Паровой двигатель — это тепловой двигатель, который выполняет механическую работу, используя пар в качестве рабочего тела. Паровой двигатель использует силу, создаваемую давлением пара, чтобы толкать поршень вперед и назад внутри цилиндра.
Эта толкающая сила может быть преобразована с помощью шатуна и маховика во вращательную силу для работы. Термин «паровой двигатель» обычно применяется только к только что описанным поршневым двигателям, а не к паровой турбине.
Паровые двигатели представляют собой двигатели внешнего сгорания, в которых рабочее тело отделено от продуктов сгорания. Идеальный термодинамический цикл, используемый для анализа этого процесса, называется циклом Ренкина.
В общем случае термин «паровой двигатель» может относиться либо к полным паровым установкам (включая котлы и т. д.), таким как железнодорожные паровозы и переносные двигатели, либо может относиться только к поршневым или турбинным машинам, например, к лучевым двигателям и стационарным двигателям. паровой двигатель.
Хотя устройства с паровым приводом были известны еще в эолипиле в первом веке нашей эры, а несколько других применений были зарегистрированы в 16 и 17 веках, Томас Савери считается изобретателем первого коммерчески используемого устройства с паровым приводом, парового насоса. в котором использовалось давление пара, действующее непосредственно на воду.
Первый коммерчески успешный двигатель, который мог непрерывно передавать мощность машине, был разработан в 1712 году Томасом Ньюкоменом. Джеймс Уатт добился критического улучшения, переместив отработанный пар в отдельный сосуд для конденсации, что значительно увеличило количество работы, получаемой на единицу потребляемого топлива.
К 19 веку стационарные паровые двигатели приводили в действие фабрики промышленной революции. Паровые машины заменили паруса для кораблей на колесных пароходах, а на железных дорогах работали паровозы.
Поршневые паровые двигатели поршневого типа были доминирующим источником энергии до начала 20 века, когда достижения в конструкции электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания привели к постепенной замене паровых двигателей в коммерческом использовании. Паровые турбины заменили поршневые двигатели в производстве электроэнергии из-за более низкой стоимости, более высокой рабочей скорости и более высокой эффективности.
В паровой машине горячий пар, обычно подаваемый котлом, расширяется под давлением, и часть тепловой энергии превращается в работу. Остальному теплу можно позволить уйти, или, для максимальной эффективности двигателя, пар можно сконденсировать в отдельном аппарате, конденсаторе, при сравнительно низких температуре и давлении.
Для достижения высокой эффективности пар должен проходить через широкий диапазон температур в результате его расширения в двигателе. Наиболее эффективная производительность, то есть наибольшая производительность труда по отношению к подведенному теплу, обеспечивается за счет использования низкой температуры конденсатора и высокого давления в котле.
Пар можно дополнительно нагреть, пропустив его через пароперегреватель на пути от котла к двигателю. Обычный пароперегреватель представляет собой группу параллельных труб, поверхность которых подвергается воздействию горячих газов топки котла.
С помощью пароперегревателей пар можно нагреть выше температуры, при которой он производится кипящей водой.
В паровом двигателе поршневого и цилиндрового типа пар под давлением подается в цилиндр с помощью клапанного механизма. Когда пар расширяется, он толкает поршень, который обычно соединен с кривошипом на маховике для создания вращательного движения. В двигателе двойного действия пар из котла поступает поочередно к каждой стороне поршня.
В простой паровой машине расширение пара происходит только в одном цилиндре, тогда как в составной машине имеется два или более цилиндров увеличивающегося размера для большего расширения пара и повышения эффективности; первый и самый маленький поршень приводится в действие исходным паром высокого давления, а второй - паром более низкого давления, выходящим из первого.
В паровой турбине пар выпускается с высокой скоростью через сопла, а затем проходит через ряд неподвижных и движущихся лопастей, заставляя ротор двигаться с высокой скоростью. Паровые турбины более компактны и обычно допускают более высокие температуры и большую степень расширения, чем поршневые паровые двигатели. Турбина — универсальное средство, используемое для выработки большого количества электроэнергии с помощью пара.
Паровые двигатели использовались во всех сферах, включая
Что такое присадка к моторному маслу и стоит ли она того?
Какие причины и двигатель перегреваются?
Что такое поршневой двигатель? Типы и работа
Что такое четырехтактный двигатель? Запчасти и работа
Что такое двухтактный двигатель? Типы и работа