Acțiune:
Cele 5 tipuri de mașini principale cu aburi
Diferitele tipuri de motoare cu aburi Ei au suferit numeroase schimbări în istorie și tehnologia continuă le-a permis să evolueze într-un mod remarcabil.
În esență, ele sunt motoare externe de combustie care convertesc energia termică a vaporilor de apă în energie mecanică.
Acestea au fost folosite pentru a conduce pompe, locomotive, nave și tractoare, fiind la acea vreme esențiale pentru Revoluția Industrială. În prezent, ele sunt utilizate pentru generarea de energie electrică folosind turbine cu abur.
Un motor cu abur este alcătuit dintr-un cazan utilizat pentru a fierbe apă și a produce abur. Aburul se extinde și împinge un piston sau o turbină, a cărei mișcare face munca de a roti roțile sau de a conduce alte mașini.
Primul motor cu aburi a fost conceput de Heron de Alexandria în primul secol și a fost numit eolípila.
Acesta consta dintr-o sferă goală conectată la un cazan la care au fost atașate două tuburi curbe. Sfera a fost umplută cu apă care fierbea, determinând ca aburul să fie scos prin tuburi la viteză mare, făcând balonul.
Deși eolipila nu avea un scop practic, ea reprezintă, fără îndoială, prima implementare a aburului ca sursă de propulsie.
Cu toate acestea, majoritatea sistemelor care utilizează abur pot fi împărțite în două tipuri: mașini cu piston și turbine cu abur.
Principalele tipuri de motoare cu aburi
1- Mașini cu pistoane
Masinile cu piston folosesc abur sub presiune. Prin intermediul pistoanelor cu acționare dublă, aburul sub presiune intră alternativ pe fiecare parte, în timp ce pe cealaltă este eliberat sau trimis la un condensator.
Energia este absorbită de o bară de etanșare sigilată împotriva evadării aburilor. Această tijă, la rândul ei, acționează o tijă de legătură conectată la o manivelă pentru a transforma mișcarea alternativă în mișcare rotativă.
În plus, o altă pârghie este utilizată pentru a acționa robinetul robinetului, de obicei printr-un mecanism care permite inversarea mișcării rotative.
Atunci când se utilizează o pereche de pistoane cu acționare dublă, avansul manivelei este deplasat cu 90 de grade. Acest lucru asigură că motorul va funcționa întotdeauna, indiferent de poziția în care este introdusă manivela.
2- Motoare de expansiune multiple
Un alt tip de motor cu aburi utilizează mai mulți cilindri cu acțiune simplă care își mută progresiv diametrul și mișcarea.
Aburul de înaltă presiune din cazan este utilizat pentru a acționa primul piston cu diametru mai mic în jos.
În mișcarea ascendentă, aburul parțial expandat este condus într-un al doilea cilindru care începe să se deplaseze în jos.
Aceasta generează o extindere suplimentară a presiunii relativ ridicate eliberată în prima cameră.
De asemenea, camera intermediară se evacuează în camera finală, care la rândul ei este eliberată la un condensator. O modificare a acestui tip de motor încorporează două pistoane mai mici în ultima cameră.
Dezvoltarea acestui tip de motor a fost important pentru utilizarea în nave cu abur, deoarece condensator, pentru a recupera o parte din puterea transformată din nou abur de apă pentru reutilizare în cazan.
Motoarele cu aburi terestre ar putea să-și epuizeze aburul și să fie umplute cu un turn de apă dulce, dar în mare nu a fost posibil.
Înainte și în timpul celui de-al doilea război mondial, motorul de expansiune a fost utilizat în vehiculele marine care nu au trebuit să meargă la viteză mare. Cu toate acestea, când a fost necesară o viteză mai mare, a fost înlocuită cu turbina cu abur.
3 - Unificați motorul uniform de curgere
Un alt tip de mașină cu piston este uniflow sau un motor de debit uniform. Acest tip de motor utilizează abur care curge numai într-o direcție în fiecare jumătate a cilindrului.
Eficiența termică este obținută prin faptul că are un gradient de temperatură de-a lungul cilindrului. Aburul intră întotdeauna prin capetele fierbinți ale cilindrului și iese prin orificiile din centrul coolerului.
Aceasta are ca rezultat o reducere a încălzirii și răcirii relative a pereților cilindrului.
La motoarele uniFLOW, aburul este de obicei controlată prin supapele în formă de ciupercă (care funcționează în mod similar cu cele utilizate în motoarele cu ardere internă), care sunt antrenate de un arbore cu came.
Supapele de admisie sunt deschise pentru a permite abur când volumul minim de expansiune este atins la începutul mișcării.
La un anumit moment virajului manivelei și intră capacul de admisie a aburului este închis, permițând extinderea continuă a aburului, prin acționarea pistonului.
La sfârșitul mișcării, pistonul va descoperi un inel de orificii de evacuare în jurul centrului cilindrului.
Aceste găuri sunt conectate la condensator, scăzând presiunea în cameră provocând o eliberare rapidă. Rotirea continuă a manivelei este cea care mișcă pistonul.
4- Turbine cu abur
Turbinele cu abur de mare putere utilizează o serie de discuri rotative care conțin un fel de lame de tip elice pe marginea lor exterioară.
Aceste discuri sau rotoare mobile se alternează cu inele staționare sau cu stator, fixate pe structura turbinei pentru a redirecționa fluxul de abur.
Datorită vitezei ridicate de funcționare, astfel de turbine sunt conectate în mod normal la o treaptă de viteză pentru a acționa un alt mecanism, cum ar fi elicea unei nave.
Turbinele cu abur sunt mai durabile și necesită mai puțină întreținere decât mașinile cu piston. De asemenea, ele produc forțe de rotație mai mici pe arborele lor de ieșire, ceea ce contribuie la reducerea necesităților de întreținere și la reducerea uzurii.
Utilizarea principală a turbinelor cu abur este în stațiile de generare a energiei electrice, unde viteza mare de funcționare este un avantaj, iar volumul lor relativ nu este un dezavantaj.
Acestea sunt, de asemenea, utilizate în aplicații marine, care stimulează navele mari și submarinele. Practic toate centralele nucleare generează energie electrică prin încălzirea apei și alimentarea turbinelor cu abur.
Motoare de propulsie
Există un motor subacvatic de propulsie care utilizează abur de înaltă presiune pentru a extrage apă printr-o priză din față și a scoate-o la viteză mare prin spate.
Atunci când vaporii se condensează în apă, se creează un val de șoc care scoate apa din spate.
Pentru a îmbunătăți eficiența motorului, motorul atrage aerul printr-un orificiu de aerisire în fața jetului de abur, care creează bule de aer și schimbă modul în care aburul se amestecă cu apă.
referințe
- Marshall Brain (2017). "Cum funcționează motoarele cu aburi". Adus pe 14 iunie 2017 la science.howstuffworks.com.
- Noua enciclopedie mondială (2015). "Motor cu aburi". Adus pe 14 iunie 2017 la newworldencyclopedia.org.
- Copiii SOS (2008-2009). "Motor cu aburi". Adus pe 14 iunie 2017 la cs.mcgill.ca.
- Woodford, Chris (2017). "Motoare cu aburi" Adus pe 14 iunie 2017 la explathatstuff.com.