5 vrst glavnih parnih strojev

Različne vrste parnih strojev skozi zgodovino so se spremenile številne spremembe in nenehno tehnologija omogoča, da se razvijajo na izjemen način.

V bistvu gre za motorje z zunanjim zgorevanjem, ki pretvarjajo toplotno energijo vodne pare v mehansko energijo.

Uporabljeni so bili za pogon črpalk, lokomotiv, ladij in traktorjev, ki so bili takrat bistveni za industrijsko revolucijo. Trenutno se uporabljajo za proizvodnjo električne energije s parnimi turbinami.

Parni stroj je sestavljen iz kotla, ki se uporablja za kuhanje vode in proizvaja paro. Para razširi in potisne bat ali turbino, katere gibanje opravlja delo pri obračanju koles ali vožnji drugih strojev.

Prvi parni stroj je zasnoval čaplje Aleksandrijski v prvem stoletju in se je imenoval eolipil.

Sestavljena je iz votle krogle, ki je bila priključena na kotel, na katerega sta bili pritrjeni dve ukrivljeni cevi. Krogla je bila napolnjena z vodo, ki je vrela, kar je povzročilo, da se je para izločila iz cevi pri visoki hitrosti in vrnila žogo..

Čeprav eolipil ni imel praktičnega namena, je nedvomno prva izvedba pare kot vira pogona..

Vendar pa je večino sistemov, ki uporabljajo paro, mogoče razdeliti na dva tipa: batne stroje in parne turbine. 

Glavni tipi parnih strojev

1 - Kroglični stroji

Klipni stroji uporabljajo paro pod pritiskom. S pomočjo batov z dvojnim delovanjem para pod tlakom vstopa izmenično na vsaki strani, medtem ko se na drugi strani sprosti ali pošlje v kondenzator.

Energijo absorbira zapečatena drsna palica ob iztekanju pare. Ta palica, nato pa poganja povezovalno palico, ki je povezana z ročico, da pretvori krožno gibanje v rotacijsko gibanje..

Poleg tega se uporablja še ena ročica za pogon zobniškega prenosnika, običajno prek mehanizma, ki omogoča obračanje rotacijskega gibanja.

Če uporabljate dvojni bat, se premik ročice premakne za 90 stopinj. To zagotavlja, da bo motor vedno deloval, ne glede na položaj, v katerem je ročica.

2. Večkratni raztezni motorji

Druga vrsta parnega stroja uporablja več valjev z enojnim delovanjem, ki povečujejo njegov premer in postopno gibanje.

Visokotlačna para iz kotla se uporablja za pogon prvega bata manjšega premera navzdol.

Pri gibanju navzgor se delno razširjena para poganja v drugi valj, ki se začne gibati navzdol.

To povzroči dodatno povečanje relativno visokega tlaka, ki se sprošča v prvi komori.

Tudi vmesna komora se izprazni v zadnjo komoro, ki se nato spusti v kondenzator. Modifikacija tega tipa motorja vključuje dva manjša bata v zadnji komori.

Razvoj te vrste motorja je bil pomemben za njegovo uporabo v parnih posodah, saj je kondenzator pri rekuperaciji malo energije pretvoril paro nazaj v vodo za ponovno uporabo v kotlu..

Zemeljski parni stroji bi lahko izčrpali veliko pare in se napolnili s sladkovodnim stolpom, vendar v morju to ni bilo mogoče.

Pred in med drugo svetovno vojno je bil ekspanzijski motor uporabljen v pomorskih vozilih, ki niso potrebovali velike hitrosti. Vendar, ko je bila potrebna večja hitrost, jo je zamenjala parna turbina.

3. Enotni motor Uniflow

Še ena vrsta bata je enosmerni ali enotni pretočni motor. Ta tip motorja uporablja paro, ki teče le v eni smeri v vsaki polovici jeklenke.

Toplotna učinkovitost se doseže s temperaturnim gradientom vzdolž valja. Para vedno vstopa skozi vroče konce valja in izstopi skozi odprtine v središču hladilnika.

Posledica tega je zmanjšanje relativnega ogrevanja in hlajenja sten valja.

Pri motorjih z enosmernim tokom je dovod pare običajno nadzorovan z ventili (ki delujejo podobno kot pri motorjih z notranjim izgorevanjem), ki jih poganja odmična gred.

Vhodni ventili se odprejo, da se pare lahko dosežejo, ko je na začetku premikanja dosežena minimalna ekspanzijska prostornina.

V določenem trenutku vrnitve ročice para vstopi in vstopna odprtina pokrova se zapre, kar omogoča neprekinjeno širjenje pare, s čimer se aktivira bat..

Na koncu gibanja bo bat odkril obroč izpušnih lukenj okoli središča valja.

Te luknje so povezane s kondenzatorjem in s tem znižujejo tlak v komori, kar povzroča hitro sprostitev. Neprekinjeno vrtenje ročice je tisto, kar premika bat.

4 - Parne turbine

Visokotemperaturne parne turbine uporabljajo vrsto vrtljivih kolutov, ki vsebujejo vrsto lopatic tipa propelerja na njihovem zunanjem robu.

Te premične plošče ali rotorji se izmenjujejo s stacionarnimi obročki ali statorji, pritrjenimi na strukturo turbine za preusmeritev pretoka pare..

Zaradi visoke hitrosti delovanja so takšne turbine običajno povezane z reduktorjem za pogon drugega mehanizma, kot je ladijski propeler..

Parne turbine so bolj trpežne in potrebujejo manj vzdrževanja kot batni stroji. Prav tako proizvajajo mehkejše rotacijske sile na izhodni gredi, kar prispeva k manjšim zahtevam vzdrževanja in manjši obrabi.

Glavna uporaba parnih turbin je v postajah za proizvodnjo električne energije, kjer je njihova hitrost delovanja prednost in njihova relativna prostornina ni pomanjkljivost.

Uporabljajo se tudi v pomorskih aplikacijah, krepitvi velikih plovil in podmornic. Skoraj vse jedrske elektrarne proizvajajo električno energijo s segrevanjem vode in hranjenjem parnih turbin.

5 - Pogonski motorji

Obstaja podvodni motor, ki uporablja pare pod visokim tlakom za črpanje vode skozi vtičnico v sprednjem delu in ga odpira pri visoki hitrosti skozi hrbet.

Ko se para kondenzira v vodi, se ustvari udarni val, ki iztisne vodo od zadaj.

Da bi izboljšali učinkovitost motorja, motor vleče zrak skozi odzračevalni ventil pred parnim curkom, ki ustvarja zračne mehurčke in spreminja način pare, ki se meša z vodo..

Reference

1. Marshall Brain (2017). "Kako delujejo parni motorji". Pridobljeno 14. junija 2017 na naslovu science.howstuffworks.com.
2. Nova svetovna enciklopedija (2015). "Parni motor". Pridobljeno 14. junija 2017 na newworldencyclopedia.org.
3. Otroci SOS (2008-2009). "Parni motor". Pridobljeno 14. junija 2017 na naslovu cs.mcgill.ca.
4. Woodford, Chris (2017). "Parni motorji" Vzpostavljeno 14. junija 2017 na explainthatstuff.com.