Höyrykonetyypit

Ensimmäisen höyrykoneen kaavio, johon teollisuusvallankumous perustui. Lähde: TICO1516-JEJITH, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Eri Höyrykonetyypit He ovat kokeneet monia muutoksia koko historian ajan. Pohjimmiltaan ne ovat ulkoisia palamismoottoreita, jotka muuttavat vesihöyryn lämpöenergian mekaaniseksi energiaksi. 

Niitä on käytetty lisäämään pommeja, vetureita, aluksia ja traktoreita, jotka ovat välttämättömiä teollisen vallankumouksen kannalta. Tällä hetkellä niitä käytetään sähkövoiman tuottamiseen höyryturbiinien avulla.

Höyrykone koostuu kattilasta, jota käytetään veden keittämiseen ja höyryn tuottamiseen. Höyry laajenee ja työntää mäntä tai turbiinia, jonka liike tekee pyörien kääntämisen tai toisen koneiden edistämisen.

Herón de Alejandría suunnitteli ensimmäisen höyrykoneen ensimmäisellä vuosisadalla, ja hänet nimettiin Eolipila. Se koostui onttoista palloista, jotka on kytketty kattilaan, johon kaksi kaarevaa putkea kiinnitettiin. Pallo oli täynnä keitettyä vettä, aiheuttaen putkien karkottamisen höyryn suurella nopeudella, pyörittäen palloa.

Vaikka Eolipilalla ei ollut käytännöllistä tarkoitusta, se edustaa varmasti höyryn ensimmäistä toteutusta työntövoiman lähteenä.

Useimmat höyryä käyttävät järjestelmät voidaan kuitenkin jakaa kahteen tyyppiin: mäntäkoneet ja höyryturbiinit. 

Päätyypit höyrykoneet

1. Mäntäkoneet

Männän koneet käyttävät paineistettua höyryä. Kaksoisvaikutusten kautta paineistettu höyry tulee vuorotellen kumpaankin puoleen, kun taas toisella se vapautetaan tai lähetetään lauhduttimeen.

Energia absorboi liukuvan baarin höyrynpoistoa vasten. Tämä sauva puolestaan ​​aktivoi kampeen kytkettyyn kytkentävarteen vaihtoehtoisen liikkeen muuntamiseksi kiertoliikkeeksi.

Voi palvella sinua: 14 tärkeintä Excel -ominaisuutta

Lisäksi toista kampia käytetään venttiilinvaihteen toimintaan, yleensä mekanismin avulla, joka mahdollistaa kiertoliikkeen sijoituksen.

Kun käytetään paria kaksoisvaikutteisia männäitä, kampien eteneminen siirretään 90 asteen kulmassa. Tämä varmistaa, että moottori toimii aina, riippumatta siitä, mikä kantaa kampi on.

2. Useita laajennusmoottoreita

Toinen tyyppinen höyrykone käyttää useita yksinkertaisia ​​toimintasylinterejä, jotka lisäävät sen halkaisijaa ja liikettä asteittain. Kattilan korkeapaineista höyryä käytetään ensimmäisen pienemmän halkaisijan männän lisäämiseen.

Nousevassa liikkeessä osittain laajennettu höyry käytetään toisen sylinterin sisällä, joka alkaa laskevan liikkeen. Tämä tuottaa ensimmäisessä kamerassa vapautuvan suhteellisen korkean paineen lisäämisen.

Myös välikammion päästöt lopulliseen kammioon, joka puolestaan ​​vapautetaan lauhduttimeen. Tämän tyyppisen moottorin modifikaatio sisältää kaksi pienempää mäntää viimeiseen kameraan.

Tämän tyyppisen moottorin kehittäminen oli tärkeä käytettäväksi höyryaluksissa, koska lauhdutin, joka toipui vähän voimasta, muutti höyryn jälleen veteen uudelleenkäyttöön kattilassa.

Maanpäälliset höyrykoneet voisivat tyhjentää suuren osan höyrystä ja täyttää makean veden tornin, mutta merellä tämä ei ollut mahdollista.

Ennen toista maailmansotaa ja sen aikana laajennusmoottoria käytettiin meriajoneuvoissa, joiden ei tarvinnut mennä suurella nopeudella. Kun vaadittiin enemmän nopeutta, se korvattiin höyryturbiinilla.

Voi palvella sinua: muuttuja (ohjelmointi): ominaisuudet, tyypit, esimerkit

3. Uniflow -moottori tai tasainen virtaus

Toinen mäntätyyppi on Uniflow -moottori tai tasainen virtaus. Tämäntyyppinen moottori käyttää höyryä, joka virtaa vain yhteen suuntaan sylinterin kummassakin puolissa.

Lämpötehokkuus saavutetaan lämpötilagradientin avulla sylinteriä pitkin. Höyry tulee aina sylinterin kuumien päiden läpi ja menee aukkoista jäähdyttimen keskellä.

Tämä tarkoittaa sylinteriseinien suhteellista lämmitystä ja jäähdytystä.

Uniflow -moottoreissa höyryn sisäänpääsyä ohjataan yleensä sauvaventtiileillä (jotka toimivat samanlaisina kuin polttomoottoreissa käytetyt), joita käytetään nokka -akselilla.

Tuloventtiilit auki höyryn myöntämiseksi, kun vähimmäislaajennustilavuus saavutetaan liikkeen alussa.

Erityisenä hetkenä kampin palautuksessa höyry tulee sisään ja holkin sisäänkäynti on suljettu, mikä mahdollistaa höyryn jatkuvan laajentumisen männän käyttämisen.

Liikkeen lopussa mäntä löytää renkaan pakokaararenan sylinterin keskustan ympärille.

Nämä reiät on kytketty lauhduttimeen, alentamalla kammion painetta ja aiheuttavat nopean vapautumisen. Kampin jatkuva kierto on se, mikä muuttuu männään.

4. Höyryturbiinit

Korkean voiman höyryn turbiinit käyttävät sarjaa pyöriviä levyjä, jotka sisältävät eräänlaisia ​​potkurin tyyppisiä teriä sen ulkoreunassa. Nämä liikkuvat tai roottorilevyt vuorottelevat paikallaan olevien renkaiden tai statorien kanssa, jotka on kiinnitetty turbiinirakenteeseen höyryvirtauksen ohjaamiseksi.

Se voi palvella sinua: Lämpömittari: Pääosat ja toiminnot

Suuren käyttöopetuksen takia tällaiset turbiinit on yleensä kytketty pelkistysvaihteeseen toisen mekanismin, kuten laivan potkurin, ohjaamiseksi.

Höyryturbiinit ovat kestävämpiä ja vaativat vähemmän huoltoa kuin mäntäkoneet. Ne tuottavat myös pehmeämpiä kiertovoimia lähtöakselillaan, mikä edistää alhaisempaa ylläpitoa ja alhaisempia kulumisvaatimuksia.

Höyryturbiinien pääasiallinen käyttö on sähköntuotantoasemilla, missä sen korkea toimintanopeus on etu ja sen suhteellinen tilavuus ei ole haitta.

Niitä käytetään myös meriastioissa, edistämällä suuria ja sukellusveneitä. Käytännössä kaikki ydinvoimalaitokset tuottavat sähköä lämmittämällä vettä ja höyryturbiinin ruokintaa.

5. Työntömoottorit

Siellä on vedenalainen työntömoottori, joka käyttää korkeapainetta höyryä houkuttelemaan vettä edessä olevan laukauksen läpi, ja karkottaa se suurella nopeudella takaosasta.

Kun höyry tiivistyy veteen, luodaan isku -aalto, joka karkottaa veden takana.

Moottorin tehokkuuden parantamiseksi tämä houkuttelee ilmaa hengenahdistuksen kautta höyrysuihkun edessä, joka tuottaa ilmakuplia ja muuttaa höyryn sekoitettua vettä.

Viitteet

1. Kuinka höyrymoottorit toimivat. Toipunut tieteestä.Howstuffwork.com.
2. Höyrykone. Toipunut NewworldyClopediasta.org.