5-ТЕ ОСНОВНИ ТИПА ПАРНИ ДВИГАТЕЛИ - ТЕХНОЛОГИЯ - 2025

Различните видове парни двигатели са претърпели много промени в историята и технологиите непрекъснато им позволяват да се развиват по забележителен начин.

По същество парните двигатели са двигатели с външно горене, които превръщат топлинната енергия на водната пара в механична енергия. Те са били използвани за захранване на помпи, локомотиви, кораби и трактори, като по това време са от съществено значение за индустриалната революция. В момента те се използват за генериране на електрическа енергия с помощта на парни турбини.

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

Първият парен двигател е създаден от Ирон от Александрия през I век и се е казвал Еопила. Състои се от куха сфера, свързана с котел, към който са прикрепени две извити тръби. Сферата се напълни с вода, която се вари, което доведе до изхвърляне на парата през тръбите с висока скорост, което кара топката да се върти.

Въпреки че eolipila няма практическа цел, тя несъмнено представлява първата реализация на пара като източник на задвижване.

Еолипиец на чаплата

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

Основни видове парни двигатели

1- Бутални машини

Машините с бутало използват пара под налягане. Чрез двойно действащи бутала парата под налягане влиза последователно от всяка страна, докато от другата се освобождава или изпраща в кондензатор.

Енергията се абсорбира от плъзгаща се лента, запечатана срещу изтичане на пара. Този прът от своя страна задвижва свързващ прът, свързан с манивела, за да преобразува възвратно-постъпателното движение във въртеливо движение.

В допълнение, друг манивел се използва за задвижване на клапана на предавката, обикновено чрез механизъм, който позволява обръщане на въртеливото движение.

При използване на двойка бутала с двойно действащо действие, напредването на коляното се измества под ъгъл от 90 градуса. Това гарантира, че моторът винаги ще работи, независимо в каква позиция се намира крана.

2- Мотори с множество разширения

Друг вид парна машина използва няколко цилиндъра с едно действие, които прогресивно се увеличават в диаметър и движение. Парата с високо налягане от котела се използва за задвижване на първото бутало с по-малък диаметър надолу.

При движението нагоре частично разширената пара се задвижва във втори цилиндър, който започва своето движение надолу. Това генерира допълнително разширение на относително високото налягане, освободено в първата камера.

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

Развитието на този тип двигатели беше важно за използването му в парни кораби, тъй като кондензаторът, когато възстановява малко от мощността, отново преобразува парата във вода за повторната й употреба в котела.

Наземните парни двигатели биха могли да изтощават голяма част от парата си и да се пълнят от кула за прясна вода, но в морето това не беше възможно.

Преди и по време на Втората световна война, разширителният двигател се е използвал в морски превозни средства, които не е трябвало да се движат с висока скорост. Когато обаче беше необходима повече скорост, тя беше заменена от парната турбина.

3- Двигател с еднопоток или равномерен поток

Друг вид бутална машина е еднопоточният или равномерният двигател на потока. Този тип двигатели използват пара, която тече само в една посока във всяка половина на цилиндъра.

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

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

При двигателите с едно потока входът на пара обикновено се контролира от попетни клапани (които функционират подобно на тези, използвани в двигателите с вътрешно горене), които се задействат от разпределителен вал.

Входните клапани се отварят за допускане на пара, когато се достигне минимален обем на разширение в началото на движение.

В конкретен момент на завъртане на манивелата парата навлиза и входът на капачката се затваря, което позволява непрекъснатото разширяване на парата, задействайки буталото.

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

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

4- Парни турбини

Паротурбините с висока мощност използват серия въртящи се дискове, които съдържат един вид витла тип витла по външния им край. Тези подвижни дискове или ротори се редуват със стационарни пръстени или статори, прикрепени към конструкцията на турбината за пренасочване на потока на пара.

Поради високата скорост на работа, такива турбини обикновено се свързват към редуктор, за да задвижват друг механизъм, като кораб на витлото.

Парните турбини са по-издръжливи и изискват по-малко поддръжка от буталните машини. Те също произвеждат по-плавни ротационни сили на изходния си вал, което допринася за по-ниски изисквания за поддръжка и по-малко износване.

Основното използване на парните турбини е в станции за производство на електроенергия, където тяхната висока скорост на работа е предимство и относителният им обем не е недостатък.

Те се използват и в морски приложения, захранващи големи кораби и подводници. На практика всички атомни електроцентрали генерират електричество чрез загряване на вода и захранване на парни турбини.

5- двигателни двигатели

Има подводен задвижващ двигател, който използва пара под високо налягане, за да изтегля вода през вход отпред и да го изхвърля с висока скорост отзад.

Когато парата се кондензира върху водата, тя създава ударна вълна, която изтласква водата отзад.

За да подобри ефективността на двигателя, двигателят извежда въздух през отдушник пред парна струя, което създава въздушни мехурчета и променя начина, по който парата се смесва с водата.

Препратки

1. Маршал Мозък (2017). „Как работят парови двигатели“. Произведено на 14 юни 2017 г. в science.howstuffworks.com.
2. Нова световна енциклопедия (2015). "Парен двигател". Произведено на 14 юни 2017 г. в newworldencyclopedia.org.
3. SOS деца (2008-2009). "Парен двигател". Проверено на 14 юни 2017 г. в cs.mcgill.ca.
4. Woodford, Chris (2017). "Парни двигатели". Произведено на 14 юни 2017 г. на обяснителен продукт.com.