5 pagrindiniai garo mašinų tipai

Skirtingi garų variklių tipai per visą istoriją įvyko daug pokyčių, ir nuolatinė technologija leido jiems vystytis nepaprastai.

Iš esmės jie yra išoriniai degimo varikliai, kurie šiluminę vandens garų energiją paverčia mechanine energija.

Jie buvo naudojami siurbliams, lokomotyvams, laivams ir traktoriams vairuoti, kurie yra būtini pramoninei revoliucijai. Šiuo metu jie naudojami elektros energijos gamybai naudojant garo turbinas.

Garų variklį sudaro katilas, naudojamas vandeniui virti ir garui gaminti. Garas plečiasi ir stumia stūmoklį arba turbiną, kurios judėjimas atlieka ratų pasukimą arba kitų mašinų vairavimą.

Pirmasis garo variklis buvo sukurtas Aleksandrijos Heronas pirmame amžiuje ir vadinamas eolipilu.

Jį sudarė tuščiaviduris rutulys, prijungtas prie katilo, prie kurio buvo pritvirtinti du lenkti vamzdžiai. Sfera buvo užpildyta vandeniu, kuris buvo verdantis, todėl garai buvo išmetami iš vamzdžių dideliu greičiu, sukdami kamuolį.

Nors eolipilis neturėjo praktinio tikslo, jis neabejotinai yra pirmasis garo panaudojimas kaip varomosios jėgos šaltinis..

Tačiau daugumą garų naudojančių sistemų galima suskirstyti į dvi rūšis: stūmoklines mašinas ir garo turbinas. 

Pagrindiniai garo variklių tipai

1- Stūmoklio mašinos

Stūmoklinės mašinos naudoja slėginį garą. Per dvigubo veikimo stūmoklius slėginis garas įsijungia pakaitomis abiejose pusėse, o kitas - išleidžiamas arba siunčiamas į kondensatorių.

Energiją sugeria sandariai uždarytas strypas nuo garo išsiskyrimo. Šis strypas savo ruožtu sujungia sujungimo strypą, sujungtą su varikliu, kad sukamojo judesio paversti rotaciniu judesiu..

Be to, kitas vožtuvas naudojamas vožtuvo pavarai važiuoti, paprastai per mechanizmą, kuris leidžia pasukti sukamąjį judėjimą.

Kai naudojama dvigubo veikimo stūmoklių pora, alkūnės išankstinis poslinkis yra 90 laipsnių. Tai užtikrina, kad variklis visada veiktų, nepriklausomai nuo to, kurioje padėtyje variklis yra.

2 - kelis išplėtimo variklius

Kitas garo tipo variklis naudoja keletą vieno veiksmo cilindrų, kurie didina jo skersmenį ir judėjimą.

Aukšto slėgio garai iš katilo naudojami pirmojo mažesnio skersmens stūmoklio judėjimui žemyn.

Į viršų judant, iš dalies išplėstas garas patenka į antrąjį cilindrą, kuris pradeda judėti žemyn.

Tai sukuria papildomą santykinai aukšto slėgio, išleisto pirmoje kameroje, išplėtimą.

Be to, tarpinės kameros išleidžiami į galutinę kamerą, kuri savo ruožtu išleidžiama į kondensatorių. Šio tipo variklio modifikacijoje paskutinėje kameroje yra du mažesni stūmokliai.

Šio tipo variklių plėtra buvo svarbi jos naudojimui garo induose, nes kondensatorius, atkurdamas šiek tiek energijos, pavertė garą atgal į vandenį, kad jis būtų pakartotinai naudojamas katile..

Antžeminiai garo varikliai gali išleisti daug garų ir būti užpildyti gėlavandeniu bokštu, bet jūroje tai nebuvo įmanoma.

Prieš ir per II pasaulinį karą išplėtimo variklis buvo naudojamas jūrų transporto priemonėse, kurių nereikėjo važiuoti dideliu greičiu. Tačiau, kai reikėjo didesnio greičio, jį pakeitė garo turbina.

3 - Uniflow srauto vienodas variklis

Kitas stūmoklinio mašinos tipas yra uniflow arba vienodas srauto variklis. Šio tipo variklis naudoja garą, kuris teka tik viena kryptimi kiekvienoje cilindro pusėje.

Šiluminis efektyvumas pasiekiamas esant temperatūros gradientui palei cilindrą. Garas visada patenka per karštus cilindro galus ir išeina per aušintuvus aušintuvo centre.

Dėl to sumažėja cilindro sienų santykinis šildymas ir aušinimas.

Uniflow varikliuose garų įleidimo angą paprastai valdo varčių vožtuvai (kurie veikia panašiai kaip ir vidaus degimo varikliams), kuriuos varo velenėlis..

Įleidimo vožtuvai atidaryti garui, kai judėjimo pradžioje pasiekiamas minimalus išsiplėtimo tūris.

Konkrečiu momentu grįžtant, garas patenka ir dangtelio įleidimas yra uždarytas, leidžiantis nuolat plečiant garą, įjungiant stūmoklį.

Pasibaigus judėjimui, stūmoklis atranda išmetamųjų angų žiedą aplink cilindro centrą.

Šios skylės yra sujungtos su kondensatoriumi, sumažindamos slėgį kameroje, dėl to greitai išsiskiria. Nuolatinis variklio sukimas sukelia stūmoklį.

4- Garų turbinos

Didelio galingumo garo turbinos naudojasi sukamaisiais diskais, kurių išoriniame krašte yra sraigto tipo ašmenys.

Šie mobilieji diskai arba rotoriai pakaitomis su stacionariais žiedais arba statrais, pritvirtinti prie turbinos struktūros, nukreipiant garų srautą.

Dėl didelio veikimo greičio tokios turbinos paprastai prijungiamos prie reduktoriaus, kad galėtų vairuoti kitą mechanizmą, pavyzdžiui, laivo sraigtą..

Garų turbinos yra patvaresnės ir reikalauja mažiau priežiūros nei stūmoklinės mašinos. Jie taip pat gamina minkštesnes sukimo jėgas jų išėjimo velenui, kuris prisideda prie mažesnių priežiūros reikalavimų ir mažiau susidėvėjimo.

Pagrindinis garo turbinų naudojimas yra elektros energijos gamybos stotyse, kur jų didelis greitis yra privalumas ir jų santykinis tūris nėra nepalankus..

Jie taip pat naudojami jūrų reikmėms, didinant didelius laivus ir povandeninius laivus. Beveik visos atominės elektrinės gamina elektros energiją šildydamos vandenį ir maitindamos garo turbinas.

5- Varomieji varikliai

Yra povandeninis varomasis variklis, kuris naudoja aukšto slėgio garą vandeniui per lizdą priekyje ir išstumia jį dideliu greičiu per nugarą.

Kai garas kondensuojasi vandenyje, sukuriama šoko banga, kuri išstumia vandenį iš užpakalinės dalies.

Siekiant pagerinti variklio efektyvumą, variklis traukia orą per ventiliatorių prieš garų srautą, kuris sukuria oro burbuliukus ir keičia garo mišinius su vandeniu.

Nuorodos

1. Maršalo smegenys (2017). "Kaip veikia garų varikliai". Gauta 2017 m. Birželio 14 d. Adresu science.howstuffworks.com.
2. Naujas pasaulis enciklopedija (2015). "Garo variklis". Gauta 2017 m. Birželio 14 d. Adresu newworldencyclopedia.org.
3. SOS vaikai (2008-2009). "Garo variklis". Gauta 2017 m. Birželio 14 d. Adresu cs.mcgill.ca.
4. Woodford, Chris (2017). "Garo varikliai" Gauta 2017 m. Birželio 14 d., Adresu clickinthatstuff.com.