Whatfarë përbëhet nga një motor me avull. Parimi dhe mekanizmi i funksionimit të një motori me avull të dyfishtë

Unë jetoj vetëm në qymyr dhe ujë dhe kam ende energji të mjaftueshme për të shpejtuar në 100 milje në orë! Kjo është pikërisht ajo që mund të bëjë një motor me avull. Megjithëse këta dinosaurë gjigantë mekanikë janë zhdukur tani në pjesën më të madhe të hekurudhave në botë, teknologjia e avullit jeton në zemrat e njerëzve dhe lokomotivat si kjo ende shërbejnë si tërheqje turistike në shumë hekurudha historike.

Motorët e parë moderne me avull u shpikën në Angli në fillim të shekullit të 18-të dhe shënuan fillimin e Revolucionit Industrial.

Sot po kthehemi përsëri në energjinë e avullit. Për shkak të karakteristikave të projektimit, motori i avullit prodhon më pak ndotje sesa motori i djegies së brendshme gjatë procesit të djegies. Në këtë publikim në video, shihni se si funksionon.

Dizajni dhe mekanizmi i veprimit të motorit me avull

Fedfarë ushqeu motorin e cilësisë së mirë me avull?

Duhet energji për të bërë absolutisht gjithçka që mund të mendoni: hipni në një skateboard, fluturoni me avion, shkoni në dyqane ose ngisni një makinë përgjatë rrugës. Pjesa më e madhe e energjisë që ne përdorim për transport sot vjen nga nafta, por nuk ka qenë gjithmonë kështu. Deri në fillim të shekullit të 20-të, qymyri ishte karburanti i preferuar në botë, dhe i vinte në lëvizje gjithçka: nga trenat dhe anijet deri tek aeroplanët me fat të keq, të shpikur nga shkencëtari amerikan Samuel P. Langley, një konkurrent i hershëm i vëllezërve Wright. Farë është kaq e veçantë për thëngjillin? Brenda Tokës ka shumë prej tyre, kështu që ishte relativisht i lirë dhe në dispozicion gjerësisht.

Qymyri është një kimik organik, që do të thotë se bazohet në një element karboni. Qymyri formohet gjatë miliona viteve kur mbetjet e bimëve të ngordhura janë varrosur nën gurë, të ngjeshur nën presion dhe gatuar nën ndikimin e nxehtësisë së brendshme të Tokës. Kjo është arsyeja pse quhet lëndë djegëse fosile. Gungat e qymyrit janë vërtet gunga energjie. Karboni brenda tyre është i lidhur me atomet e hidrogjenit dhe oksigjenit nga komponimet e quajtura lidhje kimike. Kur djegim qymyrin në zjarr, lidhjet prishen dhe energjia lëshohet në formën e nxehtësisë.

Qymyri përmban rreth gjysmë më shumë energji për kilogram sesa karburantet më të pastra fosile si benzina, naftë dhe vajguri - dhe kjo është një nga arsyet që motorët me avull duhet të digjen kaq shumë.

Historia e zhvillimit të motorit me avull përshkruhet në detaje të mjaftueshme në këtë artikull. Këtu janë zgjidhjet dhe shpikjet më të famshme të viteve 1672-1891.

Zhvillimet e para.

Për të filluar, përsëri në shekullin e shtatëmbëdhjetë, avulli u konsiderua si një mjet për drejtimin, u kryen të gjitha llojet e eksperimenteve me të, dhe vetëm në 1643 veprimi i forcës së presionit të avullit u zbulua nga Evangelist Torricelli. Christian Huygens, 47 vjet më vonë, projektoi makinën e parë të energjisë, e nxitur nga një shpërthim i barutit në një cilindër. Ishte prototipi i parë i një motori me djegie të brendshme. Abati i Ottheus është rregulluar me një parim të ngjashëm. Shumë shpejt Denis Papen vendosi të zëvendësojë forcën e shpërthimit me një forcë më pak të fuqishme të avullit. Më 1690 ai u ndërtua motori i parë me avullNjihet edhe si kazan me avull.

Ai përbëhej nga një pistoni, i cili, duke përdorur ujë të valë, lëvizi lart në cilindër dhe, për shkak të ftohjes së mëvonshme, u ul përsëri - kjo krijoi forcën. I gjithë procesi ndodhi në këtë mënyrë: nën cilindrin, i cili shërbente njëkohësisht si kazan, u vendos një furre; kur pistoni ishte në pozicionin e sipërm, furra u zhvendos larg për të lehtësuar ftohjen.

Më vonë, dy anglezë, Thomas Newcomen dhe Cowley - një farkëtar dhe një tjetër xham - përmirësuan sistemin duke ndarë bojlerin dhe cilindrin dhe duke shtuar një rezervuar me ujë të ftohtë. Ky sistem operohet nga valvulat ose çezmat - një për avull dhe një për ujë, i cili në mënyrë alternative hapet dhe mbyllet. Pastaj anglezi Bayton rindërtoi kontrollin e valvulave në një origjinal.

Përdorimi i motorëve me avull në praktikë.

Makina e Newcomen shpejt u bë e njohur kudo dhe, në veçanti, u përmirësua, zhvilluar nga James Watt në 1765, një sistem me dy veprim. tani motori me avull   Doli të jetë mjaft e kompletuar për përdorim në automjete, megjithëse për shkak të madhësisë së tij ishte më i përshtatshëm për instalimet e palëvizshme. Watt propozoi shpikjet e tij në industri; ai gjithashtu ndërtoi makina për fabrikat e tekstilit.

Motori i parë me avull i përdorur si një mjet transporti u shpik nga francezi Nicolas Joseph Cugno, një inxhinier dhe dashnor i strategjisë ushtarake. Në 1763 ose 1765, ai krijoi një makinë që mund të transportonte katër pasagjerë me një shpejtësi mesatare prej 3.5 dhe me një shpejtësi maksimale 9.5 km / orë. Përpjekja e parë u pasua nga e dyta - një makinë u shfaq për të transportuar armë. Ai u testua, natyrisht, nga ushtria, por për shkak të pamundësisë së funksionimit të vazhdueshëm (cikli i vazhdueshëm i makinës së re nuk i kaloi 15 minutat), shpikësi nuk mori mbështetjen e autoriteteve dhe financuesve. Ndërkohë, motori i avullit po përmirësohej në Angli. Pas disa orvatjesh të pasuksesshme, bazuar në makinën e Watt, nga Moore, William Murdoch dhe William Symington, u shfaq një automjet hekurudhor Richard Travisic, i porositur nga Miniera e Qymyrit Wales. Një shpikës aktiv erdhi në botë: nga minierat nëntokësore ai u ngjit në tokë dhe në 1802 futi njerëzimit një makinë të fuqishme, duke arritur një shpejtësi prej 15 km / orë në tokë të sheshtë dhe 6 km / h në ngritje.

Automjetet e drejtuara nga tragetët përdoren gjithnjë e më shumë në Shtetet e Bashkuara: Nathan Reed i befasoi banorët e Filadelfias në 1790 model makine me avull. Megjithatë, bashkatdhetari i tij Oliver Evans u bë edhe më i famshëm, i cili, katërmbëdhjetë vjet më vonë, shpiku një makinë amfibi. Pas luftërave Napoleonike, gjatë të cilave nuk u kryen "eksperimentet e makinave", filloi përsëri puna shpikja dhe përmirësimi i motorit me avull. Në 1821, mund të konsiderohej e përsosur dhe mjaft e besueshme. Qysh atëherë, çdo hap përpara në fushën e automjeteve të drejtuara nga avulli ka kontribuar përfundimisht në zhvillimin e makinave të ardhshme.

Në 1825, Sir Goldsworth Garni organizoi linjën e parë të pasagjerëve në një shtrirje prej 171 kilometrash nga Londra në Bath. Në të njëjtën kohë, ai përdori një karrocë të patentuar prej tij, e cila kishte një motor me avull. Ky ishte fillimi i një epoke të ekuipazheve të rrugëve me shpejtësi të lartë, të cilat, megjithatë, u zhdukën në Angli, por u përhapën në Itali dhe Francë. Automjete të tilla arritën zhvillimin e tyre më të lartë me ardhjen në 1873 të Reverance Amede Ball, duke peshuar 4.500 kg dhe Mansel, një më kompakt, duke peshuar pak më shumë se 2.500 kg dhe duke arritur një shpejtësi prej 35 km / orë. Të dy ishin pararendësit e teknikës së performancës që u bënë karakteristike për makinat e para "të vërteta". Megjithë shpejtësinë e lartë efikasiteti i motorit të avullit   ishte shumë e vogël. Bolle ishte ai që patentoi sistemin e parë drejtues të funksionimit të mirë, ai vendosi elementet e kontrollit dhe kontrollit aq mirë sa ne ende e shohim atë në pult.

Megjithë përparimin e jashtëzakonshëm në fushën e krijimit të një motori me djegie të brendshme, fuqia e avullit akoma siguroi një drejtim më të njëtrajtshëm dhe të qetë të makinës dhe, prandaj, kishte shumë mbështetës. Ashtu si Bolle, i cili ndërtoi makina të tjera të lehta, siç është Rapide në 1881 me një shpejtësi 60 km / orë, Nouvelle në 1873, i cili kishte një bosht të përparëm me pezullim të pavarur të rrotave, Leon Chevrolet nisi disa makina midis 1887 dhe 1907. me një gjenerator të avullit të lehtë dhe kompakt, të patentuar nga ai në 1889. Kompania De Dion-Bouton, e themeluar në Paris në 1883, për dhjetë vitet e para të ekzistencës së saj prodhoi makina me avull dhe arriti sukses të rëndësishëm - makinat e saj fituan garën Paris-Rouen në 1894.

Suksesi i Panhard et Levassor në përdorimin e benzinës, megjithatë, çoi në faktin se De Dion kaloi në motorët me djegie të brendshme. Kur vëllezërit Bolle filluan të administrojnë shoqërinë e babait të tyre, ata bënë të njëjtën gjë. Pastaj, Chevrolet gjithashtu rindërtoi prodhimin e saj. Makinat me motor me avull po zhdukeshin më shpejt dhe më shpejt nga horizonti, megjithëse ato u përdorën në Sh.B.A para viteve 1930. Në këtë moment, prodhimi pushoi dhe shpikje e motorëve me avull

Motorët me avull u përdorën si një motor lëvizës në stacionet e pompimit, lokomotivat, në anijet me avull, traktorët, makinat me avull dhe automjetet e tjera. Motorët me avull kontribuan në përdorimin e gjerë tregtar të makinave në ndërmarrje dhe ishin baza e energjisë e revolucionit industrial të shekullit XVIII. Më vonë, motorët me avull u zëvendësuan nga motorë me djegie të brendshme, turbina me avull, motorë elektrikë dhe reaktorë bërthamorë, efikasiteti i të cilave është më i lartë.

Motori i avullit në veprim

Shpikja dhe zhvillimi

Pajisja e parë e njohur, e nxitur nga avulli, u përshkrua nga Heron nga Aleksandria në shekullin e parë - e ashtuquajtura "banja e Heronit" ose "eolipil". Avulli i lëshuar në mënyrë tangjenciale nga hundët e montuara në një top bëri që këta të fundit të rrotulloheshin. Supozohet se shndërrimi i avullit në lëvizje mekanike ishte i njohur në Egjipt gjatë periudhës së sundimit Romak dhe ishte përdorur në pajisje të thjeshta.

Motorët e parë industrialë

Asnjë nga pajisjet e përshkruara nuk është përdorur në të vërtetë si një mjet për të zgjidhur problemet e dobishme. Motori i parë me avull i përdorur në prodhim ishte një "motor zjarri", i projektuar nga inxhinieri ushtarak britanik Thomas Sayveri në 1698. Në 1698, Saver mori një patentë për pajisjen e tij. Ishte një pompë me avull reciprok, dhe padyshim jo shumë efikas, pasi nxehtësia e avullit humbi çdo herë gjatë ftohjes së kontejnerit, dhe ishte mjaft e rrezikshme të funksionohej, sepse për shkak të presionit të lartë të avullit, tanket dhe tubacionet e motorit ndonjëherë shpërthejnë. Meqenëse kjo pajisje mund të përdoret si për të rrotulluar rrotat e një mulli uji dhe për të pompuar ujë nga minierat, shpikësi e quajti atë "një mik i minatorit".

Atëherë kovaçi anglez Thomas Newcomen në 1712 demonstroi "motorin atmosferik" të tij, i cili ishte motori i parë me avull për të cilin mund të kishte kërkesë tregtare. Ishte motori me avull i Severy, në të cilin Newcomen uli ndjeshëm presionin e avullit të punës. Newcomer mund të ketë qenë bazuar në një përshkrim të eksperimenteve të Papenit në Royal Society of London, të cilit ai mund t'iu qasje përmes një anëtari të shoqërisë, Robert Hooke, i cili punoi me Papen.

Skema e motorit me avull të Newcomen.
  - Avulli tregohet me vjollcë, ujë në blu.
  - Valvulat e hapura tregohen me jeshile, të mbyllura - me të kuqe

Përdorimi i parë i motorit Newcomen ishte pompimi i ujit nga një minierë e thellë. Në pompën e boshtit, rrezja ishte e lidhur me një shufër që zbriste në bosht drejt dhomës së pompës. Futja reciproke u transmetua në pistonin e pompës, e cila furnizonte ujë lart. Valvulat e motorit të hershëm të Newcomen u hapën dhe u mbyllën manualisht. Përmirësimi i parë ishte automatizimi i valvulave, të cilat drejtoheshin nga vetë makina. Legjenda thotë se kjo përmirësim u bë në vitin 1713 nga djali Humphrey Potter, i cili duhej të hapte dhe mbyllte valvulat; kur e shqetësoi, ai lidhi dorezat e valvulave me litarë dhe shkoi të luante me fëmijët. Deri në 1715, tashmë ishte krijuar një sistem kontrolli levë, i drejtuar nga mekanizmi i vetë motorit.

Motori i parë me dy cilindra me dy cilindra të Rusisë u krijua nga mekaniku I.I Polzunov në 1763 dhe u ndërtua në 1764 për të drejtuar zhurmën e fryrjes në bimët Barnaul Kolyvano-Voskresensky.

Humphrey Gainsborough ndërtoi një model motori me avull kondensatori në vitet 1760. Në 1769, mekaniku skocez James Watt (ndoshta duke përdorur idetë e Gainsborough) patentoi përmirësimet e para të rëndësishme në motor me vakum të Newcomen, gjë që e bëri atë dukshëm më efikas të karburantit. Kontributi i Watt ishte për të ndarë fazën e kondensimit të motorit vakum në një dhomë të veçantë, ndërsa pistoni dhe cilindri kishin një temperaturë të avullit. Watt shtoi disa detaje të rëndësishme në motorin Newcomer: ai vendosi një pistoni brenda cilindrit për të nxitur avullin dhe e shndërroi lëvizjen reciproke të pistonit në lëvizjen rrotulluese të rrotës së makinës.

Bazuar në këto patenta, Watt ndërtoi një motor me avull në Birmingham. Deri në 1782, motori me avull Watt ishte më shumë se 3 herë më produktiv sesa ai i Newcomen. Rritja e efikasitetit të motorit Watt ka çuar në përdorimin e energjisë së avullit në industri. Përveç kësaj, ndryshe nga motori Newcomen, motori Watt lejonte transmetimin e lëvizjes rrotulluese, ndërsa në modelet e hershme të motorëve me avull pistoni ishte i lidhur me rreze, dhe jo direkt me shufrën lidhëse. Ky motor tashmë kishte karakteristikat themelore të motorëve me avull modern.

Një rritje e mëtejshme e efikasitetit ishte përdorimi i avullit me presion të lartë (amerikan Oliver Evans dhe anglezi Richard Trevitik). R. Trevitik ndërtoi me sukses motorët me presion të lartë me një goditje industriale, të njohur si "motorët kornishë". Ata vepruan me një presion prej 50 psi, ose 345 kPa (3,405 atmosfera). Megjithatë, me presion në rritje, ekzistonte edhe një rrezik i madh nga shpërthimet në vetura dhe kaldaja, të cilat fillimisht çuan në aksidente të shumta. Nga kjo pikëpamje, elementi më i rëndësishëm i makinës me presion të lartë ishte valvula e sigurisë, e cila lëshoi \u200b\u200bpresion të tepërt. Funksionimi i besueshëm dhe i sigurt filloi vetëm me akumulimin e përvojës dhe standardizimin e procedurave për ndërtimin, funksionimin dhe mirëmbajtjen e pajisjeve.

Shpikësi francez Nicholas-Joseph Kunho në 1769 demonstroi automjetin e parë aktiv vetëlëvizës me avull: "fardier à vapeur" (karrocë avulli). Ndoshta shpikja e tij mund të konsiderohet makina e parë. Një traktor avulli vetëlëvizës doli të jetë shumë i dobishëm si një burim i lëvizshëm i energjisë mekanike, i cili vuri në lëvizje makina të tjera bujqësore: threshers, shtyp, dhe të tjerët.Në 1788, avulli i ndërtuar nga John Fitch tashmë mbante komunikim të rregullt përgjatë lumit Delaware midis Philadelphia (Pennsylvania) dhe Burlington (shteti i New York). Ai ngriti 30 pasagjerë në bord dhe eci me një shpejtësi prej 7-8 milje në orë. Varka me avull J. Fitch nuk ishte tregtar i suksesshëm, pasi një rrugë tokësore e mirë garonte me rrugën e saj. Në 1802, inxhinieri skocez William Simington ndërtoi një avullore konkurruese dhe në 1807, inxhinieri amerikan Robert Fulton përdori motorin me avull të Watt për të drejtuar avulloren e parë komerciale të suksesshme. Më 21 shkurt 1804, lokomotiva e parë vetëlëvizëse hekurudhor e ndërtuar nga Richard Trevitick ishte në ekspozitë në Punimet e Hekurt dhe Steelelikut të Penidarren në Merthyr Tyddville, Uellsi i Jugut.

Motorët me avull të përsëritur

Motorët kthyes përdorin energjinë e avullit për të lëvizur pistonin në një dhomë të mbyllur ose cilindër. Veprimi reciprok i pistonit mund të shndërrohet mekanikisht në lëvizje lineare të pompave të pistonit ose në lëvizje rrotulluese për të drejtuar pjesët rrotulluese të makinerive ose rrotave të automjeteve.

Makina me vakum

Motorët me avull të hershëm fillimisht quheshin "motorë zjarri", si dhe motorë "atmosferikë" ose "kondensues" Watt. Ata punuan në parimin e vakumit dhe për këtë arsye njihen edhe si "motorë vakum". Makinat e tilla kanë punuar për të drejtuar pompa pistoni, në çdo rast, nuk ka asnjë dëshmi se ato janë përdorur për qëllime të tjera. Gjatë funksionimit të një motori me avull të tipit vakum, në fillim të goditjes, avulli me presion të ulët futet në dhomën e punës ose cilindrin. Valvula e hyrjes më pas mbyllet dhe avulli ftohet duke kondensuar. Në motorin Newcomen, uji ftohës spërkatet direkt në cilindër, dhe kondensata shpëton në kolektorin e kondensatës. Kështu, në një cilindër krijohet një vakum. Presioni atmosferik në pjesën e sipërme të cilindrit shtyp në pistoni, dhe bën që ajo të lëvizë poshtë, domethënë goditje.

Ftohja e vazhdueshme dhe ri-ngrohja e cilindrit të punës së makinës ishte shumë e kotë dhe joefikase, megjithatë, këta motorë me avull lejuan pompimin e ujit nga një thellësi më e madhe se sa ishte e mundur para se të shfaqeshin. Në vit, u shfaq një version i motorit me avull, i krijuar nga Watt në bashkëpunim me Matthew Boulton, inovacioni kryesor i të cilit ishte heqja e procesit të kondensimit në një dhomë të veçantë (kondensator) të veçantë. Kjo dhomë ishte vendosur në një banjë me ujë të ftohtë dhe ishte e lidhur me cilindrin nga një tub i mbivendosur nga një valvul. Një pompë speciale e vogël vakumi (prototipi i pompës së kondensatës) ishte bashkangjitur në dhomën e kondensimit, e drejtuar nga një krah lëkundës dhe u përdor për të hequr kondensatën nga kondensatori. Uji i nxehtë që rezulton u ushqye përsëri në kazan me një pompë speciale (prototipi i pompës së ushqimit). Një risi tjetër radikale ishte mbyllja e skajit të sipërm të cilindrit të punës, në pjesën e sipërme të së cilës tani ishte avulli me presion të ulët. I njëjti avull ishte i pranishëm në xhaketën e dyfishtë të cilindrit, duke ruajtur temperaturën e tij konstante. Gjatë lëvizjes përpjetë të pistonit, ky avull u transferua përmes tubave specialë në pjesën e poshtme të cilindrit, në mënyrë që të pësojë kondensim gjatë ciklit tjetër. Makineria, në të vërtetë, pushoi së qeni "atmosferike", dhe fuqia e saj tani varej nga ndryshimi i presionit midis avullit me presion të ulët dhe vakumit që mund të merret. Në motorin me avull Newcomen, pistoni ishte lubrifikuar me një sasi të vogël uji të derdhur në majë të tij, në makinën Watt kjo u bë e pamundur, pasi tani ishte në avull në pjesën e sipërme të cilindrit, më duhej të kaloja në lubrifikim me një përzierje yndyre dhe vaji. I njëjti lubrifikant u përdor në vulën e rrjedhin të cilindrit.

Motorët me avull me vakum, pavarësisht kufizimit të dukshëm të efektivitetit të tyre, ishin relativisht të sigurta, ata përdorën avull me presion të ulët, i cili korrespondonte me nivelin e përgjithshëm të ulët të teknologjisë së bojlerit të shekullit XVIII. Fuqia e makinës ishte e kufizuar nga presioni i ulët i avullit, dimensionet e cilindrit, shkalla e djegies së karburantit dhe avullimi i ujit në kazan, si dhe madhësia e kondensatorit. Efikasiteti maksimal teorik ishte i kufizuar nga një ndryshim relativisht i vogël i temperaturës në të dy anët e pistonit; kjo bëri makina me vakum të dizajnuara për përdorim industrial shumë të mëdha dhe të shtrenjta.

ngjeshje

Dritarja e shterit të cilindrit të motorit me avull është e mbyllur disi më herët sesa pistoni të arrijë pozicionin e tij ekstrem, i cili lë një sasi të caktuar të avullit të shkarkimit në cilindër. Kjo do të thotë që në ciklin e funksionimit ekziston një fazë kompresimi që formon të ashtuquajturin "jastëk avulli", i cili ngadalëson lëvizjen e pistonit në pozicionet e tij ekstreme. Përveç kësaj, kjo eliminon një rënie të mprehtë të presionit në fillim të fazës së marrjes kur avulli i freskët hyn në cilindër.

shpie

Efekti i përshkruar i "jastëkut të avullit" përmirësohet gjithashtu nga fakti se hyrja e avullit të freskët në cilindër fillon disi më herët sesa pistoni të arrijë në pozicionin e tij ekstrem, domethënë ekziston një hyrje përpara. Ky përparim është i domosdoshëm në mënyrë që përpara se pistoni të fillojë goditjen e tij nën ndikimin e avullit të freskët, avulli ka kohë të mbush hapësirën e vdekur që u krijua si rezultat i fazës së mëparshme, d.m.th., kanalet e marrjes dhe të shkarkimit dhe vëllimi i cilindrit që nuk përdoret për lëvizjen e pistonit.

Zgjatje e thjeshtë

Një zgjerim i thjeshtë supozon se avulli funksionon vetëm kur zgjerohet në cilindër, dhe avulli i shkarkimit shkarkohet direkt në atmosferë ose në një kondensator të veçantë. Nxehtësia e mbetur e avullit mund të përdoret, për shembull, për ngrohjen e një dhome ose një automjeti, si dhe për ngrohjen paraprake të ujit që futet në kazan.

kompleks

Gjatë zgjerimit në cilindrin e një makine me presion të lartë, temperatura e avullit zvogëlohet në përpjesëtim me zgjerimin e saj. Meqenëse në këtë rast nuk ka shkëmbim të nxehtësisë (procesi adiabatic), rezulton se avulli futet në cilindër me një temperaturë më të lartë se sa e lë atë. Ndryshime të tilla të temperaturës në cilindër çojnë në një ulje të efikasitetit të procesit.

Një nga metodat për të luftuar këtë ndryshim të temperaturës u propozua në 1804 nga inxhinieri anglez Arthur Wolfe, i cili patentoi Makinë me avull me presion të lartë të përbërë nga Wolfe. Në këtë makinë, avulli me temperaturë të lartë nga kazani me avull hyri në cilindrin me presion të lartë, dhe më pas avulli i përpunuar në të me temperaturë dhe presion më të ulët hyri në cilindrin me presion të ulët (ose cilindrat). Kjo uli uljen e temperaturës në çdo cilindër, i cili në përgjithësi uli humbjen e temperaturës dhe përmirësoi efikasitetin e përgjithshëm të motorit me avull. Avulli me presion të ulët kishte një vëllim më të madh, dhe për këtë arsye kërkonte një vëllim më të madh të cilindrave. Prandaj, në makinat e përbërjeve, cilindrat me presion të ulët kishin një diametër më të madh (dhe nganjëherë një gjatësi më të madhe) sesa cilindrat me presion të lartë.

Një skemë e tillë njihet gjithashtu si "zgjerim i dyfishtë", pasi zgjerimi i avullit ndodh në dy faza. Ndonjëherë një cilindër me presion të lartë ishte i lidhur me dy cilindra me presion të ulët, të cilat i dhanë tre cilindra me madhësi të njëjtë. Kjo skemë ishte më e lehtë për të balancuar.

Makinat e përbërë me dy cilindra mund të klasifikohen si:

• Kompleksi kryq   - Cilindrat janë vendosur afër, kanalet e tyre të përcjelljes së avullit kryqëzohen.
• Kompleksi Tandem   - Cilindrat janë rregulluar në seri, dhe përdorni një shufër.
• Kompleksi i qoshes   - Cilindrat vendosen në një kënd me njëri-tjetrin, zakonisht 90 gradë, dhe punojnë në një kthesë.

Pas viteve 1880, motorët me avull të përbërë u përhapën në prodhim dhe transport dhe u bënë pothuajse i vetmi lloj i përdorur në anije. Përdorimi i tyre në lokomotivat me avull nuk ishte aq i përhapur, pasi ato rezultuan të jenë tepër të komplikuara, pjesërisht për shkak të kushteve të vështira të punës së motorëve me avull në transportin hekurudhor. Përkundër faktit se lokomotivat me përbërje të avullit nuk u bënë fenomen masiv (veçanërisht në Mbretërinë e Bashkuar, ku ato ishin shumë të rralla dhe nuk u përdorën fare pas viteve 1930), ata fituan një popullaritet në disa vende.

Zgjatje e shumëfishtë

Paraqitja e thjeshtuar e trefishtë e motorit me avull.
  Avulli me presion të lartë (i kuq) nga bojleri kalon nëpër makinë, duke e lënë kondensatorin nën presion të ulët (blu).

Zhvillimi logjik i skemës së kompleksit ishte shtimi i fazave shtesë të zgjerimit në të, gjë që rriti efikasitetin e punës. Rezultati ishte një skemë e zgjerimit të shumëfishtë, i njohur si makineritë e zgjerimit të trefishtë apo edhe quad. Motorë të tillë me avull përdorën një seri cilindrash me dy veprim, vëllimi i të cilave u rrit me secilën fazë. Ndonjëherë në vend të rritjes së vëllimit të cilindrave me presion të ulët, u përdor një rritje në numrin e tyre, si dhe në disa makina të përbërë.

Imazhi në të djathtë tregon motorin me avull të trefishtë të zgjerimit. Avulli kalon nëpër makinë nga e majta në të djathtë. Blloku i valvulave të çdo cilindri ndodhet në të majtë të cilindrit përkatës.

Shfaqja e këtij lloji të motorit me avull u bë veçanërisht e rëndësishme për flotën, pasi që madhësia dhe kërkesa për peshë për motorët e anijeve nuk ishin shumë të rrepta, dhe më e rëndësishmja, kjo skemë e bëri të lehtë përdorimin e një kondensatori që kthen avullin e shkarkimit në formën e ujit të freskët përsëri në kazan (përdorni ujë të kripur për të furnizuar kaldaja nuk ishte e mundur). Motorët me avull me bazë tokësore zakonisht nuk kanë probleme me furnizimin me ujë dhe për këtë arsye mund të shkarkojnë avull e shter në atmosferë. Prandaj, një skemë e tillë ishte më pak e rëndësishme për ta, veçanërisht duke marrë parasysh kompleksitetin, madhësinë dhe peshën e saj. Dominimi i motorëve me avull me shumë zgjerime përfundoi vetëm me ardhjen dhe disponueshmërinë e gjerë të turbinave me avull. Sidoqoftë, turbinat moderne me avull përdorin të njëjtin parim të ndarjes së rrjedhës në cilindra të lartë, të mesëm dhe me presion të ulët.

Motorë me avull në linjë

Motorët me avull me fluks të drejtpërdrejtë u krijuan si rezultat i një përpjekjeje për të kapërcyer një pengesë të natyrshme në motorët me avull me shpërndarje tradicionale të avullit. Fakti është se avulli në një motor me avull të zakonshëm ndryshon vazhdimisht drejtimin e tij të lëvizjes, pasi e njëjta dritare përdoret si për hyrjen ashtu edhe për daljen e avullit në secilën anë të cilindrit. Kur avulli i shkarkimit largohet nga cilindri, ftoh muret e tij dhe kanalet e shpërndarjes së avullit. Avulli i freskët, në përputhje me rrethanat, harxhon një pjesë të caktuar të energjisë për ngrohjen e tyre, gjë që çon në një ulje të efikasitetit. Motorët me avull në linjë kanë një dritare shtesë që hapet me një pistoni në fund të secilës fazë, dhe përmes së cilës avulli largohet nga cilindri. Kjo rrit efikasitetin e makinës, pasi avulli lëviz në një drejtim, dhe gradienti i temperaturës së mureve të cilindrit mbetet pak a shumë i qëndrueshëm. Makinat me ekspansion të vetëm shfaqin afërsisht të njëjtën efikasitet si makinat konvencionale të shpërndarjes së avullit. Përveç kësaj, ata mund të operojnë me shpejtësi më të madhe, dhe për këtë arsye, deri në ardhjen e turbinave me avull, ato shpesh përdoren për të drejtuar gjeneratorë elektrikë që kërkojnë një shpejtësi të lartë të rrotullimit.

Motorët me avull me rrjedhë të drejtpërdrejtë mund të jenë ose të vetme ose me dy veprim.

Turbinat me avull

Një turbinë me avull është një seri disqesh rrotulluese të montuara në një aks të vetëm, të quajtur një rotor turbinë, dhe një seri disqesh fikse alternative të montuara në një bazë, të quajtur stator. Disqet e rotorit kanë briskë nga ana e jashtme, avulli u furnizohet këtyre blades dhe kthesat e disqeve. Disqet e statorit kanë briskë të ngjashëm të montuar në një kënd të kundërt, të cilat shërbejnë për të ridrejtuar rrjedhën e avullit në disqet e rotorit pas tyre. Secili disk i rotorit dhe disku i tij stator përkatës quhet një fazë turbine. Numri dhe madhësia e fazave të secilës turbinë zgjidhen në atë mënyrë që të maksimizohet energjia e përdorshme e avullit të shpejtësisë dhe presionit që i furnizohet. Avulli i shkarkimit që del nga turbina hyn në kondensator. Turbinat rrotullohen me një shpejtësi shumë të madhe, dhe për këtë arsye, kur transferoni rrotullimin në pajisje të tjera, zakonisht përdoren ingranazhe të posaçme për zvogëlim. Për më tepër, turbinat nuk mund të ndryshojnë drejtimin e rrotullimit të tyre, dhe shpesh kërkojnë mekanizma shtesë të kundërt (ndonjëherë përdoren faza shtesë të rrotullimit të kundërt).

Turbinat e shndërrojnë energjinë e avullit direkt në rotacion dhe nuk kërkojnë mekanizma shtesë për shndërrimin e lëvizjes reciproke në rotacion. Për më tepër, turbinat janë më kompakt se makinat kthyese dhe kanë një forcë të vazhdueshme në boshtin e daljes. Për shkak se turbinat janë më të thjeshtë në dizajn, ato zakonisht kërkojnë më pak mirëmbajtje.

Lloje të tjera të motorëve me avull

kërkesë

Motorët me avull mund të klasifikohen me aplikimin e tyre si më poshtë:

Makinat e palëvizshme

Merekan i avullit

Makinë me avull në një fabrikë të vjetër sheqeri, Kubë

Motorët e palëvizshëm me avull mund të ndahen në dy lloje sipas mënyrës së përdorimit:

• Makinat me një modalitet të ndryshueshëm, të cilat përfshijnë mullinj petëzimi metali, winches me avull dhe pajisje të ngjashme, të cilat shpesh duhet të ndalojnë dhe të ndryshojnë drejtimin e rrotullimit.
• Makineritë e energjisë që rrallë ndalen dhe nuk duhet të ndryshojnë drejtimin e rrotullimit. Këto përfshijnë motorët e energjisë në termocentralet, si dhe motorët industrialë të përdorur në fabrika, fabrika dhe hekurudhat kabllovike deri në tërheqjen e përhapur elektrike. Motorë me fuqi të ulët përdoren në modelet e anijeve dhe në pajisjet speciale.

Veshja e avullit është në thelb një motor i palëvizshëm, por i montuar në një kornizë mbështetëse në mënyrë që të mund të lëvizet. Mund të ankorohet me një kabllo dhe të zhvendoset nga vetë shtytja e tij në një vend të ri.

Automjetet e transportit

Motorët me avull u përdorën për të drejtuar lloje të ndryshme të automjeteve, midis tyre:

• Automjetet tokësore:
  • Makinë me avull
  • Traktor avulli
  • Eskavator me avull, dhe madje
• Avion avulli.

Në Rusi, lokomotiva e parë që funksiononte me avull u ndërtua nga E. A. dhe M. E. Cherepanovs në fabrikën Nizhne-Tagil në 1834 për të transportuar xehe. Ai zhvilloi një shpejtësi prej 13 milje në orë dhe transportoi më shumë se 200 paund (3.2 ton) ngarkesë. Gjatësia e hekurudhës së parë ishte 850 m.

Përfitimet e motorëve me avull

Avantazhi kryesor i motorëve me avull është se ata mund të përdorin pothuajse çdo burim të nxehtësisë për ta shndërruar atë në punë mekanike. Kjo i dallon ata nga motorët me djegie të brendshme, secili lloj i të cilave kërkon përdorimin e një lloji të caktuar të karburantit. Ky avantazh është më i dukshëm kur përdoret energjia bërthamore, sepse një reaktor bërthamor nuk është në gjendje të gjenerojë energji mekanike, por prodhon vetëm nxehtësi, e cila përdoret për të gjeneruar avull që drejton motorë me avull (zakonisht turbina me avull). Përveç kësaj, ekzistojnë burime të tjera të nxehtësisë që nuk mund të përdoren në motorët me djegie të brendshme, për shembull, energjia diellore. Një drejtim interesant është përdorimi i energjisë së diferencës së temperaturës së Oqeanit Botëror në thellësi të ndryshme.

Lloje të tjerë të motorëve me djegie të jashtme, siç është motori Stirling, i cili mund të sigurojë efikasitet shumë të lartë, por ka peshë dhe dimensione dukshëm më të madhe se llojet moderne të motorëve me avull, gjithashtu kanë veti të ngjashme.

Lokomotivat me avull performojnë mirë në lartësi të mëdha, pasi performanca e tyre nuk bie për shkak të presionit të ulët atmosferik. Lokomotivat me avull përdoren akoma në rajonet malore të Amerikës Latine, përkundër faktit se në ultësirat ato janë zëvendësuar prej kohësh nga llojet më moderne të lokomotivave.

Në Zvicër (Brienz Rothhorn) dhe Austri (Schafberg Bahn), lokomotivat e reja me avull të thatë kanë provuar vlerën e tyre. Ky lloj i lokomotivës me avull u zhvillua në bazë të modeleve zvicerane të lokomotivës dhe makinerive (SLM), me shumë përmirësime moderne, siç është përdorimi i kushinetave me rul, izolimi termik modern, djegia e fraksioneve të naftës së lehtë si karburant, linjat e avullit të përmirësuara, etj. . Si rezultat, këto lokomotiva kanë 60% më pak konsum të karburantit dhe dukshëm kërkesa për mirëmbajtje dukshëm. Cilësitë ekonomike të lokomotivave të tilla janë të krahasueshme me naftë moderne dhe lokomotivat elektrike.

Përveç kësaj, lokomotivat me avull janë shumë më të lehta se naftë dhe elektrike, gjë që është veçanërisht e vërtetë për hekurudhat malore. Një tipar i motorëve me avull është se ata nuk kanë nevojë për një transmetim, duke transferuar forcë direkt në rrota.

Koeficienti i performancës

Koeficienti i performancës (COP) i një motori të nxehtësisë mund të përcaktohet si raporti i punës mekanike të dobishme me sasinë e shpenzuar të nxehtësisë që përmbahet në karburant. Pjesa tjetër e energjisë e lëshuar në mjedis në formën e nxehtësisë. Efikasiteti i motorit të nxehtësisë është

Motori i avullit ishte motori i parë mekanik për të cilin kishte një përdorim praktik të përhapur. Motorët e parë me avull reciprok u përdorën së pari në prodhimin e fabrikës, dhe më vonë ata ishin në gjendje të lidheshin me rrota dhe të merrnin vetura të vetme:

• steamers;
• lokomotiva me avull;
• traktorë;
• makina.

Historia e shpikjes së motorit me avull

Parimi themelor i funksionimit të çdo motori me avull është që energjia e avullit të nxehtë shndërrohet në energji mekanike, e cila mund të jetë:

• reciprok;
• rrotulluese.

Dhe energjia mekanike e marrë tashmë mund të përdoret për qëllime të dobishme. Parimi i motorit të avullit ishte i kuptueshëm edhe nga Grekët e Lashtë, por në epokat e errëta njerëzit me forcë harruan për të. Edhe një herë, interesi për këtë problem u ringjall vetëm në shekullin e 17-të. Italiani Giovanni Branca në 1629 propozoi një model të turbinës së tij me avull. Por për shkak të humbjeve të mëdha të energjisë në mënyrë të papranueshme, ky motor i parë me avull në botë nuk gjeti aplikim praktik.

Ky francez është një mjek mjekësor duke stërvitur, u transferua në Angli në 1675, ku u shënua për një numër shpikjesh. Pra, ai shpiku "kutinë papen" - prototipin e një kazani modern të dyfishtë. Papen ishte në gjendje të vinte re marrëdhëniet midis rritjes së presionit dhe pikës së vlimit të lëngshëm. Ai ishte në gjendje të ndërtonte një kazan të mbyllur, ku ruhej presion i lartë. Si rezultat, uji zier në të në një temperaturë të ngritur, dhe u bë e mundur të gatuani ushqime në temperatura mbi 100 gradë, gjë që përshpejtoi procesin e gatimit.

Në prag të lëvizjes në Misty Albion, Papen shpiku një motor pluhur. Furra e barut që digjet në cilindër shtyu pistonin. Gazrat e pluhurit që rezultuan u hoqën përmes valvulës, dhe ato të tjera u ftohën, për shkak të së cilës u shfaq një zbehje e lehtë në cilindër, dhe presioni atmosferik e ktheu pistonin në vendin e vet.

Me një parim të ngjashëm, Papen krijoi në 1698 një motor të ngjashëm, por tashmë mbi ujë. Në të vërtetë ishte motori i parë me avull.

Përkundër faktit se vetë ideja premtoi përfitime të konsiderueshme, ajo nuk solli dividentë për autorin e saj. Fakti është se pak më parë Severy (një mekanik anglez) patentoi pompën e tij të avullit, e cila në atë kohë ishte mënyra e vetme për ta përdorur atë për një motor me avull. Doli se shpikësi i motorit të parë me avull Denis Papen vdiq në 1714 në Londër, duke qenë i varfër dhe i vetmuar.

Makinë Thomas Newcomen

  Fitime të mëdha arritën ta arrinin këtë anglez me iniciativë. Ai ishte 35 vjeç kur u krijua makina Papen. Newcomen studioi me kujdes trashëgiminë e Papen dhe Severy dhe vuri në dukje mangësitë e të dy modeleve, dhe mori ide të forta në shërbim. Duke bashkëpunuar me specialistin e ujit dhe xhamit D. Callie, Newcomen krijoi modelin e tij të parë deri në vitin 1712, duke vazhduar historinë e motorëve me avull. Puna e saj kryesore u duk kështu:

• modeli ishte një cilindër vertikal me një pistoni (nga Papen);
• avulli u krijua në një kazan të veçantë, i cili funksiononte sipas parimit të shpikjes së Savery;
• ngushtësia e cilindrit të avullit sigurohej nga shtrëngimi i lëkurës së pistonit.

Duke pompuar presionin, pajisja e Newcomen ngriti ujë nga minierat. Por ishte shumë i rëndë dhe jashtëzakonisht glutton për thëngjill. Por këto mangësi nuk e penguan funksionimin gjysmë shekulli të kësaj shpikje në miniera. Falë tij, u bë e mundur të rivitalizoheshin minierat e braktisura më parë për shkak të përmbytjeve të ujërave nëntokësorë. Por duke qenë se makina e tij ishte një përmbledhje e shpikjeve të hershme, Newcomen nuk mund të merrte një patentë për të.

Makinë Watt

Hapi vendimtar u bë nga britaniku James Watt, në sajë të përpjekjeve të të cilit u shfaq një motor me avull me pistoni të mjaftueshëm të fuqishëm dhe kompakt. Si mekanik në Universitetin e Glasgow, Watt në 1763 mori përsipër riparimin e një motori me avull Newcomen. Gjatë procesit të riparimit, ai erdhi me një mënyrë për të zvogëluar shkëlqimin e saj - cilindri i saj duhej të ruhej në një gjendje të nxehtë.

Por ishte akoma e nevojshme për të zgjidhur problemin e kondensimit të avullit. Ai e kapi vendimin, duke kaluar pranë rrobave, nga poshtë kapakëve të kaldajave, nga të cilët po derdhej avulli. Ai e kuptoi që avulli është një gaz që duhet të nisë në një cilindër me presion të zvogëluar. Ai arriti ngushtësinë e sistemit të cilindrave të pistonit duke mbështjellë litarin e parë të vajit të kërpit, pas së cilit u bë e mundur refuzimi i presionit atmosferik - një hap i dukshëm përpara.

Në 1769, Watt patentoi një motor avulli në të cilin temperatura e avullit dhe pjesëve kritike ishte e njëjtë.

Videoja e parë e motorit me avull të James Watt

Por në jetë, Watt ishte më pak me fat, dhe ai duhej të linte një patentë për borxhet e tij. Pas 3 vjetësh, ai u takua me industrialistin e pasur Matthew Bolton, i cili bleu patentat e tij për Watt. Nën kujdesin e tij, Watt u kthye në punë. Tashmë në 1773, modeli i ri Watt në teste tregoi konsumin e qymyrit shumë më të ulët nga sa kërkonin paraardhësit e tij. Dhe një vit më vonë, Anglia filloi prodhimin industrial të makinave Watt. Në 1781, Watt patentoi një motor avulli që mundësonte makineritë industriale. Pak më vonë, të njëjtat teknologji filluan të përdoren për lëvizjen e anijeve dhe trenave, të cilat do të shndërroheshin në një revolucion të mirëfilltë teknik.

  Ne nuk jemi më pak të dashur për Ivan Polzunov, shpikësi rus i motorit të parë me avull, i cili ishte në gjendje të drejtonte shumë mekanizma operimi. Për më tepër, ai e bëri këtë shpikje para Bardhë - në 1763, duke punuar në fabrikat e minierave Altai. Ai e prezantoi menaxherin e uzinës në projektin e tij dhe ai mori miratimin nga kryeqyteti për të mbledhur njësinë. Polzunovit u urdhërua të ndërtojë një makinë të madhe.

Kjo punë zgjati 21 muaj, por kur ishte pothuajse gati, shpikësi, i cili ishte i sëmurë nga konsumimi, vdiq para se të jetonte për disa ditë para gjyqeve të para. Motori i avullit të Polzunov mund të funksionojë vazhdimisht dhe automatikisht. Kjo u vërtetua si rezultat i testeve të kryera në 1766 nga studentët e Polzunov. Një muaj më vonë, makina tashmë kishte filluar të funksionojë, jo vetëm që kishte grumbulluar të gjitha kostot e krijimit të saj, por edhe duke sjellë fitim për pronarët.

Kush mendoni se mund të quhet shpikësi i parë i një motori me avull? Na tregoni për të në

Shpikësit e motorit me avull u përpoqën të përdorin të njëjtin dizajn, por vetëm në drejtim të kundërt. Motorët e parë me avull, megjithatë, nuk ishin motorë aq shumë sa pompat e avullit të përdorura për të pompuar ujë nga minierat e thella. Modeli i parë i një makine të tillë u propozua në 1690 nga Papen. Papen vendosi cilindrin e makinës drejt, sepse valvula e cilindrit nuk mund të kryejë funksionin e saj në një pozicion të ndryshëm.

Nëse kjo punë nuk ju përshtatet në fund të faqes, ekziston një listë me vepra të ngjashme. Mund të përdorni gjithashtu butonin e kërkimit.

paraqitje

Deri në gjysmën e dytë të shekullit të 18-të, njerëzit përdorën kryesisht motorë uji për nevoja prodhimi. Meqenëse është e pamundur të transmetohet lëvizje mekanike nga rrota e ujit në distanca të gjata, të gjitha fabrikat duhej të ndërtoheshin në brigjet e lumenjve, gjë që nuk ishte gjithmonë e përshtatshme. Përveç kësaj, për funksionimin efektiv të një motori të tillë shpesh kërkohej punë e shtrenjtë përgatitore (ndërtimi i pellgjeve, ndërtimi i digave, etj.). Kishte të meta të tjera të rrotave të ujit: ata kishin fuqi të ulët, puna e tyre varej nga koha e vitit dhe ishte e vështirë për t'u rregulluar. Gradualisht, nevoja për një motor thelbësisht të ri filloi të ndjehet ashpër: e fuqishme, e lirë, autonome dhe lehtësisht e kontrollueshme. Për një shekull, një motor me avull është bërë thjesht një motor i tillë për një person.

Motori i avullit - një motor nxehtësie i djegies së jashtme që konverton energjinë e avullit të nxehtë në punë mekanike - translationallëvizja e pistonit, dhe më pas në lëvizjen rrotulluese të boshtit. Në një kuptim më të gjerë, një motor me avull është çdo motor me djegie të jashtme që konvertuaritenergjia e avullit në

punë mekanike.

Pjesa kryesore. Shfaqja e një motori universal me avull

1. Historia e motorëve me avull

Ideja e një motori me avull u ishte sugjeruar pjesërisht shpikësve të saj me hartimin e një pompë uji pistoni, i cili ishte i njohur edhe në antikitet.

Parimi i funksionimit të tij ishte shumë i thjeshtë: kur pistoni u ngrit lart, uji u thith në cilindër përmes një valvule në fund të saj. Valvula anësore që lidh cilindrin me ngritësin ishte e mbyllur në këtë kohë, pasi uji nga ky tub gjithashtu u përpoq të hynte në cilindër dhe kështu mbylli këtë valvul. Kur ulni pistonin, ajo filloi të bëjë presion mbi ujin në cilindër, për shkak të së cilës valvula e poshtme ishte e mbyllur dhe valvula anësore u hap. Në këtë kohë, uji nga cilindri u ngop me tubin e ujit. Në një pompë pistoni, puna e marrë nga jashtë u shpenzua në lëvizjen e lëngut përmes cilindrit të pompës. Shpikësit e motorit me avull u përpoqën të përdorin të njëjtin dizajn, por vetëm në drejtim të kundërt. Një cilindër pistoni formon bazën e të gjithë motorëve të pistonit të avullit. Motorët e parë me avull, megjithatë, nuk ishin motorë aq shumë sa pompat e avullit të përdorura për të pompuar ujë nga minierat e thella. Parimi i veprimit të tyre bazohej në faktin se pas ftohjes dhe kondensimit të tij në ujë, avulli zinte një hapësirë \u200b\u200b170 herë më pak se në një gjendje të nxehtë. Nëse e zhvendosni ajrin nga anija me avull të nxehtë, mbylleni atë dhe pastaj ftohni avullin, presioni brenda anijes do të jetë shumë më pak se jashtë. Presioni i jashtëm atmosferik do të kompresojë një anije të tillë, dhe nëse një pistoni vendoset në të, ajo do të lëvizë brenda me forcë më të madhe, aq më e madhe është zona e saj.

Modeli i parë i një makine të tillë u propozua në 1690 nga Papen. Denis Papen ishte një asistent në Huygens, dhe që nga viti 1688 një profesor i matematikës në Universitetin e Marburg. Ai erdhi me idenë e përdorimit të një cilindri të uritur me një pistoni që lëviz në të për një motor atmosferik. Papen u përball me detyrën e detyrimit të pistonit për të kryer punë me presion atmosferik. Në 1690, u krijua një projekt me radikalisht i ri me motor avulli. Uji në cilindër kur nxehet u kthye në avull dhe e zhvendosi pistonin lart. Avulli nxori ajrin nëpër një valvul të veçantë dhe hapësira e rrallë u krijua gjatë kondensimit të avullit; presioni i jashtëm e zhvendosi pistonin poshtë. Ndërsa zbriti, pistoni nxori një litar me një ngarkesë. Papen vendosi cilindrin e makinës drejt, sepse valvula e cilindrit nuk mund të kryejë funksionin e saj në ndonjë pozicion tjetër. Motori i Papen kreu punë të dobishme dobët, pasi nuk mund të kryente veprim të vazhdueshëm. Për të detyruar pistonin që të ngrejë ngarkesën, ishte e nevojshme të manipulohej shufra e valvulave dhe ndalesa, të zhvendoset burimi i flakës dhe të ftohet cilindri me ujë.

Përmirësimi i makinave me avull-atmosferik vazhdoi nga Thomas Severi. Në 1698, Thomas Severi shpiku një pompë avulli për pompimin e ujit nga minierat. "Miku i tij minator" punoi pa një pistoni. Uji u zhyt duke kondensuar avullin dhe duke krijuar një hapësirë \u200b\u200btë rrallë mbi nivelin e ujit në anije. Severi e ndau bojlerin nga anija ku u krye kondensimi. Ky motor me avull kishte efikasitet të ulët, por gjithsesi gjeti aplikim të gjerë.

Por më e përdorur gjerësisht në gjysmën e parë të shekullit të 18 ishte motori me avull Newcomen, i krijuar në 1711. Cilindri i avullit u vendos në Newcomen sipër kazanit të avullit. Shufra e pistonit (shufra e lidhur me pistonin) ishte e lidhur nga një lidhje fleksibël deri në fund të balancuesit. Një shufër pompë ishte e lidhur me skajin tjetër të balancuesit. Pistoni u ngrit në pozicionin e tij të sipërm nën veprimin e një kundërpeshë të bashkangjitur në skajin e kundërt të balancuesit. Përveç kësaj, lëvizja lart e pistonit u ndihmua nga avulli i lëshuar në atë kohë në cilindër. Kur pistoni ishte në pozicionin e tij më të lartë, valvula ishte e mbyllur, e cila lëshonte avull nga kazani në cilindër, dhe uji u spërkat në cilindër. Nën ndikimin e këtij uji, avulli në cilindër u ftoh shpejt, kondensohet dhe presioni në cilindër ra. Për shkak të ndryshimit të presionit të krijuar brenda dhe jashtë cilindrit, pistoni u zhvendos poshtë nga presioni atmosferik, duke bërë punë të dobishme - vuri në lëvizje balancuesin që lëvizte shufrën e pompës. Kështu, puna e dobishme u krye vetëm kur pistoni u zhvendos poshtë. Pastaj përsëri, avulli u lëshua në cilindër. Pistoni u ngrit përsëri, dhe i gjithë cilindri u mbush me avull. Kur uji përsëri u spërkat, avulli kondensohet përsëri, pas së cilës pistoni bën një lëvizje të re të dobishme poshtë, etj. Në fakt, presioni atmosferik e bëri punën në makinën e Newcomen, dhe avulli shërbeu vetëm për të krijuar një hapësirë \u200b\u200btë shkarkuar.

Në dritën e zhvillimit të mëtutjeshëm të motorit me avull, bëhet e qartë se disavantazhi kryesor i makinës Newcomer ishte se cilindri i punës në të ishte në të njëjtën kohë një kondensator. Për shkak të kësaj, ishte e nevojshme që ftohja e alternuar dhe më pas ngrohja e cilindrit dhe konsumi i karburantit të ishte shumë i lartë. Kishte raste kur makina ishte 50 kuaj, mezi kishte kohë të jepte karburantin e nevojshëm. Efikasiteti (Efikasiteti) i kësaj makine vështirë se tejkaloi 1%. Me fjalë të tjera, 99% e të gjithë vlerës kalorifike humbi pa fryt. Sidoqoftë, kjo makinë ishte e përhapur në Angli, veçanërisht në miniera, ku qymyri ishte i lirë. Shpikësit e mëpasshëm bënë disa përmirësime në pompën Newcomen. Në veçanti, në 1718 Beiton doli me një mekanizëm të vetë-veprimit të shpërndarjes që automatikisht ndizi ose fiket avulli dhe lejoi ujë brenda. Ai plotësoi bojlerin me avull me një valvul sigurie.

Por diagrami skematik i makinës Newcomer mbeti i pandryshuar për 50 vjet, derisa James Watt, mekaniku i Universitetit të Glasgow, mori përsipër përmirësimin e tij. Në vitet 1763-1764, atij iu desh të riparonte një model universitar të makinës së Newcomen. Watt bëri modelin e saj të vogël dhe filloi të studiojë efektin e saj. Në të njëjtën kohë, ai mund të përdorte disa pajisje që i përkisnin universitetit, dhe të përdorte këshillat e profesorëve. E gjithë kjo i lejoi që ta shihte problemin më gjerë se sa shumë mekanikë e kishin parë atë para tij, dhe ai ishte në gjendje të krijonte një motor avulli shumë më të përparuar.

Duke punuar me modelin, Watt zbuloi se kur avulli u fut në një cilindër të ftohur, kondensohej në sasi të konsiderueshme në muret e tij. Menjëherë u bë e qartë për Watt që për funksionimin më ekonomik të motorit do të ishte më e leverdishme ta mbani cilindrin të nxehet vazhdimisht. Por si në këtë rast të kondensoni avullin? Për disa javë ai pyeti veten se si ta zgjidhte këtë problem, dhe më në fund kuptoi se ftohja e avullit duhet të ndodhë në një cilindër të veçantë të lidhur me tubin kryesor të shkurtër. Vetë Watt kujtoi se një herë gjatë një shëtitje në mbrëmje ai ecte përtej rrobave dhe këtu, në sytë e reve të avullit që shpëtonin nga dritarja, ai kuptoi se avulli, duke qenë një trup elastik, duhet të nxitonte në hapësirën e shkarkuar. Vetëm atëherë, mendimi i erdhi atij që makina Newcomer duhet të plotësohet me një anije të veçantë për kondensimin e avullit. Një pompë e thjeshtë, e drejtuar nga vetë makina, mund të largonte ajrin dhe ujin nga kondensatori, në mënyrë që me çdo goditje të makinës të mund të krijohej një hapësirë \u200b\u200be shkarkuar.

Pas kësaj, Watt bëri disa përmirësime të tjera, si rezultat i së cilës makina mori formën e mëposhtme. Tubat u sollën në të dy anët e cilindrit: përmes avullit të poshtëm ajo hyri brenda nga kazani i avullit, përmes sipërm ai u devijua në kondensator. Kondensatori përbëhej nga dy tuba kallaji që qëndrojnë në këmbë dhe komunikojnë me njëri-tjetrin në krye të një tubi të shkurtër horizontal me një hapje të mbivendosur nga një rubinet. Fundi i këtyre tubave ishte i lidhur me një tub të tretë vertikal, i cili shërbeu si një pompë anashkalimi ajri. Tubat që përbënin frigoriferin dhe pompën e ajrit u vendosën në një cilindër të vogël me ujë të ftohtë. Tubi i avullit u lidh me bojlerin, nga i cili avulli u shkarkua në cilindër. Kur avulli mbushi cilindrin, valvula e avullit u mbyll dhe pistoni i pompës së ajrit të kondensatorit u ngrit, i cili rezultoi në një hapësirë \u200b\u200btë shkarkuar fort në tubat e kondensatorit. Avulli nxitoi në tuba dhe u kondensua atje, dhe pistoni u ngrit, duke mbajtur ngarkesën së bashku me të (kjo ishte se si u mat puna e dobishme e pistonit). Pastaj valvula e daljes ishte e mbyllur.

Gjatë viteve të ardhshme, Watt ka punuar shumë për të përmirësuar motorin e tij. Në makinën e vitit 1776, krahasuar me modelin e vitit 1765, u bënë disa përmirësime themelore. Pistoni ishte vendosur brenda cilindrit, i rrethuar nga një shtresë e avullit (xhaketë). Falë kësaj, humbja e nxehtësisë u minimizua. Shtresa e mbylljes ishte e mbyllur nga lart, ndërsa cilindri ishte i hapur. Avulli hyri në cilindër nga kazani përmes një tubi anësor. Cilindri ishte lidhur me kondensatorin nga një tub i pajisur me një valvul të shkarkimit të avullit. Pak më e lartë se kjo valvulë dhe më afër cilindrit ishte një valvul e dytë balancuese. Kur të dy valvulat ishin të hapura, avulli i lëshuar nga bojleri mbushte tërë hapësirën sipër dhe poshtë pistonit, duke zhvendosur ajrin përmes tubit në kondensator. Kur valvulat u mbyllën, i gjithë sistemi vazhdoi të mbetet në ekuilibër. Pastaj u hap valvula e poshtme e shkarkimit, duke e ndarë hapësirën nën pistoni nga kondensatori. Avulli nga kjo hapësirë \u200b\u200bu dërgua në një kondensator, ftohur këtu dhe kondensohet. Në këtë rast, një hapësirë \u200b\u200be rrallë u krijua nën pistoni, dhe presioni ra. Nga lart, avulli që vinte nga kazani vazhdonte të ushtronte presion. Nën veprimin e saj, pistoni zbriti dhe bëri një punë të dobishme, e cila, me ndihmën e një balancuesi, u transmetua në shufrën e pompës. Pasi pistoni zbriti në pozicionin e tij më të ulët, u hap valvula e sipërme balancuese. Avulli mbushur përsëri hapësirën sipër dhe poshtë pistonit. Presioni në cilindër ishte i ekuilibruar. Nën ndikimin e kundërpeshës të vendosur në fund të balancuesit, pistoni u ngrit lirshëm (pa bërë ndonjë punë të dobishme). Pastaj i gjithë procesi vazhdoi në të njëjtën sekuencë.

Edhe pse kjo makinë Watt, si dhe motori Newcomer, mbeti i njëanshëm, ai tashmë kishte një ndryshim të rëndësishëm - nëse puna e Newcomen bëhej nga presioni atmosferik, atëherë nga Watt ajo bëhej me avull. Duke rritur presionin e avullit, ishte e mundur të rritet fuqia e motorit dhe në këtë mënyrë të ndikojë në funksionimin e tij. Sidoqoftë, kjo nuk e eliminoi pengesën kryesore të këtij lloj makinerish - ata bënë vetëm një lëvizje pune, punuan pa masë dhe për këtë arsye mund të përdoren vetëm si pompa. Në vitet 1775-1785 u ndërtuan 66 motorë të tillë me avull.

Crawler filloi punën e tij pothuajse njëkohësisht me Watt,por me një qasje të ndryshme ndaj problemit të motorit dhe në kushte ekonomike krejtësisht të ndryshme. Polzunov filloi me një deklaratë të përgjithshme energjetike për problemin e zëvendësimit të plotë të hidrocentraleve në varësi të kushteve lokale me një motor ngrohës universal, por ai nuk mund të realizonte planet e tij të guximshme në serf Rusinë.

Në 1763, I.I. Polzunov zhvilloi një model të detajuar të një motori me avull 1.8 kf, dhe në 1764, së bashku me studentët e tij, filluan të krijojnë një "makinë zjarrfikës". Në pranverën e vitit 1766, ajo ishte pothuajse gati. Për shkak të konsumit të fluturuar, vetë shpikësi nuk ishte në gjendje ta shihte veprimin e eshtrave të tij. Testet e motorit me avull filluan një javë pas vdekjes së Polzunov.

Makina e Polzunov ndryshonte nga motorët me avull të njohur në atë kohë, kryesisht sepse ishte menduar jo vetëm për ngritjen e ujit, por edhe për drejtimin e makinave të fabrikës - kambanat e fryrjes. Ishte një makinë e vazhdueshme, e cila u arrit përmes përdorimit të dy cilindrave në vend të një: pistonët e cilindrave lëviznin drejt njëri-tjetrit dhe vepronin në mënyrë alternative në një bosht të përbashkët. Në projektin e tij, Polzunov tregoi të gjitha materialet nga të cilat duhej të bëhej makina, dhe gjithashtu përshkroi proceset teknologjike që do të kërkoheshin gjatë ndërtimit të tij (bashkim, hedhje, lustrim). Ekspertët argumentojnë se memorja që përshkruan projektin u dallua nga qartësia ekstreme e mendimit dhe saktësia e filigranit e llogaritjeve.

Sipas shpikës, avulli nga kazani i makinës u furnizua në njërin nga dy cilindrat dhe ngriti pistonin në pozicionin e tij më të lartë. Pas kësaj, uji i ftohtë u injektua në cilindër nga rezervuari, i cili çoi në kondensimin e avullit. Nën presionin e atmosferës së jashtme, pistoni u ul, ndërsa në cilindrin tjetër pistoni u ngrit si rezultat i presionit të avullit. Duke përdorur një pajisje të veçantë, u kryen dy operacione - hyrja automatike e avullit nga kazan tek cilindrat dhe marrja automatike e ujit të ftohtë. Një sistem i rrotave (rrota speciale) transmetonte lëvizjen nga pistat në pompat që pomponin ujë në rezervuar dhe në zhurmënat e fryrjes.

Paralelisht me makinën kryesore, shpikësi zhvilloi shumë pjesë të reja, ndeshjeve dhe pajisje që thjeshtuan shumë procesin e prodhimit. Një shembull është rregullatori me veprim të drejtpërdrejtë që ai hartoi për të mbajtur një nivel të vazhdueshëm të ujit në kazan. Gjatë provave, janë zbuluar defekte serioze të motorit: trajtim i pasaktë në sipërfaqe i cilindrave të përdorur, rrjedhje në zhurmat e ftohësit, prania e predhave në pjesë metalike, etj. Këto të meta u shpjeguan me faktin se niveli i makinerisë në uzinën Barnaul nuk ishte akoma i mjaftueshëm. Dhe arritjet shkencore të asaj kohe nuk lejuan të llogaritnin me saktësi sasinë e kërkuar të ujit ftohës. Sidoqoftë, të gjitha mangësitë u zgjidhën, dhe në qershor 1766 u testua me sukses instalimi me zhurmë, pas së cilës filloi ndërtimi i furrave.

1. Vlera e motorëve me avull

stacionet e pompimit, lokomotiva në anijet me avullnjësi traktori , makina me avull dhe automjete të tjera. Motorët me avull kontribuan në përdorimin e gjerë tregtar të makinave në ndërmarrje dhe ishin baza e energjisërevolucion industrial   Shekulli XVIII. Motorët me avull u ekzaminuan më vonë., turbinat me avull, motorë elektrikë   dhe reaktorët bërthamorë, Efikasiteti i të cilit është më i lartë.

Turbinat me avull , zyrtarisht një lloj motori me avull, ende përdoren gjerësisht si disqetgjeneratorë të energjisë elektrike . Përafërsisht 86% e energjisë elektrike në botë prodhohet duke përdorur turbina me avull.

Parimi i funksionimit

Për të drejtuar një motor me avull është i nevojshëmkazan me avull . Zgjerimi i presioneve të avullit në shinat e pistonit ose të shpatullaveturbinë me avull lëvizja e të cilit transmetohet në pjesë të tjera mekanike. Një nga avantazhet e motorëve me djegie të jashtme është se për shkak të ndarjes së bojlerit nga motori i avullit, ata mund të përdorin pothuajse çdo lloj karburanti - ngadru zjarri deri në uranium.

1. Klasifikimi i motorit me avull

Motorët me avull klasifikohen si më poshtë.

Motorët me avull të përsëritur

Motorët e rikthimit përdorin energjinë e avullit për të lëvizur pistonin në një dhomë hermetike ose cilindër. Veprimi reciprok i pistonit mund të shndërrohet mekanikisht në lëvizje lineare të pompave të pistonit ose në lëvizje rrotulluese për pjesët e drejtuara të mjeteve të makinerisë ose rrotave të automjeteve.

Makina me vakum

Motorët e hershëm të avullit u quajtën së pari "qitje   makineritë ", si dhe"atmosferik "Ose" kondensimi "motorët Watt. Ata punuan përvakuum parim dhe për këtë arsye njihet edhe si "motorë vakum". Makinat e tilla kanë punuar për të drejtuar pistonipompa në çdo rast, nuk ka prova se ato janë përdorur për qëllime të tjera. Gjatë funksionimit të një motori me avull të tipit vakum, në fillim të ciklit, avulli me presion të ulët futet në dhomën e punës ose cilindrin. Valvula e hyrjes më pas mbyllet dhe avulli ftohet duke kondensuar. Në motorin e Newcomen, uji ftohës spërkatet drejtpërdrejt në cilindër dhe kondensata shpëton në rezervuarin e kondensatës. Kështu, në një cilindër krijohet një vakum. Presioni atmosferik në pjesën e sipërme të cilindrit shtyp në pistoni, duke bërë që ajo të lëvizë poshtë, domethënë goditje.

Zinxhir pistoni   me fundin e një lëkundësi të madh që rrotullohet rreth mesit të tij. Pompa e ngarkimit paraprak është e lidhur me një zinxhir në skajin e kundërt të rrezes, e cila, nën veprimin e pompës, e kthen pistonin në pjesën e sipërme të cilindrit me forcëgravitet . Kjo është mënyra e kthimit. Presioni i ulët i avullit mund të mos kundërshtojë lëvizjen e pistonit.

Ftohja dhe riparimi i vazhdueshëm i cilindrit të punës së makinës ishte shumë i kotë dhe joefikas, megjithatë, këta motorë me avull lejuan pompimin jashtëujë   nga një thellësi më e madhe sesa ishte e mundur para se të shfaqeshin.1774   U shfaq një version i motorit me avull, i krijuar nga Watt në bashkëpunim me Matthew Boulton, risia kryesore e së cilës ishte heqja e procesit të kondensimit në një dhomë të veçantë të veçantë (kondensator ). Kjo dhomë ishte vendosur në një banjë me ujë të ftohtë, dhe u lidh në cilindër me një tub të mbivendosur nga një valvul. Një vakum i vogël i veçantë u bashkua me dhomën e kondensimit.pompë (prototipi i një pompë kondensate) të drejtuar nga një lëkundëse dhe e përdorur për të hequr kondensatën nga kondensatori. Uji i nxehtë që rezulton u ushqye përsëri në kazan me një pompë speciale (prototipi i pompës së ushqimit). Një tjetër risi radikale ishte mbyllja e skajit të sipërm të cilindrit të punës, në pjesën e sipërme të së cilës tani kishte avull me presion të ulët. I njëjti avull ishte i pranishëm në xhaketën e dyfishtë të cilindrit, duke ruajtur temperaturën e tij konstante. Gjatë lëvizjes përpjetë të pistonit, ky avull u transferua përmes tubave specialë në pjesën e poshtme të cilindrit, në mënyrë që të pësojë kondensim gjatë ciklit tjetër. Makineria, në të vërtetë, pushoi së qeni "atmosferike", dhe fuqia e saj tani varej nga ndryshimi i presionit midis avullit me presion të ulët dhe vakumit që mund të merret. Në motorin me avull Newcomen, pistoni ishte lubrifikuar me një sasi të vogël uji të derdhur në krye të tij, në makinën Watt kjo u bë e pamundur, pasi tani kishte në avull në pjesën e sipërme të cilindrit, unë duhej të kaloja në lubrifikim me një përzierje yndyre dhe vaji. I njëjti lubrifikant u përdor në vulën e rrjedhin të cilindrit.

Motorët me avull me vakum, përkundër kufizimit të dukshëm të efektivitetit të tyre, ishin relativisht të sigurt, ata përdorën avull nën presion të ulët, i cili ishte në përputhje me nivelin e ulët të përgjithshëm të teknologjive të bojleritShekulli XVIII . Fuqia e makinës ishte e kufizuar nga presioni i ulët i avullit, dimensionet e cilindrit, shkalla e djegies së karburantit dhe avullimi i ujit në kazan, si dhe madhësia e kondensatorit. Efikasiteti maksimal teorik ishte i kufizuar nga një ndryshim relativisht i vogël i temperaturës në të dy anët e pistonit; kjo bëri makina me vakum të dizajnuara për përdorim industrial shumë të mëdha dhe të shtrenjta.

përafërsisht1811   vit, Richard Trevitnik kishte nevojë për të përmirësuar makinën Watt në mënyrë që ta adaptonte atë me kaldajat e reja kornishë. Presioni i avullit mbi pistoni arriti në 275 kPa (2.8 atmosfera), dhe ishte ajo që i dha fuqinë kryesore për të bërë goditjen e punës; Përveç kësaj, kondensatori është përmirësuar ndjeshëm. Makinat e tilla quheshin makina kornizë, ishin zhdukur deri në vitet 1890. Shumë nga veturat e vjetra Watt u rimodeluan në këtë nivel. Disa makina kornishane ishin mjaft të mëdha.

Motorë me avull me presion të lartë

Në motorët me avull, avulli derdhet nga bojleri në dhomën e punës të cilindrit, ku zgjerohet, duke ushtruar presion mbi pistonin dhe duke bërë punë të dobishme. Pas kësaj, avulli i zgjeruar mund të shkarkohet në atmosferë ose të futet në kondensator. Një ndryshim i rëndësishëm midis makinave me presion të lartë dhe vakumit është se presioni i avullit të shkarkimit tejkalon presionin atmosferik ose të barabartë me të, d.m.th vakuumi nuk është krijuar. Avulli i shkarkimit zakonisht kishte një presion mbi presionin atmosferik dhe shpesh lëshohejoxhak që lejoi të rritet drafti i një bakri.

Rëndësia e rritjes së presionit të avullit është që në këtë mënyrë, ajo fiton një temperaturë më të lartë. Kështu, makina me presion të lartë me avull funksionon në një ndryshim më të madh të temperaturës sesa ai që mund të arrihet në makinat me vakum. Pasi makinat me presion të lartë zëvendësuan ato me vakum, ato u bënë baza për zhvillimin dhe përmirësimin e mëtutjeshëm të të gjithë motorëve me avull të kthyeshëm. Sidoqoftë, presioni që u mor në konsideratë1800 vit   i lartë (275-345 kPa), tani vlerësohet si shumë i ulët - presioni në kaldaja moderne me avull është dhjetë herë më i lartë.

Një avantazh shtesë i makinave me presion të lartë është se ato janë shumë më pak se niveli i caktuar i fuqisë, dhe, në përputhje me rrethanat, dukshëm më pak i kushtueshëm. Përveç kësaj, një motor i tillë me avull mund të jetë i lehtë dhe kompakt sa të përdoret në automjete. Transporti që rezulton me avull (lokomotivat me avull, varkat me avull) revolucionarizoi transportin tregtar dhe pasagjerët, strategjinë ushtarake dhe në përgjithësi prek pothuajse çdo aspekt të jetës publike.

Makina me avull të dyfishtë

Hapi tjetër i rëndësishëm në zhvillimin e motorëve me avull nën presion të lartë ishte shfaqja e makinave me veprim të dyfishtë. Në makinat me një veprim, pistoni lëvizi në një drejtim me forcën e një çifti në zgjerim, por ajo u kthye përsëri ose nën ndikimin e gravitetit, ose për shkak të momentit të një fluturimi rrotullues të inercisë të lidhur me motorin me avull.

Në motorët me avull me veprim të dyfishtë, avulli i freskët furnizohet në mënyrë alternative në të dy anët e cilindrit të punës, ndërsa avulli i shkarkimit nga ana tjetër e cilindrit lëshohet në atmosferë ose kondensator. Kjo kërkonte krijimin e një mekanizmi mjaft kompleks të shpërndarjes së avullit. Parimi i veprimit të dyfishtë rrit shpejtësinë e makinës dhe përmirëson qetësinë.

Pistoni i një motori të tillë me avull është i lidhur me një shufër rrëshqitëse që del nga cilindri. Për këtë, shufra lidhëse e lëkundshme, e cila vë në lëvizje kthesën e fluturës, është e furnizuar. Sistemi i shpërndarjes së avullit i nxitur nga të tjerëtmekanizmi i fiksimit. Mekanizmi i shpërndarjes së avullit mund të ketë një funksion të kundërt, në mënyrë që të mund të ndryshohet drejtimi i rrotullimit të motoçikletë.

Një motor me avull me dy veprim është gati dy herë më i fuqishëm se një motor me avull konvencional, dhe gjithashtu mund të funksionojë me një avion avulli shumë më të lehtë. Kjo zvogëlon peshën dhe koston e makinave.

Shumica e motorëve me avull kthyes përdorin këtë parim të veçantë të funksionimit, i cili shihet qartë në lokomotivat me avull. Kur një makinë e tillë ka dy ose më shumë cilindra, kthesat janë montuar me një zhvendosje prej 90 gradë në mënyrë që të garantohet mundësia e fillimit të makinës me çdo pozicion të pistoneve në cilindra. Disa avullore me rrota kishin një motor avulli me një cilindër me dy cilindra dhe ata duhej të siguroheshin që rrota të mos ndalet brendaqendra e vdekur , domethënë, në një pozicion në të cilin makina nuk mund të fillohet.

Turbinat me avull

Një turbinë me avull është një daulle ose një seri disqesh rrotulluese të montuara në një aks të vetëm, ata quhen rotori i turbinës, dhe një seri disqesh fikse alternative të montuara në një bazë, të quajtur stator. Disqet e rotorit kanë briskë nga ana e jashtme, avulli u furnizohet këtyre blades dhe kthesat e disqeve. Disqet e statorit kanë tehe të ngjashme (në aktive ose të ngjashme në ato reaktive) të montuara në një kënd të kundërt, të cilat shërbejnë për të ridrejtuar rrjedhën e avullit në disqet e rotorit pas tyre. Quhet secili disk i rotorit dhe disku i tij stator përkatësfazë   turbinë. Numri dhe madhësia e fazave të secilës turbinë zgjidhen në atë mënyrë që të maksimizohet përdorimi i energjisë së dobishme të avullit të shpejtësisë dhe presionit që i furnizohet. Avulli i shkarkimit që del nga turbina hyn në kondensator. Turbinat rrotullohen me një shpejtësi shumë të madhe, dhe për këtë arsye, kur transferoni rotacionin në pajisje të tjera, të veçantëreduktimin e transmetimit. Për më tepër, turbinat nuk mund të ndryshojnë drejtimin e rrotullimit të tyre, dhe shpesh kërkojnë mekanizma shtesë të kundërt (ndonjëherë përdoren faza shtesë të rrotullimit të kundërt).

Turbinat e shndërrojnë energjinë e avullit direkt në rotacion dhe nuk kërkojnë mekanizma shtesë për shndërrimin e lëvizjes reciproke në rotacion. Për më tepër, turbinat janë më kompakt se makinat kthyese dhe kanë një forcë të vazhdueshme në boshtin e daljes. Për shkak se turbinat janë më të thjeshtë në dizajn, ato zakonisht kërkojnë më pak mirëmbajtje.

Zona kryesore e aplikimit për turbinat me avull është gjenerimi i energjisë elektrike (rreth 86% e prodhimit global të energjisë elektrike ështëgjeneratorë turbotë cilat drejtohen nga turbina me avull), përveç kësaj, ato shpesh përdoren si motorë anijesh (përfshirë anijet bërthamore dhenëndetëse). Wasshtë ndërtuar edhe disaturbinë me avull por ato nuk ishin të përhapura dhe u ekzaminuan shpejtlokomotivat me naftë dhe lokomotivat elektrike.

Motorët me avull ndahen:

• nga mënyra sesi avulli vepron në makinat me dhe pa zgjerim, të parat konsiderohen më ekonomike
• për palë të përdorura
  • presion i ulët (deri në 12 kg / cm²)
  • presion mesatar (deri në 60 kg / cm²)
  • presion i lartë (mbi 60 kg / cm²)
• nga numri i revolucioneve të boshtit
  • me shpejtësi të ulët (deri në 50 rpm, si me rrota)anijet me avull)
  • me shpejtësi të lartë.
• presioni i avullit
  • mbi kondensimin (presion në kondensator 0,1-0,2 ata)
  • shter (me një presion prej 1.1-1.2 ata)
  • kogjenerimi me zgjedhjen e avullit për qëllime ngrohjeje ose për turbinat me avull me presion nga 1.2 atm në 60 atm në varësi të qëllimit të përzgjedhjes (ngrohje, rigjenerim, procese teknologjike, funksionim i pikave të lartaturbinat me avull sipër).
• me rregullimin e cilindrave
  • horizontal
  • i prirur
  • vertikale
• nga numri i cilindrave
  • cilindër i vetëm
  • shumë cilindër
    • binjake, e ndërtuar, etj., në të cilën çdo cilindër ushqehet me avull të freskët
    • motorët me avull me shumë zgjerim, në të cilat avulli zgjerohet sekuencialisht në 2, 3, 4 cilindra me vëllim në rritje, duke kaluar nga cilindri në cilindër përmes të ashtuquajturave.marrës (mbledhës).

Sipas llojit të mekanizmit të transmetimit, motorët me avull me shumë zgjerim ndahen nëmakina tandem (Fig. 4) dhe makina komplekse   (fig. 5). Një grup i veçantëmotorët me avull me fluks të drejtpërdrejtënë të cilën lirimi i avullit nga zgavra e cilindrit kryhet nga buza e pistonit.

Me aplikimin e tyre: në makina të palëvizshme dhe jo-stacionare (përfshirë celular) të instaluar në lloje të ndryshmeautomjetet.
Motorët e palëvizshëm me avull mund të ndahen në dy lloje sipas mënyrës së përdorimit:

• Makinat me modele të ndryshueshme, të cilat përfshijnë makinamullinj metalikë, winches me avull dhe pajisje të ngjashme, të cilat shpesh duhet të ndalojnë dhe të ndryshojnë drejtimin e rrotullimit.
• Makineritë e energjisë që rrallë ndalen dhe nuk duhet të ndryshojnë drejtimin e rrotullimit. Ato përfshijnë motorët e energjisëtermocentralesi dhe motorët industrialë të përdorur në fabrika, fabrika dhe nëhekurudhat kabllore   në tërheqje të përhapur elektrike. Motorë me fuqi të ulët përdoren në modelet e anijeve dhe në pajisjet speciale.

Chikrik me avull   në thelb është një motor i palëvizshëm, por i montuar në një kornizë mbështetëse në mënyrë që të mund të lëvizet. Mund të fiksohet me një kabllo nëspirancë   dhe u zhvendos nga vetë shtytja e saj në një vend të ri.

Koeficienti i performancës   (Efikasiteti) i një motori të nxehtësisë mund të përcaktohet si raport i dobishëmpunë mekanike   për të shpenzuarsasia e nxehtësisëtë përfshira në karburant . Pjesa tjetër e energjisë lëshohet nëambienti   në formën e nxehtësisë .
Efikasiteti i motorit të nxehtësisë është

ku

U larguam   - punë mekanike, J;

Q në   - sasia e nxehtësisë e shpenzuar, J.

Një motor nxehtësie nuk mund të ketë efikasitet më të madh secikli i karotës në të cilën sasia e nxehtësisë transferohet nga ngrohësi i temperaturës së lartë në frigoriferin me temperaturë të ulët. Efikasiteti i një motori ideal të ngrohjes Carnot varet vetëm nga ndryshimi i temperaturës, dhe në llogaritjet përdorettemperaturë absolute termodinamike. Prandaj, për motorët me avull, temperatura më e lartë e mundshme T1   në fillim të ciklit (arritur, për shembull, ngatejngrohës ) dhe temperatura më e ulët e mundshme T2   në fund të lakut (p.sh. duke përdorurkondensator)

Një motor me avull që lëshon avull në atmosferë do të ketë një efikasitet praktik (përfshirë një kazan) nga 1 në 8%, por një motor me kondensator dhe zgjerim të pjesës së rrjedhës mund të përmirësojë efikasitetin deri në 25% dhe madje edhe më shumë.Stacioni i Energjisë Termike   me tejngrohës   dhe ngrohja rigjeneruese e ujit mund të arrijë një efikasitet prej 30-42%.Bimët e ciklit të kombinuar   me një cikël të kombinuar në të cilin energjia e karburantit përdoret së pari për të drejtuar një turbinë me gaz, dhe më pas për një turbinë me avull, mund të arrijë një efikasitet prej 50-60%. nëCHP   Efikasiteti rritet përmes përdorimit të avullit të rraskapitur pjesërisht për ngrohje dhe nevoja të prodhimit. Në këtë rast, përdoret deri në 90% të energjisë së karburantit dhe vetëm 10% shpërndahet padobishme në atmosferë.

Dallime të tilla në performancë janë për shkak të karakteristikavecikli termodinamik   motorët me avull Për shembull, ngarkesa më e madhe e ngrohjes bie në periudhën e dimrit, kështu që efikasiteti i CHP rritet në dimër.

Një nga arsyet e uljes së efikasitetit është se temperatura mesatare e avullit në kondensator është pak më e lartë se temperatura e ambientit (i ashtuquajturikoka e temperaturës). Koka e temperaturës mesatare mund të zvogëlohet përmes përdorimit të kondensatorëve me shumë kalime. Përdorimi i ekonomizuesve, ngrohësve të ajrit rigjenerues dhe mjeteve të tjera për të optimizuar ciklin e avullit gjithashtu rrit efikasitetin.

Në motorët me avull, një pronë shumë e rëndësishme është që zgjerimi izotermik dhe tkurrjet ndodhin me presion të vazhdueshëm, konkretisht, nën presionin e avullit që vjen nga kazani. Prandaj, shkëmbyesi i nxehtësisë mund të jetë i çdo madhësie, dhe ndryshimi i temperaturës midis lëngut që funksionon dhe ftohësit ose ngrohësit është pothuajse 1 shkallë. Si rezultat, humbja e nxehtësisë mund të minimizohet. Për krahasim, ndryshimet e temperaturës midis ngrohësit ose ftohësit dhe lëngut punues nëstirling   mund të arrijë 100 ° C.

1. Avantazhet dhe disavantazhet e një motori me avull

Avantazhi kryesor i motorëve me avull si motorët me djegie të jashtme është se për shkak të ndarjes së bojlerit nga motori i avullit, pothuajse çdo lloj karburanti (burimi i nxehtësisë) mund të përdoret - ngabajgë në uranium . Kjo i dallon ata nga motorët me djegie të brendshme, secili lloj i të cilave kërkon përdorimin e një lloji të caktuar të karburantit. Ky avantazh është më i dukshëm kur përdoret energjia bërthamore, pasireaktori bërthamor   në gjendje të gjenerojë energji mekanike, por prodhon vetëm nxehtësi, e cila përdoret për të gjeneruar avull, i cili drejton motorë me avull (zakonisht turbina me avull). Përveç kësaj, ekzistojnë burime të tjera të nxehtësisë që nuk mund të përdoren në motorët me djegie të brendshme, për shembull,energjia diellore. Një zonë interesante është përdorimi i energjisë së ndryshimit të temperaturësoqean botë   në thellësi të ndryshme.

Lloje të tjerë të motorëve me djegie të jashtme, si pshmotori i mprehtë, të cilat mund të sigurojnë efikasitet shumë të lartë, por kanë peshë dhe dimensione dukshëm më të madhe se llojet moderne të motorëve me avull.

Lokomotivat me avull performojnë mirë në lartësi të mëdha, pasi performanca e tyre nuk bie për shkak të presionit të ulët atmosferik. Lokomotivat me avull përdoren akoma në rajonet malore të Amerikës Latine, përkundër faktit se në ultësirat ato janë zëvendësuar prej kohësh nga llojet më moderne të lokomotivave.

Në Zvicër (Brienz Rothhorn) dhe Austri (Schafberg Bahn), lokomotivat e reja me avull të thatë kanë provuar vlerën e tyre. Ky lloj lokomotivë u zhvillua bazuar në modelet zvicerane të lokomotivës dhe makinave të punës (SLM).1930 , me shumë përmirësime moderne, të tilla si përdorimi i kushinetave rul, izolimi termik modern, djegia e fraksioneve të naftës së lehtë si karburant, linjat e avullit të përmirësuar, etj. Si rezultat, lokomotivë të tillë kanë 60% më pak konsum të karburantit dhe dukshëm kërkesa për mirëmbajtje dukshëm. Cilësitë ekonomike të lokomotivave të tilla janë të krahasueshme me lokomotivat moderne me naftë dhe lokomotivat elektrike.

Përveç kësaj, lokomotivat me avull janë shumë më të lehta se naftë dhe elektrike, gjë që është veçanërisht e vërtetë për hekurudhat malore. Një tipar i motorëve me avull është se ata nuk kanë nevojëpowertrain duke transmetuar forcë direkt në rrota.

1. Aplikimi i motorit me avull

Gjatë gjithë rrugës deri në mesShek. XX   motorët me avull u përdorën gjerësisht në zonat ku cilësitë e tyre pozitive (besueshmëria e lartë, aftësia për të punuar me luhatje të mëdha në ngarkesë, mundësia e mbingarkesave të gjata, qëndrueshmëria, kostot e ulëta të funksionimit, lehtësia e mirëmbajtjes dhe lehtësia e kthimit) e bënë përdorimin e një motori me avull më të përshtatshëm sesa përdorimi i motorëve të tjerë , megjithë mangësitë e saj, që dalin kryesisht nga prania e një mekanizmi të fiksuar. Këto fusha përfshijnë:transport hekurudhor   (shiko lokomotivën me avull); transporti ujor   (shiko varkën me avull ), kur motori i avullit ndau aplikimin e tij me motorët me djegie të brendshme dhe turbinat me avull; ndërmarrjet industriale me konsumin e energjisë dhe ngrohjes: fabrika sheqeri, marrje ndeshjes, tekstile, mullinj letre, ndërmarrje individuale të ushqimit. Natyra e konsumit të nxehtësisë së këtyre ndërmarrjeve u përcaktua nga skema e nxehtësisë së instalimit dhe lloji korrespondues i motorit të avullit të koigjenerimit: me nxjerrjen e avullit në fund ose të ndërmjetëm.

Bimët e ngrohjes të bëjë të mundur uljen e konsumit të karburantit me 5-20% në krahasim me ato të ndara dhe instalimet që përbëhen nga motorët me kondensim me avull dhe shtëpitë e kazanëve të veçantë që prodhojnë avull për proceset teknologjike dhe ngrohjen. Mbajtur brendaBRSS   Studimet kanë treguar mundësinë e transferimit të instalimeve të ndara në impiantet e koigjenerimit duke prezantuar përzgjedhjen e kontrolluar të avullit ngamarrës   motor avulli me zgjerim të dyfishtë. Mundësia për të punuar në çdo lloj karburanti e bëri të përshtatshme përdorimin e motorëve me avull për të punuarmbetjet industriale dhe bujqësore: në sharrat, nëinstalimet e lokomotivës   etj., veçanërisht në prani të konsumit të nxehtësisë, siç është, për shembull, në ndërmarrjet e përpunimit të drurit që kanë mbeturina të djegshme dhe konsumojnë nxehtësi të shkallës së ulët për tharjen e drurit.

Motori i avullit është i përshtatshëm për t'u përdorur nëtransporti rrugor   , pasi nuk kërkontransmetimSidoqoftë, nuk ishte e përhapur këtu për shkak të disa vështirësive të pazgjidhura të projektimit. Po ashtu: avullinjë traktor, një ekskavator me avull, dhe madje edhe një avull me avull.

Motorët me avull u përdorën si motor lëvizës nëstacionet e pompimit, lokomotiva, në anijet me avull, traktorët , dhe automjete të tjera. Motorët me avull kontribuan në përdorimin e gjerë tregtar të makinave në ndërmarrje dhe siguruan bazën e energjisërevolucion industrial   Shekulli XVIII. Motorët me avull të vonë u dëbuanmotorët me djegie të brendshme, turbinat me avull   dhe motorë elektrikë, Efikasiteti i të cilit është më i lartë.

Turbinat me avull , zyrtarisht një lloj motori me avull, ende përdoren gjerësisht si disqetgjeneratorë të energjisë elektrike. Përafërsisht 86% e energjisë elektrike në botë prodhohet duke përdorur turbina me avull.

përfundim

Pasojat e krijimit të një motori me avull janë:

Revolucioni industrial;

-   emigrimi masiv i evropianëve në Botën e Re (varkat me avull lëvizën më shpejt dhe transportuan shumë më tepër pasagjerë sesa varka me vela)

-   krijimin e transportit hekurudhor (në Shtetet e Bashkuara, për shembull, lejohet të fillojë zhvillimin e Perëndimit të egër)
-   zhvillimi i mëtutjeshëm i pajisjeve ushtarake.

Motorët me avull të rëndë, të rëndë dhe joekonomikë në kohën tonë janë zëvendësuar plotësisht me turbina me avull dhe motorë me djegie të brendshme.

Do makinë dhe teknologjikeprocesi i saj i prodhimit po përmirësohet vazhdimisht. Shpikësit dhe racionalizuesit që punojnë në prodhim krijojnë makina, pajisje, pajisje të reja dhe bëjnë shumë propozime të ndryshme për përmirësimin e makinerive dhe pajisjeve ekzistuese.

Detyra e teknologjisë është të shndërrojë natyrën dhe botën e njeriut në përputhje me qëllimet e përcaktuara nga njerëzit në bazë të nevojave dhe dëshirave të tyre. Pa teknologji, njerëzit nuk do të ishin në gjendje të përballen me mjedisin e tyre natyror. Prandaj, teknologjia është një pjesë e domosdoshme e ekzistencës njerëzore përgjatë historisë ...

Burimet e Internetit

1. http://www.iq-coaching.ru/razvitie-mashinostroeniya/vidy-dvigatelei/68.html
   1. http://vsedvigateli.narod.ru/1/tep_dvig/dvig_vnesh_sg/par_dvig/par_dvig.htm
      1. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1086627#.D0.98.D0.B7.D0.BE.D0.B1.D1.80.D0.B5.D1.82.D0.B5 .D0.BD.D0.B8.D0.B5_.D0.B8_.D1.80.D0.B0.D0.B7.D0.B2.D0.B8.D1.82.D0.B8.D0.B5
      2. http://class-fizika.narod.ru/parpols.htm
      3. http://helpiks.org/2-16428.html
      4. http://www.youtube.com/watch?v\u003dFIO6n5tqpx8
      5. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B0%D1 % 88% D0% B8% D0% BD% D0% B0
      6. http://5klass.net/fizika-10-klass/Izobretenie-parovoj-mashiny/005-Parovaja-mashina-T.-Njukomena.html

Pyetje për audiencën:

1. Farë është një motor me avull?
   1.   Shkencëtari rus i cili zhvilloi një dizajn të detajuar të një motori me avull 1.8 kf
      1. Përparësitë kryesore të motorit me avull.
      2. Disavantazhet e motorit me avull.
      3. Ledfarë çoi në krijimin e një motori me avull?

FAQE \\ * MERGEFORMAT 1