Silniki parowe na wodzie parowej. Obrotowy silnik parowy Tverskoy - obrotowy silnik parowy

Po raz pierwszy informacje o tym silniku pojawiły się na stronach naukowych nowinek świata 15 lat temu. Fajny wygląd, ale… A co w gruncie rzeczy rewolucyjne? Zasada zamiany ruchu tłoka na ruch obrotowy jest odpowiednikiem standardowego silnika nurnikowego, w którym kilka tłoków obraca ukośną tarczę. A zawór obrotowy używany do dystrybucji pary jest również szeroko stosowany w pneumatyce i jest konstrukcyjnie gorszy od klasycznego zaworu skrzynkowego silników parowych. W tym szczelność zmniejsza się wraz ze zużyciem, ale w pudełku przypominającym nie.
Jakie inne zalety ma ten system? Kawałek giętkiego kabla ogranicza rzeczywistą moc tego napędu na poziomie dziesiątek watów, czyli ułamków grama na metr, jeśli weźmiemy pod uwagę moment obrotowy.

Jeśli chodzi o silniki - "utylizatory" ciepła resztkowego pozostającego w spalinach, płyn chłodzący i inne "produkty odpadowe" mocniejszych silników cieplnych, to Stirling jest poza konkurencją. S. do. zdolny do pracy przy różnicach temperatur poniżej 100 stopni.
Cóż, chodzi również o zastosowanie innowacyjnej kompaktowości. Maszyna parowa o klasycznym schemacie i równej objętości roboczej będzie miała w przybliżeniu takie same wymiary jak zielona.

Istnieją bardzo ciekawe lokomotywy parowe, które można montować w samochodach i mają one wysoką sprawność. Te parowozy rozwijają bardzo dużą moc silnika na tanim paliwie: torfie, węglu, pelecie drzewnym. Taki silnik parowy można zamontować na samochodzie - i będziesz miał swój własny samochód parowy opalany drewnem. I możesz dostać tanią energię elektryczną.

W ostatnich latach pojawił się nowy kierunek w modelowaniu. Jej ideologiem był animator Yi-Wei Huang, któremu oczywiście spodobał się pomysł animowania postaci z kreskówek bez pomocy grafiki komputerowej. Cała atrakcja polega na tym, że w swoich „zabawkach” nie używa akumulatorów, ale miniaturowe silniki parowe, które wykonuje własnymi rękami. I-Wei czerpie inspirację z kierunku science fiction zwanego „steampunk” lub „steampunk”. „Steampunk” to alternatywa dla „cyberpunka”, który charakteryzował się totalną komputeryzacją, jaka rozwinęła się na początku cukrzyka.

Z kolei steampunk opiera się na historii wiktoriańskiej Anglii z jej ogromnymi maszynami grzmiącymi i huczącymi, sadzą i mocą. Motywy steampunkowe pojawiają się w szerokiej gamie dzieł sztuki współczesnej i nie dziwi fakt, że pojawiły się w modelingu. Teraz postacie z kreskówek znajdą nowe życie, choć na skalę zabawkową. I-Wei zebrał pierwszą „zabawkę” w 2005 roku. Od tego czasu własnoręcznie montuje średnio jeden mechanizm miesięcznie. Dużo tego czasu poświęca się na dodawanie elegancji modelom wyposażonym w nieporęczne zbiorniki i kotły parowe. Tutaj przydał się jego talent animacyjny.

Kolejnym potwierdzeniem tego było kilka nagrodzonych miejsc na festiwalu „RoboGames-2006”. Bez względu na to, jak bluźnierstwem może się to wydawać dla rosyjskiej duszy, dzieci I-Vey'a pracują nad alkoholem. I choć to nie jedyna opcja, uważa to paliwo za optymalne dla swoich robotów. W zależności od modelu ich czas pracy waha się od pięciu minut do pół godziny.

Nie zrezygnował jednak całkowicie z baterii, choć ich energia jest poświęcana wyłącznie na organizację systemu sterowania radiowego. Ale jest mało prawdopodobne, aby jego zabawki wkrótce pojawiły się na sklepowych półkach, ponieważ ich zawartość implikuje specjalne wymogi bezpieczeństwa, które muszą być adekwatne do mechanizmów działających na alkohol i pod odpowiednio wysokim ciśnieniem.

Sprawność silnika parowego

Drewno opałowe to ostatni wiek. Wewnętrznie ten wątek znajduje się w dziale modelowania i omawiane są unikalne konstrukcje do rzeczywistego zastosowania. Wydaje mi się, że wagon promowy oparty na tej zasadzie jest bardzo ciekawy. Na daczy, na przykład, umieszcza się bochenek UAZ, wewnątrz ma termoizolowany zbiornik z parą wodną o temperaturze 250 stopni, na dachu rurki pod szkłem, połączone z tym zbiornikiem, są ogrzewane przez słońce. W tygodniu po prostu stoi na słońcu, w weekend przyjechałeś i możesz przejechać 10 km.Jak myślisz, jak porównywalna jest z opcją panele słoneczne + bateria?

Założona w 1890 roku w Hamburgu jako firma zajmująca się inżynierią morską, Spilling zawsze budowała swoją działalność na innowacyjnych podstawach i jest obecnie globalną marką produkującą i dostarczającą jednostki modułowe, o mocy jednostkowej 100 - 5000 kW dla wydajnego zastosowanie w zdecentralizowanych systemach zasilania. Najbardziej unikalnym produktem tej firmy są silniki parowe.

Rozlane silniki parowe są jedyne w swoim rodzaju na świecie!

Silnik parowy łączy w sobie zalety termodynamicznej charakterystyki silnika parowego tłokowego z cechami konstrukcyjnymi nowoczesnych silników wysokoprężnych. Jego unikalna konstrukcja zapewnia wysoką niezawodność przy zastosowaniu jako napęd generatora elektrycznego również przy zmiennym obciążeniu elektrycznym i zmiennym zużyciu pary.

Zaletą tego źródła energii dla kompaktowych lokalnych systemów energetycznych w porównaniu z wersją z turbiną parową jest łatwość obsługi i niski koszt silnika parowego. Dzięki temu idealnie nadaje się do zastosowania w małych i średnich kotłowniach parowych, w tym:

• Elektrownie produkujące energię elektryczną z biopaliw, moc od 2 MW w przeliczeniu na paliwo
• Agregaty do wykorzystania pary odlotowej o natężeniu przepływu 2,5 t/h
• Spalarnie odpadów.

Silnik parowy Spilling jest idealny w połączeniu z kotłami na parę nasyconą, a także ze średniociśnieniowymi wytwornicami pary. Jednocześnie modułowa konstrukcja silnika tłokowego zapewnia elastyczność podczas modernizacji kotłowni dla szerokiego zakresu wymagań klientów.

Jest to szczególnie ważne przy przebudowie kotłowni parowych w celu zwiększenia jej sprawności i produkcji własnej energii elektrycznej.

W elektrowniach małej i średniej mocy, które bardzo często nazywane są mini-CHP, SPILLING jako silnik do napędu generatora elektrycznego lub urządzenia technologicznego, w porównaniu z turbiną parową o porównywalnych parametrach mocy i pary, charakteryzuje się następującymi pozytywnymi cechy:

• szeroki zakres dynamiki regulacji mocy;
• praktyczna niewrażliwość na jakość pary;
• możliwość bezpośredniego napędu generatora elektrycznego lub urządzenia technologicznego bez pośrednich przekładni mechanicznych;
• wysoka niezawodność eksploatacyjna i konieczność minimalnej niezbędnej infrastruktury technicznej do utrzymania;
• system smarowania, który wyklucza wnikanie oleju do pary.

Silnik parowy SPILLING dostarczany jest z generatorem elektrycznym jako gotowym do pracy zespołem, zawierającym automatyczny panel sterowania z logiką programu oraz panel operatorski.

Dane techniczne silnika parowego

British Steam Car Challenge to entuzjastyczny zespół kierowców, entuzjastów i hobbystów, którzy od lat budują inspirację, aby pobić rekord prędkości samochodów napędzanych parą. Rekord prędkości dla wagonów parowych jest utrzymywany od 1906 roku. Następnie w Stanach Zjednoczonych kierowca wyścigowy Fred Marriott osiągnął prędkość 205,44 kilometrów na godzinę w samochodzie parowym zbudowanym przez braci Stanley.

Teraz rekord może zostać pobity, ponieważ pojazd przechodzi ostatni program testów dynamicznych, zaplanowany na koniec marca 2009 r., na terenie Departamentu Obrony niedaleko Chichester, West Sussex. Będzie to ostatni test pojazdu w Wielkiej Brytanii przed transportem do USA w celu ustanowienia światowego rekordu prędkości dla pojazdu lądowego napędzanego parą.

W pewnym momencie główny projektant zespołu, Glynn Bowsher, stanął przed trudnym zadaniem, ponieważ nie jest łatwo osiągnąć dużą moc z silnika parowego przy niewielkich rozmiarach i wadze instalacji. Planowano, że elektrownia parowa Bowcher rozwinie do 300 koni mechanicznych na wale przy prędkości turbiny 12 tys. na minutę, a także zmieści się w wąskim i niskim korpusie Inspiracji. Nawiasem mówiąc, jego długość wynosi 5,25 metra; szerokość - 1,7 metra; wysokość - 1,1 metra.

Paliwem jest skroplony propan. Za plecami kierowcy znajdują się cztery generatory pary. Każda wytwornica pary posiada 28 cienkich poziomych rurek wykonanych z żaroodpornej stali nierdzewnej. To oni zajmują główną przestrzeń wewnątrz samochodu i dostarczają do silnika parowego około 10 kilogramów pary na minutę. Ciśnienie i temperatura pary to około 40 atmosfer i ponad 380 stopni Celsjusza. Każda wytwornica pary może być sterowana oddzielnie, co zwiększa niezawodność systemu. Para kierowana jest przez cztery dysze do dwustopniowej turbiny parowej, która poprzez reduktor obraca tylne koła maszyny. Średnica turbiny wynosi 33 centymetry.

Inżynierowie spodziewają się, że auto będzie w stanie rozpędzić się do 320 kilometrów na godzinę, ale jeśli weźmiemy pod uwagę niski współczynnik opływowości nadwozia – tylko 0,2, to prędkość może być wyższa.

Główną i bardzo cenną zaletą dzisiejszych silników parowych jest niska zawartość dwutlenku węgla i tlenków azotu w spalinach silników parowych, zwłaszcza jeśli używają one gazu typu Inspiration.

Brytyjscy entuzjaści mają nadzieję, że uda im się nie tylko pobić rekord prędkości samochodów napędzanych parą, ale także podnieść świadomość społeczną na temat przyjazności dla środowiska samochodów parowych.

Źródła: steampunker.ru, diy.infcat.ru, www.chipmaker.ru, www.hansaenergo.ru, techvesti.ru

Nieopowiedziane tajemnice

Masoni, kim oni są?

Kto sprzedał Alaskę?

Bóg Quetzalcoatl to pierzasty wąż. Świątynia Quetzalcoatla

7 Cudów Świata Współczesnego Świata

Być może nie ma takiej osoby, która nigdy nie słyszała o egipskich piramidach, Kolosze z Rodos, Wiszących Ogrodach Babilonu czy Świątyni Artemidy w…

Metro rządowe w Moskwie

Holenderski architekt Rainier de Graaf zaproponował odtajnienie rzekomo istniejącej gałęzi rządowego Metro-2. Zgodnie z koncepcją architekta, ponieważ ta linia nie jest połączona ...

Tajemnica delfinów. Program Galileo

Wyobraź sobie zdziwienie naukowców, gdy czułe detektory radiowe stacji kosmicznej wykryły ruch pod lodem satelity Jowisza. W tym samym czasie urządzenia dźwiękowe ...

Przemysłowy reaktor termojądrowy

Skromna kanadyjska firma General Fusion rozpoczęła tworzenie pierwszego na świecie komercyjnego reaktora termojądrowego, który planuje przetestować uruchomienie w ...

Hormony ludzkie

Pojęcie „hormonów” stało się teraz przedmiotem szczególnej uwagi badaczy. Ciągle pojawiają się wiadomości o znaczeniu jednego z nich w ...

Święty Graal

Święty Graal to tajemniczy chrześcijański artefakt znaleziony i zagubiony. Słowa „Święty Graal” są często używane w przenośni jako oznaczenie dowolnego ...

Kompleks rakietowy Avangard - charakterystyka techniczna i możliwości

Najnowszy rosyjski system rakietowy „Avangard” został wprowadzony do masowej produkcji, ...

Ludowe wróżby o perłach

Przede wszystkim perły to niesamowicie piękny kamień, który był...

Jak zrobić dąb bagienny w domu?

Dąb bagienny to doskonały materiał budowlany. Jego niezwykły kolor jest bardzo ...

Ogon u ludzi

To zabawne, ale ludzie mają ogon. Do pewnego okresu. Wiadomo, że ...

Dlaczego nie wprowadzono silnika kwantowego Leonova

Prasa okresowo publikuje notatki o nieznanym rozwoju naukowca z Briańska ...

Jądrowy pocisk manewrujący Burevestnik - charakterystyka i perspektywy

Silniki parowe były używane jako silniki napędowe w przepompowniach, lokomotywach, statkach parowych, traktorach, wagonach parowych i innych pojazdach. Silniki parowe przyczyniły się do powszechnego komercyjnego wykorzystania maszyn w fabrykach i stanowiły podstawę energetyczną rewolucji przemysłowej w XVIII wieku. Później silniki parowe zostały wyparte przez silniki spalinowe, turbiny parowe, silniki elektryczne i reaktory jądrowe, których sprawność jest wyższa.

Silnik parowy w akcji

Wynalazek i rozwój

Pierwsze znane urządzenie, napędzane parą, opisał Heron z Aleksandrii w I wieku - tak zwana "kąpiel czapli" lub "eolipil". Para wydostająca się stycznie z dysz przymocowanych do kuli powodowała, że ​​kula się obracała. Przypuszcza się, że przemiana pary w ruch mechaniczny była znana w Egipcie w okresie rzymskim i była stosowana w prostych urządzeniach.

Pierwsze silniki przemysłowe

Żadne z opisanych urządzeń nie zostało w rzeczywistości wykorzystane jako środek do rozwiązywania pożytecznych problemów. Pierwszym silnikiem parowym użytym do produkcji był „wóz strażacki” zaprojektowany przez angielskiego inżyniera wojskowego Thomasa Severy'ego w 1698 roku. Severy otrzymał patent na swoje urządzenie w 1698 roku. Była to pompa parowa tłokowa i oczywiście niezbyt wydajna, ponieważ ciepło pary tracone było za każdym razem, gdy zbiornik był chłodzony, i dość niebezpieczna w eksploatacji, ponieważ ze względu na wysokie ciśnienie pary czasami zbiorniki i rurociągi silnika eksplodował. Ponieważ urządzenie to mogło służyć zarówno do obracania kół młyna wodnego, jak i do pompowania wody z kopalń, wynalazca nazwał go „przyjacielem górnika”.

Następnie angielski kowal Thomas Newcomen zademonstrował swój „silnik atmosferyczny” w 1712 roku, który był pierwszą maszyną parową, na którą mogło być zapotrzebowanie komercyjne. Był to ulepszony silnik parowy Severy, w którym Newcomen znacznie obniżył robocze ciśnienie pary. Nowicjusz mógł być oparty na opisie eksperymentów Papena w Royal Society of London, do którego mógł mieć dostęp za pośrednictwem kolegi Roberta Hooke'a, który pracował z Papenem.

Schemat silnika parowego Newcomen.
- Para jest pokazana na fioletowo, woda na niebiesko.
- Otwarte zawory są pokazane na zielono, zamknięte zawory na czerwono

Pierwszym zastosowaniem silnika Newcomen było pompowanie wody z głębokiego szybu. W pompie kopalnianej ramię wahacza było połączone z ciągiem, który schodził w głąb kopalni do komory pompy. Ruchy posuwisto-zwrotne przenoszone były na tłok pompy, który dostarczał wodę do góry. Zawory wczesnych silników Newcomen były otwierane i zamykane ręcznie. Pierwszym usprawnieniem była automatyzacja zaworów, które były napędzane przez samą maszynę. Legenda głosi, że to ulepszenie zostało dokonane w 1713 roku przez chłopca Humphreya Pottera, który musiał otwierać i zamykać zawory; kiedy mu się to znudziło, związał klamki zaworów linami i poszedł bawić się z dziećmi. Do 1715 roku stworzono już system sterowania dźwignią, napędzany mechanizmem samego silnika.

Pierwszy w Rosji dwucylindrowy silnik parowy próżniowy został zaprojektowany przez mechanika I.I.Polzunova w 1763 roku i zbudowany w 1764 roku do napędzania miecha w fabrykach Barnauł Kolyvano-Voskresensk.

Humphrey Gainsborough zbudował w latach 60. XVIII wieku model silnika parowego ze skraplaczem. W 1769 roku szkocki mechanik James Watt (prawdopodobnie wykorzystujący pomysły Gainsborougha) opatentował pierwsze znaczące ulepszenia silnika próżniowego Newcomena, które sprawiły, że był on znacznie bardziej oszczędny pod względem zużycia paliwa. Wkład Watta polegał na rozdzieleniu fazy kondensacji silnika próżniowego w oddzielnej komorze, podczas gdy tłok i cylinder znajdowały się w temperaturze pary. Watt dodał kilka innych ważnych szczegółów do silnika Newcomena: umieścił tłok wewnątrz cylindra, aby wyrzucić parę i zamienił ruch posuwisto-zwrotny tłoka na ruch obrotowy koła napędowego.

W oparciu o te patenty Watt zbudował w Birmingham silnik parowy. Do 1782 roku silnik parowy Watta był ponad trzy razy mocniejszy niż Newcomena. Poprawa sprawności silnika Watta doprowadziła do wykorzystania energii pary w przemyśle. Ponadto, w przeciwieństwie do silnika Newcomena, silnik Watta umożliwiał przenoszenie ruchu obrotowego, podczas gdy we wczesnych modelach silników parowych tłok był połączony z wahaczem, a nie bezpośrednio z korbowodem. Silnik ten posiadał już podstawowe cechy nowoczesnych parowozów.

Dalszym wzrostem wydajności było zastosowanie pary wysokociśnieniowej (Amerykanin Oliver Evans i Anglik Richard Trevithick). R. Trevithick z powodzeniem zbudował wysokociśnieniowe przemysłowe silniki jednosuwowe znane jako „silniki Cornish”. Pracowały przy 50 psi, czyli 345 kPa (3,405 atmosfer). Jednak wraz ze wzrostem ciśnienia pojawiło się również duże niebezpieczeństwo wybuchów w maszynach i kotłach, co początkowo prowadziło do licznych wypadków. Z tego punktu widzenia najważniejszym elementem maszyny wysokociśnieniowej był zawór bezpieczeństwa, który uwalniał nadciśnienie. Niezawodna i bezpieczna eksploatacja rozpoczęła się dopiero wraz z gromadzeniem doświadczenia i ujednoliceniem procedur budowy, eksploatacji i konserwacji sprzętu.

Francuski wynalazca Nicholas-Joseph Cugno zademonstrował w 1769 roku pierwszy działający samobieżny pojazd parowy: „fardier à vapeur” (wózek parowy). Być może jego wynalazek można uznać za pierwszy samochód. Samobieżny ciągnik parowy okazał się bardzo przydatny jako mobilne źródło energii mechanicznej, które wprawiało w ruch inne maszyny rolnicze: młocarnie, prasy itp. W 1788 r. parowiec zbudowany przez Johna Fitcha wykonywał już regularne usługi na rzeka Delaware między Filadelfią (Pensylwania) a Burlington (stan Nowy Jork). Zabrał na pokład 30 pasażerów i szedł z prędkością 7-8 mil na godzinę. Parowiec J. Fitcha nie odniósł sukcesu komercyjnego, ponieważ z jego trasą konkurowała dobra droga lądowa. W 1802 r. szkocki inżynier William Symington zbudował konkurencyjny parowiec, aw 1807 r. amerykański inżynier Robert Fulton użył silnika parowego Watta do napędzania pierwszego komercyjnego parowca. 21 lutego 1804 roku w zakładach Penidarren Steel Works w Merthyr Tydville w Południowej Walii wystawiono pierwszą samobieżną lokomotywę parową, zbudowaną przez Richarda Trevithick.

Silniki parowe tłokowe

Silniki tłokowe wykorzystują energię pary do poruszania tłokiem w zamkniętej komorze lub cylindrze. Ruch posuwisto-zwrotny tłoka można mechanicznie przekształcić w ruch liniowy pomp tłokowych lub w ruch obrotowy napędzający obracające się części obrabiarek lub kół pojazdów.

Maszyny próżniowe

Wczesne silniki parowe były początkowo nazywane „silnikami strażackimi” i „atmosferycznymi” lub „kondensacyjnymi” silnikami Watta. Działały na zasadzie próżni i dlatego znane są również jako „silniki próżniowe”. Takie maszyny pracowały do ​​napędzania pomp tłokowych, w każdym razie nie ma dowodów na to, że były używane do innych celów. Podczas pracy silnika parowego typu próżniowego, na początku suwu do komory roboczej lub cylindra wpuszczana jest para o niskim ciśnieniu. Zawór wlotowy jest następnie zamykany, a para chłodzona i skraplana. W silniku Newcomen woda chłodząca jest wtryskiwana bezpośrednio do cylindra, a kondensat spływa do kolektora kondensatu. Powoduje to powstanie próżni w cylindrze. Ciśnienie atmosferyczne w górnej części cylindra naciska na tłok i powoduje jego ruch w dół, czyli skok roboczy.

Ciągłe chłodzenie i ponowne nagrzewanie cylindra maszyny było bardzo marnotrawne i nieefektywne, jednak te silniki parowe umożliwiały pompowanie wody z głębszych głębokości, niż było to możliwe przed ich pojawieniem się. W tym roku pojawiła się wersja silnika parowego, stworzona przez firmę Watt we współpracy z Matthew Boultonem, której główną innowacją było usunięcie procesu kondensacji w specjalnej oddzielnej komorze (skraplacz). Komorę tę umieszczono w łaźni z zimną wodą i połączono z cylindrem rurką zakrytą zaworem. Do komory kondensacyjnej podłączona była specjalna mała pompa próżniowa (prototyp pompy kondensatu), napędzana wahaczem i służąca do usuwania kondensatu ze skraplacza. Powstała gorąca woda była dostarczana przez specjalną pompę (prototyp pompy zasilającej) z powrotem do kotła. Kolejną radykalną innowacją było zamknięcie górnego końca cylindra roboczego, w którego górnej części znajdowała się teraz para o niskim ciśnieniu. Ta sama para była obecna w podwójnym płaszczu cylindra, utrzymując jego stałą temperaturę. Podczas ruchu tłoka w górę, para ta była przekazywana specjalnymi rurkami do dolnej części cylindra, aby podczas następnego suwu uległa kondensacji. Maszyna faktycznie przestała być „atmosferyczna”, a jej moc zależała teraz od różnicy ciśnień między parą o niskim ciśnieniu a próżnią, którą mogła uzyskać. W silniku parowym Newcomen tłok smarowano niewielką ilością wody, w aucie Watta stało się to niemożliwe, ponieważ teraz w górnej części cylindra była para, trzeba było przejść na smarowanie mieszanką smaru i oleju. Ten sam smar zastosowano w uszczelnieniu olejowym tłoczyska cylindra.

Parowozy próżniowe, pomimo oczywistych ograniczeń ich sprawności, były stosunkowo bezpieczne, wykorzystywały parę niskociśnieniową, co było dość zgodne z ogólnie niskim poziomem techniki kotłowej w XVIII wieku. Moc maszyny była ograniczona niskim ciśnieniem pary, wielkością cylindra, szybkością spalania paliwa i parowania wody w kotle oraz wielkością skraplacza. Maksymalna teoretyczna sprawność była ograniczona stosunkowo małą różnicą temperatur po obu stronach tłoka; to sprawiło, że maszyny próżniowe przeznaczone do użytku przemysłowego były zbyt duże i drogie.

Kompresja

Otwór wylotowy cylindra silnika parowego zamyka się nieco wcześniej niż tłok osiąga swoje skrajne położenie, co pozostawia w cylindrze część pary wylotowej. Oznacza to, że w cyklu pracy występuje faza sprężania, która tworzy tzw. „poduszkę parową”, która spowalnia ruch tłoka w jego skrajnych położeniach. Eliminuje również nagły spadek ciśnienia na samym początku fazy ssania, gdy do cylindra dostaje się świeża para.

Osiągnięcie

Opisany efekt „poduszki parowej” jest również wzmocniony przez fakt, że wlot świeżej pary do cylindra zaczyna się nieco wcześniej niż tłok osiąga położenie końcowe, to znaczy następuje pewien postęp wlotu. Posuw ten jest konieczny, aby przed rozpoczęciem przez tłok ruchu roboczego pod działaniem świeżej pary para zdążyła wypełnić martwą przestrzeń powstałą w wyniku poprzedniej fazy, czyli kanały wlotowo-wylotowe i objętość cylindra, która nie jest używana do ruchu tłoka.

Proste rozszerzenie

Proste rozprężanie zakłada, że ​​para działa tylko wtedy, gdy rozpręża się w cylindrze, a para wylotowa jest uwalniana bezpośrednio do atmosfery lub wchodzi do specjalnego skraplacza. W takim przypadku ciepło resztkowe pary można wykorzystać na przykład do ogrzewania pomieszczenia lub pojazdu, a także do wstępnego podgrzewania wody wpływającej do kotła.

Pogarszać

Podczas procesu rozprężania w cylindrze maszyny wysokociśnieniowej temperatura pary spada proporcjonalnie do jej rozprężania. Ponieważ w tym przypadku nie ma wymiany ciepła (proces adiabatyczny), okazuje się, że para wchodzi do cylindra z wyższą temperaturą niż wychodzi. Takie zmiany temperatury w cylindrze prowadzą do spadku wydajności procesu.

Jedną z metod radzenia sobie z tą różnicą temperatur zaproponował w 1804 roku angielski inżynier Arthur Wolfe, który opatentował Wysokociśnieniowa maszyna parowa Wolfe... W tej maszynie para o wysokiej temperaturze z kotła parowego była podawana do cylindra wysokociśnieniowego, a następnie para wypuszczana w nim o niższej temperaturze i ciśnieniu wchodziła do cylindra (lub cylindrów) niskociśnieniowego. Zmniejszyło to spadek temperatury w każdym cylindrze, co ogólnie zmniejszyło straty temperatury i poprawiło ogólną sprawność silnika parowego. Para o niskim ciśnieniu miała większą objętość i dlatego wymagała większej objętości cylindra. Dlatego w maszynach mieszanych cylindry niskociśnieniowe miały większą średnicę (a czasem dłuższą) niż cylindry wysokociśnieniowe.

Jest to również znane jako podwójne rozprężanie, ponieważ rozprężanie pary następuje w dwóch etapach. Czasami jeden cylinder wysokociśnieniowy był powiązany z dwoma cylindrami niskociśnieniowymi, w wyniku czego powstały trzy cylindry mniej więcej tej samej wielkości. Ten układ był łatwiejszy do zrównoważenia.

Dwucylindrowe maszyny mieszające można sklasyfikować jako:

• Związek krzyżowy- Cylindry znajdują się obok siebie, ich przewody parowe są skrzyżowane.
• Mieszanka tandemowa- Cylindry są ułożone szeregowo i używają jednego trzpienia.
• Mieszanka narożna- Cylindry są ustawione pod kątem, zwykle 90 stopni i pracują na jednej korbie.

Po latach 80. XIX wieku parowozy parowe rozpowszechniły się w produkcji i transporcie i stały się praktycznie jedynym typem używanym na statkach parowych. Ich zastosowanie w lokomotywach parowych nie było tak powszechne, ponieważ okazały się zbyt skomplikowane, częściowo ze względu na trudne warunki pracy parowozów w transporcie kolejowym. Pomimo tego, że lokomotywy złożone nigdy nie stały się zjawiskiem masowym (zwłaszcza w Wielkiej Brytanii, gdzie były bardzo rzadkie i nie były w ogóle używane po latach 30.), zyskały pewną popularność w kilku krajach.

Wiele rozszerzeń

Uproszczony schemat silnika parowego z potrójnym rozprężaniem.
Para o wysokim ciśnieniu (czerwona) z kotła przechodzi przez maszynę, pozostawiając skraplacz pod niskim ciśnieniem (niebieski).

Logicznym rozwinięciem schematu złożonego było dodanie do niego dodatkowych etapów rozbudowy, co zwiększyło wydajność pracy. W rezultacie powstał schemat wielokrotnego rozszerzenia, znany jako maszyny z potrójnym lub nawet poczwórnym rozszerzeniem. Te silniki parowe wykorzystywały szereg cylindrów dwustronnego działania, których objętość zwiększała się z każdym stopniem. Czasami zamiast zwiększania objętości butli niskociśnieniowych stosowano zwiększenie ich ilości, tak jak w niektórych maszynach kompozytowych.

Zdjęcie po prawej pokazuje działanie silnika parowego z potrójnym rozprężaniem. Para przepływa przez samochód od lewej do prawej. Blok zaworowy każdego cylindra znajduje się po lewej stronie odpowiedniego cylindra.

Pojawienie się tego typu silników parowych stało się szczególnie istotne dla floty, ponieważ wymagania dotyczące wielkości i masy dla pojazdów okrętowych nie były zbyt rygorystyczne, a co najważniejsze, taki schemat ułatwił zastosowanie skraplacza, który zwraca parę odpadową w postaci świeżej wody z powrotem do bojlera (nie było możliwe użycie słonej wody morskiej do zasilania bojlerów). Silniki parowe naziemne zwykle nie miały problemów z zaopatrzeniem w wodę i dlatego mogły odprowadzać parę odpadową do atmosfery. Dlatego taki schemat był dla nich mniej odpowiedni, zwłaszcza biorąc pod uwagę jego złożoność, rozmiar i wagę. Dominacja silników parowych z wielokrotnym rozprężaniem zakończyła się dopiero wraz z pojawieniem się i rozpowszechnieniem turbin parowych. Jednak współczesne turbiny parowe wykorzystują tę samą zasadę podziału przepływu na cylindry wysokiego, średniego i niskiego ciśnienia.

Maszyny parowe z przepływem bezpośrednim

Silniki parowe z przepływem bezpośrednim pojawiły się w wyniku próby przezwyciężenia jednej z wad silników parowych z tradycyjnym rozdziałem pary. Faktem jest, że para w konwencjonalnym silniku parowym stale zmienia kierunek ruchu, ponieważ to samo okno służy zarówno do wlotu, jak i wylotu pary po każdej stronie cylindra. Gdy para wylotowa opuszcza cylinder, chłodzi ściany i kanały dystrybucji pary. W związku z tym świeża para zużywa pewną część energii na ich ogrzewanie, co prowadzi do spadku wydajności. Silniki parowe o przepływie bezpośrednim posiadają dodatkowe okienko, które na końcu każdej fazy otwierane jest przez tłok i przez które para opuszcza cylinder. Zwiększa to wydajność maszyny, ponieważ para porusza się w jednym kierunku, a gradient temperatury ścianek cylindra pozostaje mniej więcej stały. Maszyny współprzepływowe z pojedynczym rozprężaniem wykazują w przybliżeniu taką samą wydajność jak maszyny zespolone z konwencjonalną dystrybucją pary. Ponadto mogą pracować przy wyższych prędkościach, dlatego przed pojawieniem się turbin parowych były często wykorzystywane do napędzania generatorów prądu, które wymagają dużych prędkości.

Silniki parowe o przepływie bezpośrednim są dostępne zarówno w wersji pojedynczego, jak i podwójnego działania.

Turbiny parowe

Turbina parowa to seria obracających się tarcz osadzonych na jednej osi, zwanych wirnikiem turbiny, oraz szereg naprzemiennych nieruchomych tarcz osadzonych na podstawie, zwanych stojanem. Tarcze wirnika mają łopatki na zewnątrz, para jest dostarczana do tych łopatek i obraca tarcze. Tarcze stojana mają podobne łopatki, ustawione pod przeciwnym kątem, które służą do przekierowania strumienia pary na kolejne tarcze wirnika. Każda tarcza wirnika i odpowiadająca jej tarcza stojana nazywane są stopniem turbiny. Ilość i wielkość stopni każdej turbiny dobierane są w taki sposób, aby maksymalnie wykorzystać użyteczną energię pary przy tej samej prędkości i ciśnieniu, jakie jest do niej dostarczane. Para wylotowa opuszczająca turbinę dostaje się do skraplacza. Turbiny obracają się z bardzo dużą prędkością, dlatego przy przenoszeniu obrotów na inne urządzenia zwykle stosuje się specjalne przekładnie redukcyjne. Ponadto turbiny nie mogą zmieniać kierunku obrotów, a często wymagają dodatkowych mechanizmów rewersyjnych (czasami stosuje się dodatkowe stopnie obrotów wstecznych).

Turbiny przetwarzają energię pary bezpośrednio na ruch obrotowy i nie wymagają dodatkowych mechanizmów do zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obrotowy. Ponadto turbiny są bardziej kompaktowe niż maszyny tłokowe i mają stałą siłę na wale wyjściowym. Ponieważ turbiny są prostsze w konstrukcji, zazwyczaj wymagają mniej konserwacji.

Inne typy silników parowych

Podanie

Maszyny parowe można sklasyfikować według ich zastosowania w następujący sposób:

Maszyny stacjonarne

Młot parowy

Parowóz w starej cukrowni na Kubie

Stacjonarne maszyny parowe można podzielić na dwa typy w zależności od sposobu użytkowania:

• Maszyny o zmiennej prędkości, w skład których wchodzą walcarki, wciągarki parowe i podobne urządzenia, które muszą często się zatrzymywać i zmieniać kierunek obrotów.
• Maszyny napędzane, które rzadko się zatrzymują i nie powinny zmieniać kierunku obrotów. Należą do nich silniki napędowe w elektrowniach, a także silniki przemysłowe stosowane w fabrykach, fabrykach i kolejach linowych przed powszechnym zastosowaniem trakcji elektrycznej. Silniki o małej mocy są stosowane w modelach statków oraz w urządzeniach specjalnych.

Wciągarka parowa jest zasadniczo silnikiem stacjonarnym, ale jest zamontowana na ramie podstawy, dzięki czemu można ją przesuwać. Można go przymocować linką do kotwicy i przenieść własnym ciągiem w nowe miejsce.

Maszyny transportowe

Silniki parowe były wykorzystywane do napędzania różnego rodzaju pojazdów, między innymi:

• Pojazdy lądowe:
  • Samochód parowy
  • Ciągnik parowy
  • Koparka parowa, a nawet
• Samolot parowy.

W Rosji pierwsza działająca lokomotywa parowa została zbudowana przez E.A. i M.E. Cherepanov w fabryce Niżne-Tagil w 1834 roku do transportu rudy. Rozwijał prędkość 13 wiorst na godzinę i przewoził ponad 200 pudów (3,2 tony) ładunku. Długość pierwszej linii kolejowej wynosiła 850 m.

Zalety silników parowych

Główną zaletą silników parowych jest to, że mogą wykorzystać prawie każde źródło ciepła do przekształcenia go w pracę mechaniczną. To odróżnia je od silników spalinowych, których każdy rodzaj wymaga zastosowania określonego rodzaju paliwa. Ta zaleta jest najbardziej zauważalna przy wykorzystaniu energii jądrowej, ponieważ reaktor jądrowy nie jest w stanie generować energii mechanicznej, a jedynie wytwarza ciepło, które jest wykorzystywane do wytwarzania pary napędzającej silniki parowe (zwykle turbiny parowe). Ponadto istnieją inne źródła ciepła, których nie można wykorzystać w silnikach spalinowych, np. energia słoneczna. Ciekawym kierunkiem jest wykorzystanie energii różnicy temperatur Oceanu Światowego na różnych głębokościach.

Inne typy silników spalinowych również mają podobne właściwości, takie jak silnik Stirlinga, który może zapewnić bardzo wysoką sprawność, ale są znacznie większe pod względem masy i rozmiarów niż współczesne typy silników parowych.

Lokomotywy parowe dobrze radzą sobie na dużych wysokościach, ponieważ ich sprawność nie zmniejsza się z powodu niskiego ciśnienia atmosferycznego. Lokomotywy parowe są nadal używane w górzystych regionach Ameryki Łacińskiej, mimo że w płaskim terenie od dawna są zastępowane przez bardziej nowoczesne typy lokomotyw.

W Szwajcarii (Brienz Rothhorn) i Austrii (Schafberg Bahn) nowe lokomotywy parowe dowiodły swojej wartości. Ten typ parowozu został opracowany na podstawie modeli Swiss Locomotive and Machine Works (SLM), z wieloma nowoczesnymi ulepszeniami, takimi jak zastosowanie łożysk tocznych, nowoczesna izolacja termiczna, spalanie lekkich frakcji oleju jako paliwa, ulepszone linie parowe, itp. ... W rezultacie lokomotywy te charakteryzują się o 60% niższym zużyciem paliwa i znacznie niższymi wymaganiami konserwacyjnymi. Walory ekonomiczne takich lokomotyw są porównywalne z nowoczesnymi lokomotywami spalinowymi i elektrycznymi.

Ponadto lokomotywy parowe są znacznie lżejsze od spalinowych i elektrycznych, co jest szczególnie ważne w kolejkach górskich. Cechą silników parowych jest to, że nie potrzebują przekładni, przenoszącej moc bezpośrednio na koła.

Efektywność

Silnik parowy wypuszczający parę do atmosfery będzie miał praktyczną sprawność (w tym kocioł) między 1% a 8%, ale silnik ze skraplaczem i rozszerzeniem ścieżki przepływu może poprawić sprawność nawet o 25% lub więcej.

Współczesny świat zmusza wielu wynalazców do ponownego powrotu do idei wykorzystania instalacji parowej w środkach przeznaczonych do ruchu. Maszyny mają możliwość zastosowania kilku opcji dla jednostek napędowych pracujących na parze.

Silnik tłokowy

Współczesne lokomotywy parowe można podzielić na kilka grup:

Strukturalnie instalacja obejmuje:

• urządzenie rozruchowe;
• jednostka napędowa jest dwucylindrowa;
• generator pary w specjalnym pojemniku wyposażonym w wężownicę.

Proces wygląda następująco. Po włączeniu zapłonu zasilanie dostarczane jest z akumulatora trzech silników. Od pierwszej do eksploatacji uruchamiana jest dmuchawa powietrza, przepompowująca masy powietrza przez chłodnicę i przekazująca je kanałami powietrznymi do urządzenia mieszającego z palnikiem.

W tym samym czasie kolejny silnik elektryczny uruchamia pompę do przetłaczania paliwa, podając masy kondensatu ze zbiornika poprzez urządzenie serpentynowe elementu grzejnego do korpusu odwadniacza oraz grzałkę znajdującą się w ekonomizerze do wytwornicy pary.
Przed uruchomieniem pary nie jest możliwe przejście do cylindrów, ponieważ droga jest zablokowana przez zawór dławiący lub szpulę, które są kontrolowane przez mechanikę wahacza. Przekręcając uchwyty w bok niezbędne do ruchu i otwierając zawór, mechanik uruchamia mechanizm pary.
Zużyte opary są podawane przez pojedynczy kolektor do zaworu rozdzielczego, w którym są dzielone na parę nierównych udziałów. Mniejsza część wchodzi do dyszy palnika mieszającego, miesza się z masą powietrza, zapala się od świecy. Powstały płomień zaczyna nagrzewać pojemnik. Następnie produkt spalania przechodzi do separatora wody, dochodzi do kondensacji wilgoci, która spływa do specjalnego zbiornika wody. Pozostały gaz wypływa.

Wytwornicę pary można podłączyć bezpośrednio do układu napędowego przekładni maszyny, a po uruchomieniu maszyna jest wprawiana w ruch. Ale w celu zwiększenia wydajności eksperci zalecają stosowanie mechaniki sprzęgła. Jest to przydatne do holowania i różnych czynności kontrolnych.

Urządzenie wyróżnia się możliwością pracy praktycznie bez ograniczeń, możliwe są przeciążenia, istnieje szeroki zakres regulacji parametrów mocy. Należy dodać, że podczas jakiegokolwiek postoju parowóz przestaje działać, czego nie można powiedzieć o silniku.

W projekcie nie ma potrzeby instalowania skrzyni biegów, rozrusznika, filtra powietrza, gaźnika, turbosprężarki. Dodatkowo układ zapłonowy w uproszczonej wersji, jest tylko jedna świeca.

Podsumowując można dodać, że produkcja takich samochodów i ich eksploatacja będzie tańsza niż auta z silnikiem spalinowym, ponieważ paliwo będzie tanie, materiały użyte do produkcji będą najtańsze.

Rozpoczęła swoją rozbudowę na początku XIX wieku. I już w tym czasie budowano nie tylko duże jednostki do celów przemysłowych, ale także dekoracyjne. Większość ich kupców stanowili zamożni szlachcice, którzy chcieli bawić siebie i swoje dzieci. Po tym, jak silniki parowe stały się częścią życia społecznego, silniki dekoracyjne zaczęto wykorzystywać na uniwersytetach i w szkołach jako modele edukacyjne.

Nowoczesne silniki parowe

Na początku XX wieku znaczenie silników parowych zaczęło spadać. Jedną z nielicznych firm, które kontynuowały produkcję ozdobnych mini-silników, była brytyjska firma Mamod, która do dziś pozwala na zakup próbki takiego sprzętu. Ale koszt takich parowozów może z łatwością przekroczyć dwieście funtów, co nie jest tak mało jak na drobiazg na kilka nocy. Co więcej, dla tych, którzy lubią samodzielnie montować wszelkiego rodzaju mechanizmy, o wiele ciekawsze jest stworzenie prostego silnika parowego własnymi rękami.

To jest bardzo proste. Ogień nagrzewa bojler wody. Pod wpływem temperatury woda zamienia się w parę, która popycha tłok. Dopóki w zbiorniku jest woda, koło zamachowe połączone z tłokiem będzie się obracać. Jest to standardowa konstrukcja silnika parowego. Ale możesz złożyć model o zupełnie innej konfiguracji.

Cóż, przejdźmy od części teoretycznej do bardziej zabawnych rzeczy. Jeśli jesteś zainteresowany zrobieniem czegoś własnymi rękami i jesteś zaskoczony takimi egzotycznymi samochodami, ten artykuł jest dla Ciebie, w którym chętnie opowiemy Ci o różnych sposobach montażu silnika parowego własnymi rękami. Jednocześnie sam proces tworzenia mechanizmu sprawia nie mniejszą radość niż jego uruchomienie.

Metoda 1: DIY mini silnik parowy

Więc zacznijmy. Złóżmy najprostszy silnik parowy własnymi rękami. Rysunki, skomplikowane narzędzia i specjalistyczna wiedza nie są wymagane.

Na początek bierzemy spod każdego napoju. Odetnij od niego dolną trzecią część. Ponieważ rezultatem będą ostre krawędzie, należy je zagiąć do wewnątrz za pomocą szczypiec. Robimy to ostrożnie, aby się nie skaleczyć. Ponieważ większość puszek aluminiowych ma wklęsłe dno, należy je wypoziomować. Wystarczy mocno docisnąć ją palcem do jakiejś twardej powierzchni.

W odległości 1,5 cm od górnej krawędzi powstałego „szkła” konieczne jest wykonanie dwóch otworów naprzeciw siebie. Wskazane jest użycie do tego dziurkacza, ponieważ konieczne jest, aby miały one średnicę co najmniej 3 mm. Umieść ozdobną świeczkę na dnie słoika. Teraz bierzemy zwykłą folię stołową, marszczymy ją, a następnie owijamy nasz mini-palnik ze wszystkich stron.

Mini dysze

Następnie należy wziąć kawałek miedzianej rurki o długości 15-20 cm Ważne jest, aby była pusta w środku, ponieważ będzie to nasz główny mechanizm wprawiania konstrukcji w ruch. Środkową część tuby owija się wokół ołówka 2 lub 3 razy, tworząc małą spiralę.

Teraz musisz umieścić ten element tak, aby zakrzywione miejsce znajdowało się bezpośrednio nad knotem świecy. Aby to zrobić, nadaj rurce kształt litery „M”. Jednocześnie wyświetlamy odcinki, które schodzą w dół przez otwory wykonane w banku. W ten sposób miedziana rurka jest sztywno zamocowana nad knotem, a jej krawędzie są rodzajem dysz. Aby konstrukcja mogła się obracać, konieczne jest zgięcie przeciwległych końców „elementu M” o 90 stopni w różnych kierunkach. Budowa silnika parowego jest gotowa.

Rozruch silnika

Słoik umieszcza się w pojemniku z wodą. W takim przypadku konieczne jest, aby krawędzie rurki znajdowały się pod jej powierzchnią. Jeśli dysze nie są wystarczająco długie, na dno puszki można dodać niewielką wagę. Uważaj jednak, aby nie zatopić całego silnika.

Teraz musisz napełnić rurkę wodą. Aby to zrobić, możesz opuścić jedną krawędź do wody, a przy drugiej wciągnąć powietrze jak przez rurkę. Słój opuszczamy do wody. Zapalamy knot świecy. Po chwili woda w spirali zamieni się w parę, która pod ciśnieniem wyleci z przeciwległych końców dysz. Puszka zacznie się wystarczająco szybko obracać w pojemniku. W ten sposób dostaliśmy maszynę parową własnymi rękami. Jak widać, wszystko jest proste.

Model silnika parowego dla dorosłych

Teraz skomplikujmy zadanie. Zbudujmy poważniejszy silnik parowy własnymi rękami. Najpierw musisz wziąć puszkę z farbą. Czyniąc to, upewnij się, że jest absolutnie czysty. Wytnij prostokąt o wymiarach 15 x 5 cm na ścianie 2-3 cm od dołu, dłuższy bok układa się równolegle do dna puszki. Wytnij kawałek o wymiarach 12 x 24 cm z metalowej siatki, odmierz 6 cm od obu końców dłuższego boku, wygnij te sekcje pod kątem 90 stopni. Otrzymujemy mały „stolik platformowy” o powierzchni 12 x 12 cm z nogami 6 cm, a powstałą konstrukcję montujemy na dnie puszki.

Na obwodzie pokrywki należy wykonać kilka otworów i umieścić je w kształcie półokręgu wzdłuż połowy pokrywki. Pożądane jest, aby otwory miały średnicę około 1 cm, co jest konieczne, aby zapewnić odpowiednią wentylację przestrzeni wewnętrznej. Silnik parowy nie będzie działał dobrze, jeśli nie będzie wystarczającej ilości powietrza, aby dotrzeć do źródła ognia.

Główny element

Wykonujemy spiralę z miedzianej rurki. Weź około 6 metrów miękkiej miedzianej rurki 1/4 cala (0,64 cm). Mierzymy 30 cm od jednego końca, zaczynając od tego miejsca należy wykonać pięć zwojów spirali o średnicy 12 cm każdy. Reszta rury jest wygięta w 15 pierścieni o średnicy 8 cm, więc na drugim końcu powinno być 20 cm wolnej rury.

Oba przewody przechodzą przez otwory wentylacyjne w wieczku puszki. Jeśli okaże się, że długość odcinka prostego nie wystarczy do tego, można odgiąć jeden obrót spirali. Węgiel jest umieszczany na wstępnie zainstalowanej platformie. W takim przypadku spiralę należy umieścić tuż nad tą platformą. Węgiel jest starannie układany między turami. Słoik można teraz zamknąć. W efekcie otrzymaliśmy palenisko, które zasili silnik. Silnik parowy jest prawie gotowy własnymi rękami. Zostawiłem trochę.

Zbiornik wodny

Teraz musisz wziąć kolejną puszkę z farbą, ale już w mniejszym rozmiarze. W środku jej wieczka wywiercony jest otwór o średnicy 1 cm, a z boku puszki dwa kolejne otwory - jeden prawie na dole, drugi - wyżej, przy samym wieczku.

Weź dwie skorupy, w środku których wykonany jest otwór o średnicach miedzianej rurki. W jedną skorupę wkłada się 25 cm plastikowej rurki, a w drugą 10 cm, tak aby ich krawędź ledwo wystawała z korków. Skórka z długą rurką jest wkładana do dolnego otworu małej puszki, a krótsza rurka jest wkładana do górnego otworu. Umieść mniejszą puszkę na dużej puszce z farbą, tak aby otwór w dnie znajdował się po przeciwnej stronie niż kanały wentylacyjne dużej puszki.

Wynik

W rezultacie powinieneś otrzymać następującą konstrukcję. Woda wlewa się do małego słoika, który przez otwór w dnie przepływa do miedzianej rurki. Pod spiralą rozpala się ogień, który podgrzewa miedziany pojemnik. Gorąca para unosi się w górę rury.

Aby mechanizm był kompletny, konieczne jest przymocowanie tłoka i koła zamachowego do górnego końca miedzianej rurki. W efekcie energia cieplna spalania zostanie zamieniona na mechaniczne siły obrotowe koła. Istnieje ogromna liczba różnych schematów tworzenia takiego zewnętrznego silnika spalinowego, ale we wszystkich zawsze zaangażowane są dwa elementy - ogień i woda.

Oprócz tego projektu możesz zbierać parę, ale jest to materiał na zupełnie osobny artykuł.

Często na wzmiankę o „silnikach parowych” przychodzą mi na myśl parowozy lub samochody Stanley Steamer, ale zastosowanie tych mechanizmów nie ogranicza się do transportu. Silniki parowe, które po raz pierwszy powstały w prymitywnej formie około dwa tysiące lat temu, stały się największym źródłem energii elektrycznej w ciągu ostatnich trzech stuleci, a dziś turbiny parowe wytwarzają około 80 procent światowej energii elektrycznej. Aby lepiej zrozumieć naturę sił fizycznych, na podstawie których działa taki mechanizm, zalecamy wykonanie własnego silnika parowego ze zwykłych materiałów przy użyciu jednej z sugerowanych tutaj metod! Aby rozpocząć, przejdź do kroku 1.

Kroki

Silnik parowy na puszkę (dla dzieci)

Odetnij spód aluminiowej puszki w odległości 6,35 cm. Używając metalowych nożyczek, odetnij spód aluminiowej puszki równomiernie około jednej trzeciej wysokości.

Złóż i ściśnij opaskę szczypcami. Aby uniknąć ostrych krawędzi, złóż brzeg puszki do wewnątrz. Uważaj, aby podczas tego nie zranić się.

Naciśnij spód puszki od wewnątrz, aby ją spłaszczyć. Większość aluminiowych puszek na napoje będzie miała okrągłą podstawę i zakrzywioną do wewnątrz. Wyprostuj spód, naciskając palcem lub używając małej szklanki z płaskim dnem.

Przebij dwa otwory po przeciwnych stronach puszki, 1,3 cm od góry. Do robienia otworów sprawdzi się dziurkacz do papieru lub gwóźdź z młotkiem. Będziesz potrzebować otworów o średnicy nieco ponad trzech milimetrów.

Umieść małą świeczkę tealight na środku słoika. Zgnij folię i umieść ją pod i wokół świecy, aby się nie poruszała. Takie świece zwykle przychodzą na specjalnych stojakach, więc wosk nie powinien się stopić i spłynąć do aluminiowej puszki.

Owiń środek miedzianej rurki o długości 15-20 cm wokół ołówka 2 lub 3 zwoje, tworząc zwój. Rurka 3 mm powinna łatwo zginać się wokół ołówka. Będziesz potrzebować wystarczająco zakrzywionych rurek, aby rozciągnąć się na górze puszki, plus dodatkowe 5 cm z każdej strony.

Przełóż końce rurek przez otwory w słoiku.Środek cewki powinien znajdować się nad knotem świecy. Pożądane jest, aby proste odcinki rurki po obu stronach miały tę samą długość.

Zagnij końce rur za pomocą szczypiec, aby uzyskać kąt prosty. Zagnij proste odcinki rurki tak, aby były skierowane w przeciwnych kierunkach z przeciwnych stron puszki. Następnie ponownie złóż je, aby spadły poniżej podstawy puszki. Gdy wszystko będzie gotowe, powinieneś otrzymać co następuje: wężowata część rurki znajduje się pośrodku puszki nad świecą i przechodzi w dwie skośne, patrzące w przeciwnych kierunkach „dysze” po obu stronach puszki.

Słoik zanurzyć w misce z wodą, a końcówki rurki zanurzyć. Twoja „łódź” ​​musi być mocno na powierzchni. Jeśli końce rurek nie są wystarczająco zanurzone w wodzie, spróbuj trochę zważyć słoik, ale w żaden sposób go nie utopić.

Napełnij rurkę wodą. Najłatwiej jest zanurzyć jeden koniec w wodzie i pociągnąć za drugi koniec jak słomkę. Można też palcem zablokować jeden wylot z rurki, a drugi podstawić pod strumień wody z kranu.

Zapalić świecę. Po chwili woda w rurce nagrzeje się i zagotuje. Gdy zamieni się w parę, wyjdzie przez „dysze”, powodując wirowanie całego słoika w misce.

Puszka na farbę silnik parowy (dla dorosłych)

Wytnij prostokątny otwór w pobliżu podstawy 4-litrowej puszki z farbą. Wykonaj poziomy prostokątny otwór o wymiarach 15 x 5 cm z boku puszki w pobliżu podstawy.

• Upewnij się, że ta puszka (i druga używana) zawiera tylko farbę lateksową i przed użyciem dokładnie umyj wodą z mydłem.

1. Wytnij pasek metalowej siatki o wymiarach 12 x 24 cm. Zagnij 6 cm na długości od każdej krawędzi pod kątem 90 o. Będziesz miał kwadratową platformę o wymiarach 12 x 12 cm z dwoma nogami 6 cm, umieść ją w słoiku nogami skierowanymi w dół, wyrównując ją z krawędziami wyciętego otworu.

   Zrób półkole z otworów na obwodzie pokrywki. Następnie będziesz spalać węgiel w puszce, aby zapewnić ciepło do silnika parowego. Jeśli brakuje tlenu, węgiel nie będzie się dobrze palił. Aby słoik miał odpowiednią wentylację, wywierć lub przebij kilka otworów w pokrywce, które tworzą półokrąg wzdłuż krawędzi.

   • Idealnie średnica otworów wentylacyjnych powinna wynosić około 1 cm.

2. Zrób cewkę z miedzianej rurki. Weź około 6 m miękkiej rurki miedzianej o średnicy 6 mm i zmierz na jednym końcu 30 cm. Od tego momentu wykonaj pięć zwojów o średnicy 12 cm. Złóż pozostałą długość rury na 15 zwojów o średnicy 8 cm. Powinieneś mieć około 20 cm ...

   Przełóż oba końce cewki przez otwory wentylacyjne w pokrywie. Zagnij oba końce cewki tak, aby były skierowane do góry i przeszły przez jeden z otworów w pokrywie. Jeśli długość rury jest niewystarczająca, będziesz musiał lekko odgiąć jeden z zwojów.

   Włóż cewkę i węgiel drzewny do słoika. Umieść cewkę na siatkowej platformie. Wypełnij przestrzeń wokół i wewnątrz cewki węglem drzewnym. Dokładnie zamknij pokrywę.

   Wywierć otwory na rurki w mniejszej puszce. Wywierć 1 cm otwór w środku wieczka puszki z litrem Wywierć dwa otwory 1 cm z boku puszki - jeden przy podstawie puszki, a drugi nad nim przy wieczku.

   Włóż zamkniętą plastikową rurkę do bocznych otworów mniejszej puszki. Za pomocą końcówek miedzianej rurki przebij otwory pośrodku dwóch zatyczek. W jedną zaślepkę włożyć sztywną plastikową rurkę o długości 25 cm, a w drugą taką samą rurkę o długości 10 cm. Powinny one siedzieć ciasno w korkach i trochę wypatrywać. Włóż korek z dłuższą rurką do dolnego otworu mniejszej puszki, a korek z krótszą rurką do górnego otworu. Przymocuj rurki do każdej wtyczki za pomocą zacisków do węży.

   Połącz rurkę większej puszki z rurką mniejszej puszki. Umieść mniejszy słoik na większym słoiku z rurką i zatyczką skierowaną od otworów wentylacyjnych większego słoika. Za pomocą metalowej taśmy przymocuj rurkę od dolnego korka do rurki wychodzącej z dolnej części miedzianej cewki. Następnie w ten sam sposób zabezpiecz rurkę od górnej zatyczki rurką wychodzącą z górnej części cewki.

   Włóż miedzianą rurkę do puszki połączeniowej. Za pomocą młotka i śrubokręta zdejmij środkową część okrągłej metalowej skrzynki elektrycznej. Zabezpiecz zacisk kablowy za pomocą pierścienia zabezpieczającego. Włóż 15 cm rurki miedziane o średnicy 1,3 cm do opaski kablowej tak, aby rurka wystawała kilka centymetrów poniżej otworu w pudełku. Zatęp krawędzie tego końca do wewnątrz młotkiem. Włóż ten koniec rurki do otworu w pokrywce mniejszego słoika.

   Włóż szpikulec do kołka. Weź zwykły drewniany szpikulec do grilla i włóż go w jeden koniec wydrążonego drewnianego kołka o długości 1,5 cm i średnicy 0,95 cm.Włóż kołek szpikulcem do miedzianej rurki wewnątrz metalowej puszki przyłączeniowej szpikulcem skierowanym do góry.

   • Podczas pracy naszego silnika szpikulec i kołek będą działać jak „tłok”. Aby lepiej widzieć ruch tłoka, możesz dołączyć do niego małą papierową „flagę”.

3. Przygotuj silnik do pracy. Wyjmij skrzynkę przyłączeniową z mniejszego górnego słoika i napełnij górny słoik wodą, pozwalając mu wlać się do miedzianej cewki, aż słoik będzie wypełniony wodą w 2/3. Sprawdź wszystkie połączenia pod kątem wycieków. Zamocuj szczelnie pokrywki słoików, uderzając je młotkiem. Ponownie zainstaluj skrzynkę przyłączeniową na mniejszym górnym słoiku.

4. Uruchom silnik! Zgnieć kawałki gazety i umieść je w przestrzeni pod siatką na dole silnika. Gdy węgiel drzewny się zapali, pozwól mu się palić przez około 20-30 minut. Gdy woda nagrzeje się w wężownicy, w górnej puszce zacznie gromadzić się para. Gdy para osiągnie wystarczające ciśnienie, wypchnie kołek i szpikulec w górę. Po zwolnieniu ciśnienia tłok opadnie grawitacyjnie w dół. W razie potrzeby odetnij część szpikulca, aby zmniejszyć wagę tłoka - im jest lżejszy, tym częściej będzie "wyskakiwał". Postaraj się zrobić szpikulec o takiej wadze, aby tłok „poruszał się” w stałym tempie.

   • Możesz przyspieszyć proces palenia, zwiększając dopływ powietrza do otworów za pomocą suszarki do włosów.

5. Przestrzegaj bezpieczeństwa. Uważamy, że jest rzeczą oczywistą, że należy zachować ostrożność podczas pracy i obsługi domowej maszyny parowej. Nigdy nie uruchamiaj go w pomieszczeniach. Nigdy nie uruchamiaj go w pobliżu materiałów łatwopalnych, takich jak suche liście lub zwisające gałęzie drzew. Używaj silnika tylko na solidnej, niepalnej powierzchni, takiej jak beton. Jeśli pracujesz z dziećmi lub nastolatkami, nie należy ich pozostawiać bez opieki. Dzieciom i młodzieży nie wolno zbliżać się do silnika, gdy pali się w nim węgiel drzewny. Jeśli nie znasz temperatury silnika, załóż, że jest tak gorący, że nie można go dotknąć.

   • Upewnij się, że para może wydostać się z górnego „bojlera”. Jeśli z jakiegoś powodu tłok utknie, wewnątrz mniejszej puszki może wzrosnąć ciśnienie. W najgorszym przypadku bank może eksplodować, co bardzo niebezpieczny.

• Umieść silnik parowy w plastikowej łódce, zanurzając oba końce w wodzie, aby stworzyć zabawkę parową. Możesz wyciąć prostą łódkę z plastikowej butelki po napojach gazowanej lub butelki po wybielaczu, aby Twoja zabawka była bardziej zrównoważona.