило толчком для дальнейшего развития средств передвижения.

В течение ста лет она была единственным промышленным двигателем, универсальность которого позволяла использовать ее на предприятиях, железных дорогах и на флоте.Изобретение парового двигателя является огромным рывком, стоявшим на рубеже двух эпох. И через столетия, ещё острее ощущается вся значимость этого изобретения.

Гипотеза:

Возможно, ли построить своими руками простейший механизм, работавший на пару.

Цель работы: сконструировать механизм способный двигаться на пару.

Задача исследования:

1. Изучить научную литературу.

2. Сконструировать и построить простейший механизм, работавший на пару.

3. Рассмотреть возможности увеличения КПД в дальнейшем.

Данная научная работа будет служить пособием на уроках физики для старших классов и для тех, кого интересует данная тема.

1. Теоретическая часть

Паровой двигатель — тепловой поршневой двигатель, в котором потенциальная энергия водяного пара, поступающего из парового котла, преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня или вращательного движения вала.

Пар является одним из распространенных теплоносителей в тепловых системах с нагреваемым жидким или газообразным рабочим телом наряду с водой и термомаслами.

Водяной пар имеет ряд преимуществ, среди которых простота и и гибкость использования, низкая токсичность, возможность подведения к технологическому процессу значительного количества энергии.

Он может использоваться в разнообразных системах, подразумевающих непосредственный контакт теплоносителя с различными элементами оборудования, эффективно способствуя снижению затрат на энергоресурсы, сокращению выбросов, быстрой окупаемости.

Закон сохранения энергии— фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что энергия изолированной (замкнутой) физической системы сохраняется с течением времени.

Другими словами, энергия не может возникнуть из ничего и не может исчезнуть в никуда, она может только переходить из одной формы в другую.

С фундаментальной точки зрения, согласно теореме Нётер, закон сохранения энергии является следствием однородности времени и в этом смысле является универсальным, то есть присущим системам самой разной физической природы.

1.1 Времянная цепочка

3000 лет до н. э. — в Древнем Риме появились первые дороги.

2000 лет до н. э. — колесо приобрело более привычный для нас вид. У него появились ступица, обод и соединяющие их спицы.

1700 г. до н. э. — появились первые дороги, мощенные деревянными брусками.

312 г. до н. э. — в Древнем Риме построены первые дороги с каменным покрытием. Толщина каменной кладки достигала одного метра.

1405 г. — появились первые рессорные конные экипажи.

1510 г. — конный экипаж приобрел кузов со стенами и крышей. Пассажиры получили возможность защититься от непогоды во время поездки.

1526 г. — немецкий ученый и художник Альбрехт Дюрер разработал интересный проект «безлошадной повозки», приводимой в действие мышечной силой людей. Люди, идущие сбоку экипажа, вращали специальные рукоятки. Это вращение с помощью червячного механизма передавалось колесам экипажа. К сожалению, повозка не была изготовлена.

1600 г. — Симон Стевин построил яхту на колесах, двигающуюся под действием силы ветра. Она стала первой конструкцией безлошадной повозки.

1610 г. — кареты претерпели два существенных усовершенствования. Во-первых, ненадежные и слишком мягкие ремни, укачивающие пассажиров во время поездки, были заменены стальными рессорами. Во-вторых, была усовершенствована конная упряжь. Теперь лошадь тянула карету не шеей, а грудью.

1649 г. — прошли первые испытания по использованию в качестве движущей силы пружины, предварительно закрученной человеком. Карету с приводом от пружины построил Йоханн Хауч в Нюрнберге. Однако историки эти сведения ставят под сомнение, поскольку существует версия, что вместо большой пружины внутри кареты сидел человек, который и приводил механизм в движение.

1680 г. — в крупных городах появились первые образцы конного общественного транспорта.

1690 г. — Стефан Фарффлер из Нюрнберга создал трехколесную повозку, передвигающуюся с помощью двух ручек, вращаемых руками. Благодаря этому приводу конструктор повозки мог перемещаться с места на место без помощи ног.

1698 г. — англичанин Томас Севери построил первый паровой котел.

1741 г. — русский механик-самоучка Леонтий Лукьянович Шамшуренков послал в Нижегородскую губернскую канцелярию «доношенье» с описанием «самобеглой коляски».

1769 г. — французский изобретатель Кюньо построил первый в мире паровой автомобиль.

1784 г. — Джеймс Уатт создал первую паровую машину.

1791 г. — Иван Кулибин сконструировал трехколесную самоходную коляску, вмещавшую двух пассажиров. Привод осуществлялся с помощью педального механизма.

1794 г. — паровую машину Кюньо сдали в «хранилище машин, инструментов, моделей, рисунков и описаний по всем видам искусств и ремесел» в качестве очередной механической диковинки.

1800 г. — существует мнение, что именно в этом году в России был построен первый в мире велосипед. Его автором был крепостной Ефим Артамонов.

1808 г. — на улицах Парижа появился первый французский велосипед. Он был изготовлен из дерева и состоял из перекладины, соединяющей два колеса. В отличие от современного велосипеда, у него не было руля и педалей.

1810 г. — в Америке и странах Европы начала зарождаться каретная промышленность. В крупных городах появились целые улицы и даже кварталы, заселенные мастерами-каретниками.

1816 г. — немецкий изобретатель Карл Фридрих Драйз построил машину, напоминающую современный велосипед. Едва появившись на улицах города, она получила название «беговой машины», так как ее хозяин, отталкиваясь ногами, фактически бежал по земле.

1834 г. — в Париже проводились испытания парусного экипажа, сконструированного М. Хакуетом. Этот экипаж имел мачту высотой 12 м.

1868 г. — считается, что в этот год французом Эрне Мишо был создан прообраз современного мотоцикла.

1871 г. — французский изобретатель Луи Перро разработал паровую машину для велосипеда.

1874г. — в России построен паровой колесный тягач. В качестве прототипа был использован английский автомобиль «Эвелин Портер».

1875г. — в Париже прошла демонстрация первой паровой машины Амадея Бдлли.

1884 г. — американец Луис Копленд построил мотоцикл, на котором паровой мотор был установлен над передним колесом. Такая конструкция могла разогнаться до 18 км/ч.

1901г. — в России построен легковой паромобиль московского велосипедного завода «Дукс».

1902г. — Леон Серполле на одном из своих паровых автомобилей установил мировой рекорд скорости — 120 км/ч.

Годом позже он установил еще один рекорд — 144 км/ч.

1905 г. — американец Ф. Мариотт на паровом автомобиле превысил скорость 200 км

1.2 Паровой двигатель

Двигатель, приводимый в действие силой пара. Пар, получаемый путем нагрева воды, используют для движения. В некоторых двигателях сила пара заставляет двигаться поршни, расположенные в цилиндрах. Таким образом создается возвратно-поступательное движение. Подсоединенный механизм обычно преобразует его во вращательное движение. В паровозах (локомотивах) используются Поршневые двигатели.

В качестве двигателей используют также паровые турбины, которые дают непосредственно вращательное движение, вращая ряд колес с лопатками. Паровые турбины приводят в действие генераторы электростанций и винты кораблей. В любом паровом двигателе происходит превращение тепла, вырабатываемого при нагреве воды в паровом котле (бойлере) в энергию движения. Тепло может подаваться от сжигания топлива в печи или от атомного реактора.

Самый первый в истории паровой двигателей представлял собой род насоса, при помощи которого откачивали воду, заливающую шахты. Его изобрел в 1689 г. Томас Сэйвери. В этой машине, совсем простой по конструкции, пар конденсировался, превращаясь в небольшое количество воды, и за счет этого создавался частичный вакуум, благодаря чему отсасывалась вода из шахтного ствола. В 1712 г.

Томас Ньюкомен изобрел поршневой насос, приводимый в действие паром. В 1760-е гг. Джеймс Ватт улучшил конструкцию Ньюкомена и создал намного более эффективные паровые двигатели. Вскоре их стали использовать на фабриках для приведения в действие станков. В 1884 г. английский инженер Чарльз Пар-соне (1854-1931) изобрел первую применимую на практике паровую турбину.

Его конструкции были настолько эффективны, что ими вскоре стали заменять паровые двигатели возвратно-поступательного действия на электростанциях. Наиболее удивительным достижением в области паровых двигателей было создание полностью замкнутого, работающего парового двигателя микроскопических размеров. Японские ученые создали его, используя методы, служащие для изготовления интегральных схем.

Небольшой ток, проходящий по электронагревательному элементу, превращает каплю воды в пар, который движет поршень. Теперь ученым предстоит открыть, в каких областях это устройство может найти практическое применение.

Источник: https://mirznanii.com/a/322896/printsipy-raboty-parovogo-dvigatelya

Паровой автомобильный транспорт сегодня

как работает паровой двигатель

Ренессанс парового грузовика

Иван Трохин, инженер
Фото НАМИ, cyclonepower.com, busmanjohn.files.wordpress.com, steamautomobile.com, stanleysteamcarparts.co.uk, beamishtransportonline.co.uk

Паровой транспорт, как сегодня считается, давно остался в прошлом. Однако возрождение, в частности, паровых грузовиков и автобусов (паробусов) представляется реальностью на современном уровне развития техники и технологии машиностроения. Это подтверждают зарубежные специалисты.

Идея создания современного, неприхотливого в эксплуатации, надёжного и работающего на дешёвом топливе парового грузовика занимала умы изобретателей и конструкторов после Великой Отечественной войны, когда эпоха пара в технике всё более уверенно вытеснялась дизельной.

Историкам автомобильной техники хорошо известен отечественный паровой грузовик НАМИ-012, разработанный в начале 1950-х гг. специалистами столичного Научного автомоторного института «НАМИ» и работавший на дровах. (см.

«Затея с паромобилями» и «Паровой автомобиль НАМИ-012»)

Паросиловая установка грузовика НАМИ-012 оказалась сложнее автомобильных силовых установок с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Правда, справедливости ради, необходимо отметить малоизвестный факт. На паровой машине НАМИ-012 были проведены экспериментальные исследования в широком диапазоне изменения частоты вращения выходного вала.

Удалось установить, что для паровых моторов (высокооборотных паровых машин) с ростом частоты вращения механический КПД монотонно снижается из-за роста механических потерь, но относительный индикаторный КПД увеличивается в большей степени, что объясняется значительным снижением потерь от утечек пара и теплообмена между паром и стенками цилиндров.

А вот гидравлические потери при впуске пара в цилиндр увеличиваются незначительно. После достижения некоторой критической частоты вращения вала наблюдается обратный эффект, когда с ростом частоты вращения гидравлические потери увеличиваются значительнее, чем снижаются потери от утечек пара и теплообмена, что приводит к снижению относительного индикаторного КПД.

Таким образом, при изменении частоты вращения вала у парового мотора его эффективный, относительные индикаторный и эффективный КПД увеличиваются только при условии, что частота вращения не превышает критического значения. Максимальные значения этих КПД достигаются при критической частоте вращения.

Выгодный пар

Паровой автомобильный транспорт, в том числе грузовики и автобусы, сегодня вполне реально рассматривать как один из возможных путей решения проблемы очищения воздуха в городах. Загрязнение атмосферы городов выхлопными газами уже достигло пределов, угрожающих здоровью людей. А что может предложить паровая техника?

Во-первых, выхлоп самой паровой машины экологически чистый – это водяной пар. Под паровым котлом можно сжигать фактически любое углеводородное топливо. А выхлоп от котла будет гораздо чище, чем от ДВС, поскольку топливо сгорает в топке или горелке при значительно более низких давлениях, чем в цилиндрах ДВС. Ещё возможно добавить к горелке некий аналог каталитического нейтрализатора выхлопных газов, как у ДВС.

Во-вторых, котлостроение за 60 с лишним лет, после создания паросиловой установки грузовика НАМИ-012, ушло далеко вперёд.

Создание в XXI столетии малогабаритного транспортного парового котла прямоточной конструкции, экономичного и с высокой степенью автоматизации работы – это объективная реальность. Кстати, такая задача была под силу ещё в докомпьютерную эпоху 1930-х гг. известным братьям Добл.

Особенно, если разработку сегодня вести с использованием компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР) для трёхмерного моделирования, расчётов и оптимизации.

В-третьих, ДВС нашего времени более компактны, чем ряд автомобильных паровых моторов прошлого, и вполне возможна конверсия их в современные паровые моторы. У них будут все достоинства паровых поршневых машин: плавность хода, практическая бесшумность при работе, большой крутящий момент на валу, отсутствие коробки передач, сложной трансмиссии, стартера, глушителя. Отпадает потребность и в смазочном масле: вполне сгодится вода!

В-четвёртых, опасность размораживания паросиловой установки в зимний период возможно свести на нет за счёт герметичной системы парообразования и применения незамерзающих жидкостей, способных эксплуатироваться длительное время без утечек.

В-пятых, многим специалистам может показаться, что запуск парового грузовика или автобуса будет более продолжительным, чем у обычного транспорта с ДВС. Однако уже к началу 1970-х были отработаны конструкции паровых моторов, способных переходить от холодного состояния до момента трогания с места транспортного средства всего за 30–35 с.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое кулиса в автомобиле

Паровой «Циклон»

Знания из истории паротехники (о неэффективной прямоточной машине Штумпфа), теории термодинамики и теплотехники (к примеру, как снизить потери в паровой машине), проектирование с использованием САПР, современные конструкционные материалы и отмеченные достоинства парового мотора – всё это воплощают в железе зарубежные изобретатели высокотехнологичного паросилового агрегата «Циклон». Мощностной ряд этих силовых агрегатов, в частности, для грузового автомобильного транспорта и автобусов успешно разрабатывается командой специалистов из США.

Автором изобретения «Двигатель с регенерацией тепла» (патент США US 7,080,512) является Гарри Шоэлл (Harry Schoell – англ.). Характерные особенности такого парового мотора из состава силового агрегата «Циклон» состоят в звездообразном расположении цилиндров и работе со смазкой деионизированной водой без смазочного масла.

Тепловой регенеративный поршневой двигатель внешнего сгорания «Циклон» может потреблять фактически любое жидкое или газообразное топливо.

Испытывали даже на апельсиновой кожуре! Имея уже необходимую патентную защиту (патент РФ RU 2357091) своего двигателя, как отмечают разработчики, они могут продавать лицензии на «Циклон» и инвестировать партнёров в России.

К слову, получено несколько десятков патентов по всему миру, как на агрегат в целом, так и на составляющие его элементы (например, на камеру сгорания парогенератора, компактный конденсатор отработавшего пара).

Силовой агрегат «Циклон» работает при давлении водяного пара на уровне 20 МПа и его температуре порядка 650 ºС. Он устроен и функционирует следующим образом. Вода из бака (условно не показан) подаётся в парогенератор 1, который вырабатывает свежий пар 2А, 2В. В камеру сгорания парогенератора 1 подаётся топливо и воздух 7В.

Свежий пар 2А, 2В поступает в клапанный паровой мотор 3 и срабатывает в нём. Отработавший пар 5А, 5В направляется в конденсатор 4. Для лучшей конденсации пара в конструкции конденсатора 4 предусмотрен охлаждающий вентилятор 6, создающий воздушный поток 7А. Конденсат 8А, 8В водяного пара подается обратно в парогенератор 1.

Несколько примеров по части материалов, из которых изготовлен силовой агрегат «Циклон». Так, корпус и основные детали парового мотора сделаны из лёгких сплавов и композиционных материалов: поршни – из алюминия, а недающие им соприкасаться со стенками цилиндров головки и уплотнения – из жаростойкого углеродного волокна.

Подведём итоги

Интерес к паровым грузовикам и автобусам, как и к другому паровому наземному транспорту, сегодня вновь возрождается. Причём если обратиться к истории, то такое происходит уже не в первый раз. Насколько окажется результативным очередной паровой ренессанс на транспорте? Это покажет время.

Источник: http://www.gruzovikpress.ru/article/18205-parovoy-avtomobilniy-transport-segodnya-renessans-parovogo-gruzovika/

Плюсы и минусы парового двигателя и машины

как работает паровой двигатель

Начнем рассмотрение темы с определения самого термина, паровая машина, это двигатель наружного сгорания, реорганизовывающий энергию пара жидкости, в работу выполняемую поршнем, с последующим преобразованием во вращение передаточного вала. В более обширном значении паровая машина — всякий агрегат с наружным сгоранием топлива, который реорганизовывает кинетическую энергию рабочего тела в полезную работу.

Первая такая машина сконструирована в XVII и состояла из цилиндра с одним поршнем, поднимающегося под давлением пара, а опускался под собственным весом.

По этой же схеме были сооружены в 1705 году насосные паровые машины для откачивания воды. Серьезные доработки в вакуумной машине были осуществлены Джеймсом Уаттом в далеком 1770 году. Последующей значительной доработкой данного типа двигателя (использование рабочим телом пара воды под высоким давлением) было произведено Оливером Эвансом уже в 1789 году.

Преимущества парового двигателя

  • Использование любого горючего топлива. Ключевым преимуществом таких машин, как двигателей наружного сгорания топлива, в том, что по причине изолирования котла от узлов паровой машины появляется возможность использовать произвольное топливо – от дров до урана. Самый яркий пример этого преимущества использование энергии атомного ядра, ибо реактор не способен вырабатывать механическую энергию, а генерирует тепло, которое и применяется для испарения жидкости, повергающего в ход паровые машины (обычно это турбины).
  • Использование возобновляемых источников энергии. Вторым важным фактором является то, что есть и иные источники энергии, которые невозможно использовать в других двигателях работающих на горюче смазочных материалах, к примеру, солнечная или гидроэнергия. Также любопытным курсом разработок есть применение разности внутренней энергии Мирового океана на различных его глубинах.
  • Стабильность работы не зависит от значения атмосферного давления. Локомотивы с паровыми агрегатами хорошо рекомендуют себя на значительных высотах, связано это с тем, что их работоспособность не снижается в связи с понижением атмосферного давления. Паровозы по сей день применяются в горах Латинской Америки.
  • Меньше масса по сравнению с остальными видами двигателей. Также, паровые поезда существенно легче, чем их дизельные или электрические аналоги, что чрезвычайно важно для горных колей. Особенностью пародвигателей есть то, что им не нужна трансмиссия, усилие передается непосредственно колёсам.
  • Посейчас безальтернативно используется на электрогенерирующих станциях. Паровые турбины, принципиально являющиеся вариацией паровой машины, достаточно широко применяются в качестве силовых агрегатов электрогенераторов. Ориентировочно 86 % электроэнергии, вырабатываемой в мире, производится с применением турбин на пару.

Недостатки парового двигателя

  • Загрязнение окружающей среды. Важнейшим недостатком на сегодняшний день является низкая экологичность двигателя. В процессе сгорания топлива высвобождаются: азот, сера. Также в атмосферу отправляется, большее количество тяжелых металлов.. Нельзя забывать и о том, что совершается высвобождение серьезного количества тепла. Это существенно сказывается и на климат Земли.
  • Высокий расход топлива. Длившаяся целый век работа над доработкой конструкции паровой машины так и не привела к триумфу. И на сегодняшний день паровой поршневой силовой агрегат является самым «марнотратным» из всех остальных машин-двигателей.
  • КПД так и не перешагнул отметку в 10%. Машины внешнего сгорания в свое время способствовали повсеместному использованию в коммерческих целях машин в промышленности и явились энергетическим фундаментом промышленного прорыва XVIII века. Но им было суждено уступить пальму первенства двигателям внутреннего сгорания, паровым турбинам и электромоторам, КПД которых оказалось значительно выше.
  • Высокая эксплуатационная опасность. Хоть паровые двигатели и отличаются высокой надежностью и выносливостью, все же риски при эксплуатации в шахтах мануфактурах не раз давали о себе знать, взрывы и утечки пара могут серьезно навредить обслуживающему его персоналу и прилегающему имуществу.
  • Наличие кривошипно-шатунного механизма. Кривошипно-шатунный механизм это конструкционный недочет, который устранить не удалось, а негативных последствий вытекает из него более чем достаточно, к примеру: низкооборотистость двигателя, следовательно, и тихоходность транспорта на основе данного типа двигателя, громоздкость конструкции, следовательно, невозможность установки допустим на воздушный транспорт.

Применение паровой машины

До конца первой половины XX века паровые двигатели повсеместно применялись во многих областях хозяйственной деятельности, по причине множества достоинств (высокая надёжность, работа с большими перепадами нагрузок, простота). К областям применения относится: транспорт. предприятия легкой и тяжелой промышленности с силовым и тепловым потреблением:

Однозначно употреблялись как привод в насосных станциях, паровозах, пароходах, тягачах, лесопильно-сушильных агрегатах и т.д.

Вывод

Основные изъяны парового поршневого силового агрегата такие как: не высокий коэффициент полезного действия, громоздкость конструкции и низкая оборотистость — с эволюцией производственных мощностей и вездесущим распространением машин и механизмов становились всё ощутимее. Возникла объективная необходимость в альтернативных видах тепловых двигателей, и они были разработаны:

  1. Двигатель внутреннего сгорания.
  2. Двигатель Стирлинга.
  3. Роторный двигатель.
  4. Твердотельный двигатель.
  5. Реактивный двигатель.

Справедливости ради следует отметить, что двигатели внешнего сгорания полностью не «вымерли», а лишь нашли свою нишу во всем многообразии социально-промышленных потребностей человека.

Источник: https://plusiminusi.ru/plyusy-i-minusy-parovogo-dvigatelya-i-mashiny/

Тепловая электростанция с поршневой паровой машиной

В газетах, журналах и интернете можно найти много статей, в которых доказаны экономические преимущества использования малых тепловых электростанций. Данная статья рассказывает, какие именно тепловые электростанции могут быть быстро и недорого изготовлены в настоящее время.

Автор считает, что материал будет полезен всем тем, кто принял решение внедрить распределённую генерацию, но пока не определился с типом машины, которую предполагается использовать в электростанции.

Эта статья будет полезна и тем, кто принял решение использовать поршневую паровую машину, но пока не знает, с чего начать.

В.А. Жигалов, инженер-конструктор, г. Бийск

Введение

Рассмотрим энергоснабжение предприятий и других объектов, потребляющих одновременно тепловую и электрическую энергию. Таких, например, как предприятия пищевой промышленности, которые расходуют пар низких параметров для тепловой обработки продуктов и электроэнергию для холодильных установок.

Другой пример – лесопереработка, где пар необходим для сушильных камер, а электроэнергия для распиловки брёвен. Или тепличные хозяйства и многое, многое другое.

И, конечно, тепло- и электрообеспечение объектов ЖКХ, особенно небольших посёлков, включая объекты министерства обороны, перебои в электроснабжении которых часто приводят к остановкам котельных.

Известно, что совместное производство тепловой и электрической энергии более экономично, чем раздельное.

При небольшой величине потребления совместное производство тепловой и электрической энергии может производиться на малых тепловых электростанциях (МТЭС). Чаще всего на малых ТЭС химическая энергия топлива преобразуется в тепловую с помощью паровых котлов.

Затем заключённая в водяном паре тепловая энергия преобразуется в механическую с помощью паровых агрегатов – турбин, винтовых или поршневых машин.

Оставшаяся после агрегата тепловая энергия в зимнее время используется на отопление и технологические нужды, а в летнее время может использоваться на технологические нужды или для получения холода с помощью абсорбционных холодильных машин.

Такая схема может использоваться и на нефтедобывающих предприятиях, попутный газ которых не пригоден для работы газовых двигателей, но успешно сгорает в топке котла.

Удельный расход пара (количество килограммов пара, необходимое для производства 1 кВт∙ч механической энергии) для паросиловых установок не зависит от их типа, а зависит только от параметров поступающего в них пара и параметров пара на выходе из этих установок.

В поршневых паровых машинах весь поступивший в них пар совершает работу, а через турбины малой мощности и винтовые паровые машины часть поступившего пара проходит, не совершая работы. В связи с этим соотношение полученных от этих агрегатов механической работы и тепловой энергии сместится в сторону увеличения количества теплоты.

В табл. 1 показан удельный расход пара различными агрегатами. В ней собраны данные по поршневым паровым машинам (ППМ) и паровым турбинам серии ОР, выпускавшихся до 1950 г., а также по турбоагрегатам и винтовым паровым машинам (ВПМ), которые выпускаются в настоящее время.

К сожалению, данных о паропоршневых двигателях у автора нет.

Для сравнения экономичности агрегатов, использующих пар различных начальных параметров, фактический удельный расход пересчитан для пара со следующими параметрами:

— давление пара на входе в агрегат – 1,2 МПа

— температура пара на входе в агрегат – 260 °С

— давление пара на выходе из агрегата – 0,3 МПа

Таблица 1. Сравнительные характеристики паровых агрегатов малой мощности.

Видагрегата Модельагрегата Давление парана входев агрегат,МПа Температура парана входев агрегат,°С Давление парана выходеиз агрегата,МПа Мощность агрегата, кВт Фактический удельный расход пара,кг/кВт•ч Коэффициент пересчёта Расчётный удельный расход пара, кг/кВт•ч
Турбины ОР-0,3-1 1,5 260 0,1 300 25 1,06 26,5
АП-0,75 3,5 435 0,1 750 13,1 1,12 14,7
ТГ-0,75/Р13 1,2 250 0,4 740 17,6 0,96 16,9
ОР-1,5-3 1,5 350 0,3 1500 14,5 1,02 14,8
ТП-1100 1,47 220 0,04 800 12,0 1,04 12,5
ТП-320 1,37 194 0,12 235 18,5 0,94 19,8
Машины Винтовая паровая машина 1,3 250 0,1 250 30 1,02 30,6
Поршневая пароваямашинаСК-500 1,6 350 0,1 370 6,8 1,08 7,4
Поршневая паровая машина ЛМ-Х 1,3 330 0,1 245 7,9 1,07 8,5

Данные табл. 1. показывают, что удельный расход пара у поршневых машин, потребляющих пар низких параметров, примерно вдвое ниже, чем у турбин, потребляющих пар тех же параметров.

МиниТЭС с поршневой паровой машиной

Условно МТЭС можно разделить на два относительно независимых модуля – энергетический и силовой (рисунок).

Рис. 1. Принципиальная схема МТЭС с поршневой паровой машиной.

Энергетический модуль состоит из парового котла и котельно-вспомогательного оборудования. Котёл (парогенератор) может быть как барабанным, так и прямоточного типа. Прямоточный котёл должен постоянно работать в режиме оптимальной мощности, а пар, который не используется в настоящий момент, должен уходить в конденсатор (теплообменник). Перегрев пара является желательным условием, но отнюдь не обязательным. В качестве энергетического модуля может использоваться любая действующая котельная.

Силовой модуль состоит из ППМ и соединённого с ней электрогенератора. Следует отметить, что при необходимости изменения соотношения получаемых от паровой машины тепловой и электрической энергий эта машина должна быть многоцилиндровой. В этом случае возможны три варианта работы такой машины:

1. При работе в режиме однократного расширения во все цилиндры подаётся пар из подводящей магистрали, после расширения в цилиндрах он отводится для дальнейшего использования.

2. В режиме двойного расширения пар из подводящей магистрали подаётся в меньшую часть цилиндров, и из них расширившийся пар вытесняется в ресивер. В остальные цилиндры пар подаётся из этого ресивера и срабатывается до атмосферного давления. В этом режиме может быть получено наибольшее количество механической или электрической энергии.

3. В режиме с промежуточным отбором пара в часть цилиндров, например, в половину, подаётся пар из подводящей магистрали, из них расширившийся пар вытесняется в ресивер. Часть пара из ресивера идёт на технологические нужды, а остальной подаётся в цилиндры второй ступени.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Подогреватель двигателя 220в какой выбрать

Изменение режима работы машины не требует никаких её регулировок, необходимы просто манипуляции вентилями, подключающими цилиндры к различным магистралям.

Расчёты доказывают, что, если к одинаковым котлам малой мощности присоединить силовые модули, один с паровой турбиной, другой с ППМ, то от силового модуля с ППМ можно получить большее количество механической/электрической энергии и по меньшей стоимости, чем от силового модуля с паровой турбиной.

Для изготовления ППМ можно использовать основные узлы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) (рис. 2-4).

Рис. 2. Машина 2004 г. на базе двигателя Д6 (6Ч15/18), мощность 100 кВт:
выпуск пара через стандартные клапаны, впуск пара через двухседельные клапаны (г. Бийск).

Рис. 3. Машина 2011 г. на базе двигателя Д6, мощность 100 кВт:
впуск и выпуск пара через золотники с гидравлическим приводом.

Далее в табл. 2 представлены данные о мощности и расходе пара для ППМ однократного расширения, которые могут быть изготовлены на базе шести- или восьмицилиндровых рядных ДВС, выпускающихся в России. Взяты именно рядные ДВС, поскольку они позволяют изготовить машины с горизонтальным расположением цилиндров. Расчёты проведены для машин различного объёма при трёх значениях величины давления пара.

Таблица 2. Характеристики ППМ на базе двигателей внутреннего сгорания.

Размерность двигателяи производитель Объем двигателя, л Мощность машины, кВтпри давлении пара, МПа Расход пара, кг/часпри давлении пара, МПа
1,2 2,2 3,6 1,2 2,2 3,6
1 4-15/20,5 ЧТЗ 14,45 66 159 318 790 1800 2460
2

Источник: https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=3340

STEAM ENGINE 21 столетия. ПАРОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ СВОИМИ РУКАМИ

06.01.2020

Для кого эта статья? Что это за «мы» — люди, которые в 21 столетии, в цифровую эпоху, в период высочайших компьютерных технологий, строят паровую машину и радуются, когда всё кипит, вращается и пыхтит?

Честно говоря я, как и многие из вас, часто слышал вопрос: «ЗАЧЕМ ТЫ ЭТО ДЕЛАЕШЬ?» и вразумительного ответа дать не мог. В голову приходят надуманные идеи: сделать модель паровоза без электричества; сделать паровой генератор и заряжать телефон без розетки; создать станок, работающий от котла; «вытаскивать» полезную работу от сгорания дров в печи И т.д. и т.п. Но мы-то с вами понимаем, что все эти ответы – чушь несусветная.

Генератор тока? Тогда, собирайте на ДВЗ! Всегда ведь можно купить 125 кубовый движок китайского мопеда Дельта и вырабатывать реальных 12 Вольт, от которых десяток галогенок стабильно будет светить ярким светом, а небольшой аккумулятор ёмкостью 7 Ач сможет отлично заряжаться.

Для создания паровой машины мощностью в 1 лошадиную силу нам потребуется столько усилий приложить, столько сложностей преодолеть, что игра не стоит свеч 

Или стоит? 

Ответ на этот тупиковый вопрос: «Зачем мы собираем паровой двигатель?» я обнаружил случайно в сети. Мужчина, который очень успешно превратил ржавый двигатель Москвича в отличную паровую машину, дал очень простой ответ: «А рыбу зачем ловят? А пьянствуют зачем?» 

Jeep Wrangler с паровым двигателем. Низкая мощность 130 л.с. и бешенный крутящий момент 3390 Нм.

Да, действительно, удовольствие от строительства сложных систем сложно сравнить с чем-либо. Инженерное творчество – особая деятельность, которую сложно сравнить с какой-либо другой. Моделирование – настоящая творческая работа и когда ваш двигатель начнет работать, вы можете считать себя успешным мастером, который прошел целый путь, повторив достижения великих ученых, найдя что-то для себя и пройдя огромный этап истории машиностроения лично.

Применить паровой двигатель действительно можно. Да, он вырабатывает электрический ток; да, его можно установить в модель паровоза или машинки; да, из него можно сделать паровой автомобиль, мотоцикл или катер, который будет ездить на дровах и угле.

Какие моторы мы будем строить в этой статье и что нам для этого понадобится?

Как и все мастера-паровики, я искал много материала и не всем написанным был доволен. Много сумбурного в Интернете, много необъяснённого на просторах . Поэтому и было решено: напишу брошюру, новый материал, в котором соберу всё, что касается моего (и не только моего) опыта. Расскажу те подводные камни, на которые суждено наткнуться каждому, вскрою все тайны и создам настоящий паровой контент!

О каких машинах пойдёт речь и почему только о них? Двигатели внутреннего сгорания меня на данный момент не интересуют: ни двухтактные, ни четырёхтактные, никакие. Причина: бензин, керосин или спирт – т.е. все виды топлива, которые должны сгорать от электрической искры. Запомним: НИКАКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА НЕТ! Всё наше моделирование ограничивается концом 17-ого – началом 18 столетия. Мы можем ВЫРАБАТЫВАТЬ электричество, но ни в коем случае не потреблять.

Уголь превращается в движение

Что у нас есть из ресурсов? Собственно то, что даровано матушкой-природой в изобилии: вода, воздух и дерево. Вода пусть кипит, дерево пусть горит, воздух пусть расширяется или сжимается. Это должно нам принести мощность, крутящий момент и КПД.

Что у нас есть из инструментов? Изначально, когда я только загорелся этой идеей, я понял, что без паяльника, токарного станка, сварочного аппарата, тисков, сверлильного станка и множества разных трубок, уголков и пластин будет тяжело. Однако, пришлось выкручиваться. И получилось! Некоторые модели паровых машин оказались очень и очень производительными, для них не потребовались ни токарные, ни сверлильные, ни фрезерные работы.

Какие машины мы будем собирать? Тепловые и паровые, высокотемпературные и низкотемпературные. Поясню подробнее.

Существуют, так называемые, двигатели Стирлинга – они работают без водяного пара, полезную работу совершает воздух, расширяясь под действием высокой температуры и сжимаясь при охлаждении. Их всегда ставят отдельно от паровых машин, хотя, на самом деле, между ними много общего. Существуют стирлинговые моторы альфа, бета и гамма – типа.

Их коэффициент полезного действия намного выше паровых систем, однако мощность ниже. Очень многие не углубляются в проектирование паровых двигателей, им достаточно тепловых стирлингов. Мы будем рассматривать низкотемпературные машинки и высокотемпературные.

Если последние приводятся в движение пламенем от свечи или спиртовки, то первые успешно запускаются даже от стакана с горячим чаем или теплом ладони.

Что касается паровых машин, то мы рассмотрим множество видов, каждый из которых мне посчастливилось строить и испытывать. Мы рассмотрим простые свечные моторы, в которых вообще нет ни поршней, ни цилиндров, рассмотрим золотниковые двигатели (с треугольником тяги и без него) – такие, какие используются в паровозах. Также мы рассмотрим самый простой и продуктивный с точки зрения моделирования паровой двигатель – машину с качающимся цилиндром. 

Особое внимание я решил уделить инструментам и материалам, которые могут потребоваться, а также финансам, которые понадобятся нам для постройки. Моя задача – сделать всё малой кровью, но аккуратно и очень точно.

Двигатель Ньюкомена: начало паровой эры

Паровой двигатель — это машина, которая преобразует тепловую энергию пара в механическую энергию посредством поршня, движущегося в цилиндре. По сути, паровую машину можно считать конвертером тепловой энергии в механическую. 

Как двигатель внешнего сгорания (поскольку он сжигает свое топливо вне двигателя) паровой двигатель пропускает свой пар в цилиндр, где пар затем толкает поршень вперед и назад. Именно с этим движением поршня двигатель может выполнять механическую работу.

Паровой двигатель был главным источником энергии промышленной революции (которая началась в Англии в XVIII веке) и доминировал в промышленности и транспорте в течение 150 лет.

Он по-прежнему полезен сегодня в решении многих задач, во многих развивающихся странах.

Да, вам не послышалось! Паровые машины и нынче массово используются в Англии, Германии, Франции. Что касается стран со слабой экономикой, то паровая тяга в буквальном смысле слова обслуживает сельское хозяйство.

Самые ранние известные паровые машины были новинками, созданными греческим инженером и математиком Героном (Heron) из Александрии (ок. 10-70), жившим в первом веке нашей эры. Его самое знаменитое изобретение называлось аэлиопилом. Это изобретение представляло собой небольшой полый шар, к которому были прикреплены две изогнутые трубки. Сфера была прикреплена к котлу, который производил пар.

Когда пар выходил из полых трубок сферы, сама сфера начинала вращаться. Герон и несколько других греков разработали множество других паровых устройств, таких как паровой орган и автоматические двери, но всегда в контексте игр и развлечений, казалось бы, без всякого интереса к использованию пара в практическом плане.

Тем не менее, их работа установила принцип паровой силы, и их игривые устройства были реальной демонстрацией преобразования паровой силы в какой-то вид движения.

Изучая историю Древнего Рима я заметил, что многие технические достижения наших древних предков почти вплотную подходили к созданию паровой машины: создавались насосы ля пожарников, паровые игрушки для музыки Ещё немного и паровой трактор мог выйти на дороги Рима. 

Хотя греки установили принцип паровой энергии, он был проигнорирован в течение более чем 1500 лет до конца 1600-х годов в Европе. В течение этого длительного периода основными источниками энергии были сначала мускульная сила человека или тягловые животные, а затем энергия ветра и воды. Ветряные мельницы и водяные колеса были вполне пригодны для медленных, повторяющихся работ, таких как измельчение кукурузы, в которых перебои в подаче энергии не имели большого значения. 

Источник: https://3drive.ru/articles/engine/steam-engine-21-stoletiya-parovye-dvigateli-svoimi-rukami

Как работает паровой двигатель — Авто-мастер

06.01.2020

Для кого эта статья? Что это за «мы» — люди, которые в 21 столетии, в цифровую эпоху, в период высочайших компьютерных технологий, строят паровую машину и радуются, когда всё кипит, вращается и пыхтит?

Честно говоря я, как и многие из вас, часто слышал вопрос: «ЗАЧЕМ ТЫ ЭТО ДЕЛАЕШЬ?» и вразумительного ответа дать не мог. В голову приходят надуманные идеи: сделать модель паровоза без электричества; сделать паровой генератор и заряжать телефон без розетки; создать станок, работающий от котла; «вытаскивать» полезную работу от сгорания дров в печи И т.д. и т.п. Но мы-то с вами понимаем, что все эти ответы – чушь несусветная.

Генератор тока? Тогда, собирайте на ДВЗ! Всегда ведь можно купить 125 кубовый движок китайского мопеда Дельта и вырабатывать реальных 12 Вольт, от которых десяток галогенок стабильно будет светить ярким светом, а небольшой аккумулятор ёмкостью 7 Ач сможет отлично заряжаться.

Для создания паровой машины мощностью в 1 лошадиную силу нам потребуется столько усилий приложить, столько сложностей преодолеть, что игра не стоит свеч 

Или стоит? 

Ответ на этот тупиковый вопрос: «Зачем мы собираем паровой двигатель?» я обнаружил случайно в сети. Мужчина, который очень успешно превратил ржавый двигатель Москвича в отличную паровую машину, дал очень простой ответ: «А рыбу зачем ловят? А пьянствуют зачем?» 

Jeep Wrangler с паровым двигателем. Низкая мощность 130 л.с. и бешенный крутящий момент 3390 Нм.

Да, действительно, удовольствие от строительства сложных систем сложно сравнить с чем-либо. Инженерное творчество – особая деятельность, которую сложно сравнить с какой-либо другой. Моделирование – настоящая творческая работа и когда ваш двигатель начнет работать, вы можете считать себя успешным мастером, который прошел целый путь, повторив достижения великих ученых, найдя что-то для себя и пройдя огромный этап истории машиностроения лично.

Применить паровой двигатель действительно можно. Да, он вырабатывает электрический ток; да, его можно установить в модель паровоза или машинки; да, из него можно сделать паровой автомобиль, мотоцикл или катер, который будет ездить на дровах и угле.

Когда автомобиль будет иметь паровой двигатель?

Так сложилось, что даже люди с техническим образованием мало что знают об этом устройстве. Сегодня мы и восполним этот пробел, вспомним, как устроен паровой двигатель, его принцип действия. Его преимущества, недостатки и применении в современных условиях. И немного о истории изобретения.

Паровая машина кардинально изменила картину мира, произвела революцию в промышленности, на транспорте, дала импульс для новых открытий. Она служила универсальным двигателем на протяжении XIX века, и даже с появлением механизмов, требующих высоких скоростей, не канула в лету. Вместо тихоходной паровой машины ученые разработали быстроходную турбину с одним из самых высоких к.п.д.

История изобретения парового двигателя

Упоминание о первых паровых машинах датировано первым столетием нашей эры. Устройство, описано Героном Александрийским ‒ пар выходил из сопл, закреплённых на шаре, и приводил в движение двигатель.

Правда, настоящая паровая турбина появилась в Египте в 16 веке. Ее изобрел араб Таги-аль-Диноме.

Подобную машину построил 1629 году итальянский инженер Джованни Бранка. То есть, как только в обществе наступило экономическое благополучие и возникла необходимость в данном механизме, его тот час же изобрели.

В конце 17 века были созданы ещё две модели: в Испании двигатель сконструировал Аянс де Бомонт, а в Англии Эдвард Сомерсет в 1663 году установил паровую установку для закачки воды в Большую башню замка Реглан. Но все проекты быстро сворачивались и забывались. Тогда, как впрочем, и сейчас все новое не воспринималось большинством, и деньги на разработку никто давать не решался.

Паровой котёл создал француз Дени Папен. Он же изобрёл и предохранительный клапан для стравливания избыточного давления. Дело в том, что высокое давление, создаваемое паром, приводило к частым взрывам.

Кстати, в то же время появилось и расхожее выражение: «выпустить пар», которое означало ‒ успокоить нервы, пошумев на окружающих, без сноса собственного котелка и без жертв среди мирного населения.

Но на этом история паровых двигателей не прервалась. Англичанин Томас Ньюкомен в 1712 году сделал шахтный насос для подачи воды на верх. Двигатель Ньюкомена стал пользоваться спросом, с его массового выпуска началась английская промышленная революция.

В России первую паровую машину в 1763 году спроектировал И.И.Ползунов. С ее помощью приводились в действие воздуходувные меха на заводах.

А француз Николас-Йозеф Куньо шесть лет спустя сконструировал первую паровую телегу. Она приводила в движение сельскохозяйственные механизмы.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Опорный подшипник приора какой лучше

А в 1788 году Джон Фитч построил пароход, который вмещал 30 человек, и шел со скоростью до 12 километров в час.

В 1804 году на металлургическом заводе в Южном Уэльсе был испытан первый железнодорожный паровой поезд, его построил Ричард Тревитик.

Как устроен паровой двигатель. Принцип действия

Для работы паровой машины потребуется паровой котёл. Поступающий из него пар, расширяется и воздействует на поршень или же на лопатки паротурбины, затем их движение передаётся на другие механические части устройства.

Как устроен паровой двигатель показано на иллюстрации

Движение поршня через шток, ползун, шатун и кривошип передаётся на главный вал, который несет маховик, необходимый для снижения неравномерности вращения.

Эксцентрик, находящийся на главном валу, через эксцентриковую тягу воздействует на золотник, который управляет впуском пара в цилиндре. Пар из цилиндра выбрасывается в атмосферу или направляется в конденсатор.

Чтобы поддерживать постоянное число оборотов вала, при изменении нагрузки, на паровых машинах устанавливают центробежный регулятор, он автоматически изменяет сечение прохода пара, направляемого в паровую машину (при дроссельном регулировании) или момент отсечки наполнения (при количественном регулировании).

Поршень создает в цилиндре парового двигателя одну (две) полости переменного объёма, в них и происходят процессы сжатия и расширения.

Преимущества и недостатки

Основное преимущество паровой машины, как двигателя внешнего сгорания, отделение котла от самой машины. Это дает возможность использовать что угодно в качестве топлива хоть хворост, хоть урановое топливо, что выгодно отличает ее от двигателя внутреннего сгорания ‒ там для каждого типа требуется определённый вид горючего.

Заметнее всего это преимущество в случае с ядерным реактором, который не может производить механическую энергию, а вырабатывает лишь тепло, которое используют для получения пара, вращающего паровые турбины.

В двигателях внешнего сгорания можно использовать и другие источники тепла, например, энергию солнца или энергию разности температур океана на разной глубине.

Интересный факт, паровой локомотив хорошо работает на больших высотах, при чем эффективность двигателя не падает, а, наоборот, растет благодаря низкому атмосферному давлению.

Паровозы и сегодня используют в горной местности Латинской Америки и Китая, при том, что в равнинных районах они давно заменены на более современные типы локомотивов.

Даже в Швейцарии и в Австрии в ходу усовершенствованные тепловозы, работающие на сухом паре. Их разработали на основе модели SLM производства 1930 года. В конструкцию внесли ряд изменений: использовали роликовые подшипники, современную теплоизоляцию, новые виды топлива, специальные паропроводы и ряд других новшеств.

Благодаря этому потребление топлива уменьшилось на 60 процентов, а вес стал ниже, чем у дизельных и электрических аналогов, что актуально для железных дорог, проходящих в горной местности.

Среди других положительных качеств парового двигателя:

  • высокая надёжность;
  • возможность эксплуатации при значительных колебаниях нагрузки;
  • допустимость продолжительных перегрузок;
  • долговечность;
  • низкие расходы на эксплуатацию;
  • простота в обслуживании.

К недостаткам можно отнести:

Применение в настоящее время

Сегодня паровые машины нашли широкое применение в виде паровых турбин, которые работают как приводы электрогенераторов.

Паровая турбина состоит из вращающихся дисков, которые закреплены на одной оси. Этот узел называется ротором. Также есть статор ‒ его неподвижные диски чередуются с дисками ротора. На дисках ротора размещены лопатки, при попадании на них пара, механизм приходит в движение.

Аналогичные лопатки, только расположенные под противоположным углом, есть и на дисках статора. Они служат для перенаправления струи пара на следующий диск ротора.

Турбина преобразует энергию пара во вращательное движение без каких-либо дополнительных механизмов. То есть преобразование возвратно-поступательного хода во вращательное движение делать не нужно.

Также у турбин меньшие размеры нежели у возвратно-поступательных машин, и они отличаются постоянным усилием на выходном валу. Ещё один плюс ‒ простая конструкция, а значит придётся меньше тратить средств на эксплуатацию.

Сфера использования паровых турбин ‒ производство электроэнергии. Более 85 процентов электрической энергии вырабатывают именно паровые турбины. Также их используют как судовые двигатели, в частности на подводных лодках и атомоходах.

Теперь вы знаете, как устроен паровой двигатель, что паровая машина, изобретённая ещё в первом столетии нашей эры, вовсе не анахронизм, а современное высокотехнологичное устройство, благодаря которому жизнь многих людей стала комфортнее.

Перспективы применения паровых машин на автомобилях имеют пока туманные очертания, но творческая мысль изобретателя не имеет границ и я с полной уверенностью могу предположить, что скоро появятся двигатели с элементами парового носителя

Подписывайтесь на наш блог, чтобы узнать много нового и интересного. Поделитесь этой информацией с друзьями в социальных сетях ‒ пусть они повысят свой технический уровень, ну и вам будет приятно иметь умных друзей.

Источник: https://auto-ru.ru/parovoi-dvigatel.html

Современные паровые двигатели

Современный мир заставляет многих изобретателей снова возвращаться к идее применения паровой установки в средствах, предназначенных для перемещения. В машинах есть возможность использовать несколько вариантов силовых агрегатов, работающих на пару.

:

Поршневой мотор

Современные паровые двигатели можно распределить на несколько групп:

  • с парогенераторным устройством прямоточного типа и обогревом факелом;
  • с образованием пара внутри цилиндров при факельном подогреве;
  • с аккумуляторными батареями теплового типа;
  • комбинированного вида.

Конструктивно установка включает в себя:

  • пусковое устройство;
  • силовой блок двухцилиндровый;
  • парогенератор в специальном контейнере, снабженный змеевиком.

Принцип работы

Процесс происходит следующим образом. После включения зажигания начинает поступать питание от аккумуляторной электробатареи трех двигателей. От первого в работу приводится воздуходувка, прокачивающая воздушные массы по радиатору и передающая их по воздушным каналам в смесительное устройство с горелкой.

Одновременно с этим очередной электромотор активирует насос перекачки топлива, подающий конденсатные массы из бачка по змеевидному устройству подогревательного элемента в корпусную часть отделителя воды и подогреватель, находящийся в экономайзере, в паровой генератор.

До начала запуска пару нет возможности пройти к цилиндрам, так как путь ему перекрывают клапан дросселя или золотник, которые приводятся в управление кулисной механикой.

Поворачивая ручки в сторону, необходимую для передвижения, и приоткрывая клапан, механик приводит в работу паровой механизм.

Отработанные пары по единому коллектору поступают на распределительный кран, в котором разделяются на пару неодинаковых долей. Меньшая по объему часть попадает в сопло смесительной горелки, перемешивается с воздушной массой, воспламеняется от свечи. Появившееся пламя начинает подогревать контейнер. После этого продукт сгорания переходит в водоотделитель, происходит конденсирование влаги, стекающей в специальный бак для воды. Оставшийся газ уходит наружу.

Вторая часть пара, большая по объему, по крану-распределителю переходит в турбину, приводящую во вращение роторное устройство электрического генератора. Далее пары проходят в сопловую часть конденсатора, потом – в радиатор, в котором охлаждаются, передавая тепловую энергию воздуху, и попадают в водяную емкость.

Правила эксплуатации автомобилей с паровым двигателем

Паровая установка может напрямую соединяться с приводным устройством трансмиссии машины, и с началом ее работы машина приходит в движение. Но с целью повышения кпд специалисты рекомендуют использовать механику сцепления. Это удобно при буксировочных работах и разных проверочных действиях.

В процессе движения механик, учитывая обстановку, может изменить скорость, манипулируя мощностью парового поршня. Это можно выполнить, дросселируя пар клапаном, или изменять подачу пара кулисным устройством. На практике лучше использовать первый вариант, так как действия напоминают работу педалью газа, но более экономичный способ – задействование кулисного механизма.

Для непродолжительных остановок водитель притормаживает и кулисой останавливает работу агрегата. Для длительной стоянки отключается электрическая схема, обесточивающая воздуходувку и топливный насос.

Преимущества машины

Аппарат отличается способностью работать практически без ограничений, возможны перегрузки, имеется большой диапазон регулировки мощностных показателей. Следует добавить, что во время любой остановки паровой двигатель перестает работать, чего нельзя сказать про мотор.

В конструкции нет необходимости устанавливать коробку переключения скоростей, страртерное устройство, фильтр для очистки воздуха, карбюратор, турбонаддув. Кроме этого, система зажигания в упрощенном варианте, свеча только одна.

В завершении можно добавить, что производство таких машин и их эксплуатация будут обходиться дешевле, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания, так как топливо будет недорогим, материалы, применяемые в производстве – самыми дешевыми.

  • Симптомы забитого катализатора
  • Восстановление ПТС при утере

Источник: https://ladamaster.com/sovremennye-parovye-dvigateli

Railcraft/Любительский паровой двигатель

Материал из Minecraft Wiki

Любительский паровой двигатель — это альтернатива двигателю Стирлинга из BuildCraft, который, в отличие от коммерческого и промышленного паровых двигателей, может сам генерировать пар.

Крафт[править | править код]

ИнгредиентыПроцесс
Кусочек золота +Стекло +Золотая шестерня +Поршень

Использование[править | править код]

Двигатель вырабатывает энергию нужную для таких устройств модификации, как дробитель и прокатный стан. Также его можно использовать для работы механизмов из модификации BuildCraft.

Он включается и выключается, как и другие двигатели, сигналом красной пыли.

Для выработки пара ему требуется твердое топливо (коксовый уголь, уголь, древесина, доски или другое топливо, всё что горит в печи), а также вода. Одного ведра воды двигателю хватает на 17 минут (20 000 тактов). На образование пара двигатель тратит немного вырабатываемой энергии, поэтому выходное напряжение будет 16 RF/t. Или же, можно заставить его работать подавая уже готовый пар, тогда топливо и вода не нужны. В таком случае, он будет генерировать 20 RF/t.

Пар начинает генерироваться при нагреве в 100 градусов. Максимальная температура, которую корпус двигателя выдерживает, 500 градусов.

У двигателя есть внутренний запас энергии, от количества накопленной энергии зависит цвет двигателя и скорость работы.

Интерфейс[править | править код]

  • 1 — внутренний паровой котел. Показывает количество пара.
  • 2 — здесь показывается текущая температура парового котла.
  • 3 — слот для топлива. Цифры ниже это скорость генерации внутренней энергии.
  • 4 — аккумулятор. Показывает накопленную внутреннюю энергию.
  • 5 — резервуар для воды. Максимальная вместимость 8 вёдер.
  • 6 — слот для ёмкостей с водой.
  • 7 — сюда перемещаются пустые вёдра (другие ёмкости тоже оставляют тары).

Дополнительно[править | править код]

  • В версии 6.5.0.0 мощность двигателя при самостоятельной работе была увеличена с 1 Мдж/такт до 1,6 Мдж/такт.
  • С версии 7.0.0.0 двигатель при избытке энергии больше не взрывается, а просто прекращает работать, независимо от того включен он или нет. Он просто сбрасывает энергию и остается красным.
  • Ведро лавы вырабатывает меньше энергии, чем уголь (19 000 RF vs. 22 500 RF), возможно, ошибка(проверено в Railcraft 9.8.0.0), поэтому выгоднее использовать ДВС из BuildCraft, Магматический Двигатель из Thermal Expansion или Двигатель Стирлинга из EnderIO (последний с восьмислойным конденсатором вырабатывает около 1 000 000 RF).

Railcraft

Источник: https://minecraft-ru.gamepedia.com/Railcraft/%D0%9B%D1%8E%D0%B1%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C

Компаундный двигатель

Владимир ЕгоровИсточник: icarbio.ru 18657 3 Компаундный двигатель (от англ. compound – составной) – тепловой двигатель, где расширение рабочего тела (газов, образовавшихся в результате сгорания топлива, или пара) происходит многократно.

Принцип работы: данный двигатель имеет два (или более) рабочих цилиндра разного диаметра.

В случае паровой компаунд-машины (синоним парового компаундного двигателя) свежий пар из котла подается в меньший цилиндр высокого давления. Если же речь идет о поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС), то рабочее тело ¬– продукты сгорания топлива – образуется непосредственно в цилиндре. Отработав там (первое расширение), рабочее тело переходит в больший цилиндр низкого давления, где совершает второе расширение.

При такой схеме работы полнее используется энергия рабочего тела и, соответственно, повышается КПД двигателя.

Как правило, под компаундным подразумевают поршневой двигатель, однако существует вариант, где для утилизации остаточной энергии отработавших газов используется турбина. Такой двигатель называют турбокомпаундным.

Компаундный паровой двигатель

Упрощённая схема паровой компаунд-машины тройного расширения:
Пар высокого давления (красный цвет) от котла проходит через двигатель, выходя в конденсатор при низком давлении (голубой цвет).

Большим минусом компаунд-машины, который выявило применение на паровозах, является невозможность трогания, если поршень в цилиндре высокого давления остановился в мертвой точке.

Чтобы преодолеть этот недостаток паровозы с компаундной паровой машиной получили сложные приборы трогания, подающие кратковременно свежий пар сразу в два цилиндра.

На паровозах использовалось несколько вариантов компаундов:

  • цилиндры высокого и низкого давления располагаются параллельно один под другим снаружи рамы и работают на общий ползун. Данную схему имели паровозы американской постройки серий «B» и «X»;
  • цилиндры располагаются последовательно на общем длинном штоке (тандем-машина). По такой схеме строились российские паровозы серий «Р» и «П»;
  • Система де Глена — дополнительные цилиндры располагаются внутри рамы и работают на коленчатую ось. По данной схеме выпускались паровозы серии «У», а также опытный чехословацкий паровоз «18-01». В поздних сериях паровозов компаунд-машины не применялись из-за присущих им недостатков, добиваясь экономичности за счет перегрева пара.

Существенный вклад в изучение и применение паровой компаунд-машины на паровозах внёс российский инженер Александр Парфеньевич Бородин.

Компаундный двигатель внутреннего сгорания

Компаундный пятитактный двигатель внутреннего сгорания «Ilmor Engineering»

Однако возможность использования компаундного двигателя не ограничивается только паровозами. Так выставке «Engine EXPO 2009» британская фирма «Ilmor Engineering» показала публике образец пятитактного ДВС, который можно применить на автомобиле.

Герхард Шмитц, автор идеи, использовал в одном моторе четырех- и двухтактную схему. Три цилиндра 5-тактного двигателя внутреннего сгорания имеют разный внутренний диаметр. Меньшие (высокого давления) – первый и третий – работают по обычному четырехтактному циклу.

Средний (низкого давления) использует остаточное расширение отработавших газов из меньших цилиндров в двухтактном режиме.

Как работает компаундный ДВС: в течение первых трех тактов смесь, как в обычном четырёхтактном ДВС, всасывается, сжимается и совершает рабочий ход в малых цилиндрах. Во время 4-го такта отработавшие газы перемещаются из малых цилиндров в больший и сжимаются. Остаточное расширение газов в большем цилиндре обусловливает пятый, рабочий такт.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ваш автомастер