0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что значит паровой двигатель

Современные паровые двигатели можно распределить на несколько групп:

  • с парогенераторным устройством прямоточного типа и обогревом факелом;
  • с образованием пара внутри цилиндров при факельном подогреве;
  • с аккумуляторными батареями теплового типа;
  • комбинированного вида.

Конструктивно установка включает в себя:

  • пусковое устройство;
  • силовой блок двухцилиндровый;
  • парогенератор в специальном контейнере, снабженный змеевиком.

Как изобрели паровую машину

Иногда говорят: паровую машину изобрел англичанин Уатт. Изобрел и сразу прославился на весь мир. И случилось это не особенно давно — в 1784 году.

Неужели раньше, до Уатта, никто не догадывался, что пар можно к делу пристроить? Неужели никто не замечал этого силача?

Оказывается, замечали, догадывались. Были и раньше на свете умные головы. Еще в древности греческий математик и механик из города Сиракузы Архимед додумался паром выталкивать ядро из ствола медной пушки. Еще не было в те времена пороху. А воды, из которой проще простого получается пар, сколько угодно. Пушка стреляла так: спереди в ствол закладывали чугунный шар — ядро, а с другого конца этот ствол (прочную толстую трубу) нагревали на костре. Спереди ствол был открыт, а сзади — только маленькую дырочку оставляли: в нее-то и наливали воду и поскорей затыкали пробкой, крепко-накрепко. Вода внутри раскаленной пушки превращалась в упругий пар, и ядро с грохотом вылетало.

Так ведь, если разобраться, это и есть первая паровая машина. Почти двигатель!

Ну, двигателем, пожалуй, такую «машину» называть еще рано. И правда, к чему ее приспособишь? Ни к станку, ни к повозке. Тут пар только и может — швырять тяжелые ядра.

Чем же эта пушка похожа на двигатель? А вот чем: главные части любой паровой машины — цилиндр (труба вроде пушечного ствола) и поршень (поршень похож на сплюснутое ядро и движется внутри цилиндра), а к поршню крепится шток (по-немецки «шток» означает «палка»). Если бы ядро не вылетало из пушечного ствола, а только доходило до края и возвращалось обратно и если бы приделать к ядру длинную палку — тогда и получилась бы настоящая паровая машина. Словом, если бы еще немного подумать.

И, наверно, додумались, если бы была нужда…

Но в далекие времена люди вполне обходились ветряными и водяными колесами. К тому же лучшие прежние мастера не смогли бы с необходимой точностью изготовить для паровой машины детали — совершенно круглый цилиндр с очень гладкими стенками и такой поршень, чтобы между ним и цилиндром щелочки были совсем тонкие.

После изобретения пороха, стали порохом заряжать пушки: удобнее, проще. А о пушке паровой, придуманной раньше, все, конечно, забыли. Так нередко случается: человек сделает какое-нибудь совсем новое открытие, а оно никому не нужно — все об этом открытии позабудут. Спустя многие годы понадобится — и то же самое открывают заново…

Через много лет про силу пара вспомнили снова. Кто? Один француз по имени Дени Папен. Папен родился в семье врача и сам тоже на врача учился, а вовсе не на инженера. Но он до того заинтересовался свойствами пара, что решил переменить профессию и стал ученым-механиком. И он придумал воду наливать на дно цилиндра, а затем нагревать ее: пар, занимающий куда больше места, чем вода, станет, словно пружина, поднимать, выталкивать поршень. Если огонь из-под цилиндра вовремя убрать, а цилиндр охладить — скажем, обыкновенными мокрыми тряпками, — то пар в нем опять превратится в воду и поршень пойдет обратно: его будет толкать внутрь давление наружного воздуха, по-гречески «атмосфера». Машина поэтому так и называлась — паро-атмосферной.

В то время строилось много угольных шахт и рудников, иногда очень глубоких. Подземная вода заливала их, надо было ее выкачивать. Необходим был двигатель надежный и простой, который не зависел бы от капризного ветра и мог работать вдали от реки. Короче говоря, подоспела нужда в паровой машине. Головы ломали в разных странах десятки изобретателей, чтобы ее придумать. Папен был одним из них. Но его паро-атмосферную машину так нигде и не применили — слишком она оказалась медленной, громоздкой, неудобной в обслуживании. К тому же работала с перерывами: поршень сперва доползет до края цилиндра, потом остановится, ждет, пока на другом конце пар превратится в воду и давление снизится, только тогда начинает ползти обратно и снова ждет, пока закипит вода в цилиндре…

Зато Папен изобрел замечательный клапан для парового котла: снизу — топка; котел, где вода в пар превращается, крепко-накрепко заперт крышкой; а чтобы этот котел не могло разорвать сжатым паром, в крышке — дыра, заткнутая пробкой. Сверху пробку прижимает рычаг, на нем — груз: если давление пара в котле станет слишком большим, пар приподнимет пробку-клапан и выйдет наружу. Безопасно, надежно!

Предохранительный клапан Папена (А) сдерживает давление пара в котле (Б), пока оно не достигнет опасного предела: тогда лишний пар приподнимет клапан и выйдет из котла. Величина критического давления пара регулируется перемещением груза (В) по рычагу (Г).

Для чего же Папен использовал котел с клапаном? Он разваривал в нем бычьи кости, превращая их в студень, и угощал этим блюдом ученых коллег. Студень всем очень нравился, и коллеги избрали Папена в члены Ученого Королевского общества.

Между прочим, предохранительный клапан Папена применяется до сих пор. И ведь очень удобно: грузом на рычаге можно регулировать давление пара в котле. Как? Догадайтесь сами…

Читать еще:  Что такое ресивер в автомобильном двигателе

Придумать клапан к паровому котлу Папен сумел, а вот сделать так, чтобы пар поступал в машину из котла, а не получался в том же самом цилиндре, где находится поршень, — не додумался. Котел Папена остался стоять на кухне, служить «разваривателем костей» для студня. А ведь как было бы здорово: не надо нагревать цилиндр, а затем охлаждать — знай вовремя пар по трубам пускать…

Это сделали уже другие изобретатели

Англичанин Ньюкомен построил машину специально для выкачки из шахт воды: поставил стоймя цилиндр с поршнем и туда попеременно пускал то из котла пар, то из бочки холодную воду. То один кран откроет, то другой. Ньюкомен приделал к поршню длинную палку-шток, другой же конец палки прицепил к коромыслу, которое сверху подвешено. Коромысло качалось вслед за поршнем и качало водяной насос. Машина получилась огромная, топливо пожирала возами, а работала почти так же медленно и с остановками, как машина Папена: она ведь тоже была паро-атмосферной.

Все же она выкачивала воду

Нашелся и человек, который усовершенствовал эту машину: Гамфри Поттер, специально приставленный, чтобы пускать то пар, то воду. Скучно пареньку все время находиться возле машины, а отойти, погулять — нельзя. Он и сообразил соединить коромысло проволокой с паровым и водяным кранами, и машина стала сама открывать их и закрывать, когда нужно, научилась сама себя обслуживать.

Может быть, рассказ о смышленом Поттере — выдумка. Может, сам Ньюкомен или кто-то другой из механиков сделал это приспособление. Но так или иначе, долгое время его называли механизмом Поттера.

И все-таки не Папен и не Ньюкомен придумали машину, которая могла работать непрерывно. Придумал ее механик из города Барнаула Иван Ползунов. Сохранился чертеж 1763 года: два цилиндра, два поршня, связанных между собой общей цепью, и через колесо-шкив перекинутой. Поочередно в цилиндры пар впускается, и поршни движутся друг за дружкой — то один, вверху, то другой. При этом вал шкива все время качается — то вправо, то влево; а движение вала должно было передаваться мехам, накачивать воздух…

Ползунов осуществил не этот проект, а другой, измененный. В построенной им «огневой машине» также использовались два цилиндра, в которых поочередно двигались поршни, качая воздуходувные мехи. Мехи снабжали воздухом медеплавильные печи завода. Это была первая машина непрерывного действия. Все же и она была не паровой, а паро-атмосферной: обратный ход поршней производился давлением окружающего воздуха, атмосферы, и не был рабочим ходом. Сам Ползунов, надорвав свои силы, умер за неделю до пуска машины. Пробовали ее уже без него. Двигатель Ползунова несколько месяцев исправно работал, а затем был заброшен и даже не ремонтировался. Дирекция завода не хотела возиться с «капризной» машиной — царским чиновникам удобнее было жить по старинке…

Уатту в Англии повезло больше: он изготовил паровую машину в мире первую (универсальную). Универсальную — значит, годную для всякого завода, механизма, станка. Паровую, а не как раньше паро-атмосферную — потому что поршень и вверх и вниз двигался паром: Уатт поместил его в с обоих концов закрытый цилиндр, а пар впускал то снизу поршня, то сверху.

А началось с того, что однажды Уатт получил для ремонта модель паро-атмосферной машины. Уатт в то время был еще молодым человеком и служил в университете механиком, занимался починкой разных приборов. И он взял себе за правило: не бросать дело на полпути, во всем доискиваться причины.

Другой на его месте, вероятно, починил бы старенькую модель и успокоился. А он не просто ее исправил, но тут же принялся размышлять: отчего она так неэкономно работает? Отчего так слаба.

Уатт был, конечно, гениальным изобретателем, но не думайте, что он изобретал свою машину, как говорится на голом месте, один. Уатт знал о работах предшественников — и Папена, и Ньюкомена, и многих других. Именно потому его труд и увенчался успехом, что сперва он подробно изучил достоинства и недостатки чужих машин, а уже затем взялся за свою.

На рисунке вы можете видеть универсальную паровую машину Уатта. Такой она получилась не сразу: изобретатель дорабатывал ее, переделывал, улучшал — целых двадцать лет на нее потратил! Зато и вышла машина на славу. В ней было много новшеств.

Универсальная паровая машина Уатта явилась долгожданным двигателем, который мог заменить живую силу человека в прядильном и ткацком производстве, в горнодобывающей промышленности, на транспорте…

Во-первых, Уатт предложил специальное парораспределительное устройство — золотник (сделать это устройство помог один инженер, помощник Уатта). Золотник сам, без человеческой помощи впускал пар то с одной стороны поршня, то с обратной.

Во-вторых, движение в этой машине получалось вращательным: Уатт соединил свободный конец коромысла с шатуном (железной рейкой, которая может шататься вокруг оси), а шатун — с кривошипом (отростком — «шипом», торчащим сбоку колеса-маховика). Коромысло шатун толкало, а шатун за кривошип держался — совсем как рука человека за рукоятку швейной машины, — и колесо на валу вращалось.

В-третьих, Уатт придумал регулятор подачи пара: если вал машины вращался чересчур быстро, регулятор автоматически уменьшал поступление пара в цилиндр. Или же наоборот, увеличивал приток пара, если скорость снижалась.

Он предложил и еще кое-что остроумное, отчего машина Уатта сразу стала удобной, экономной и сильной.

Над машиной Уатта впоследствии потрудилось немало механиков, инженеров, ученых, и со временем она приобрела такой вид, как на рисунке.

Читать еще:  Что плохо для двигателя машины

Она годилась уже не только для станков на заводах и фабриках и не только для откачки в шахтах и рудниках воды — паровая машина Уатта в движение привела первый паровоз и первый пароход да и самый первый автомобиль тоже. Паровая машина оказалась для автомобилей слишком тяжелой, слишком громоздкой, автомобилистам пришлось ждать изобретения другого двигателя…

Про самую большую и сильную паровую машину, изготовленную на заводе Уаттом, говорили, что она заменяет пятьдесят лошадей. Кстати, Уатт и предложил сравнение машины с лошадьми, это он первый термин «лошадиная сила» ввел. Потом научились строить паровые машины в десять тысяч лошадиных сил. И все равно в наше время старая паровая машина доживает свой век. Так же, как обыкновенные пароход с паровозом. На смену им пришли турбоходы и тепловозы — они куда быстроходны и сильнее: здесь гребные винты и колеса вращаются электромоторами.

Но ведь чтобы электромоторы работали, нужен электрический ток. А чтобы получать электрический ток, нужно вращать генератор. Почему же паровая машина не справится с этим?

Может, конечно, справиться. И все же вал паровой машины вертится слишком медленно: каких-нибудь 300—400 оборотов в минуту. Генератор нужно вращать раз в десять быстрее. Только тогда он будет давать электричество в полную силу. Да и топлива паровая машина требует чересчур много…

Значит, уволить в отставку пар, этого силача?

Задавая вопросы

Джеймс Уатт починил университетскую модель двигателя. Он в первый раз видел двигатель Ньюкомена и изучил его с большим интересом. Почему он такой неэффективный? Почему движение сопровождается такой тряской? Почему он потребляет столько угля?

Двигатель Ньюкомена был одноцилиндровым. Внутри цилиндра двигался поршень, соединенный с балансиром, который приводил в движение насос. Пар из котла попадал в цилиндр снизу и заставлял подниматься поршень, а тот, в свою очередь,— балансир. Затем в цилиндр подавалась холодная вода — пар конденсировался,давление, падало, и поршень опускался. Каждый раз, когда внутрь поступает холодная вода, пар конденсируется, и топливо, затраченное на то, чтобы произвести этот пар, пропадает напрасно. Для очередного подъема поршня нужен новый пар — значит, нужно снова нагревать котел, расходуя дополнительное топливо.

Автомобили с ДВС

По сравнению с паро- и электромобилями бензиновые экипажи были самыми сложными по устройству. Двигатель имел хитрый газораспределительный механизм, высокоточные системы питания и зажигания. Важным минусом была сложность с запуском бензинового мотора, особенно до изобретения электростартера, ведь не каждый водитель был готов всякий раз крутить пусковую рукоятку и настраивать манетки карбюратора и зажигания.

Недостатки бензиновых автомобилей начала ХХ ст.:

  • необходимость высокотехнологичного производства;
  • низкая надежность по причине сложности устройства;
  • сложности с запуском
  • узкий рабочий диапазон оборотов двигателя – необходимость сложной многоступенчатой трансмиссии;
  • дороговизна бензина

Серийные двигатели внутреннего сгорания в начале ХХ века не были образцом надежности. Во всяком случае, электромобили в этом плане были лучше.

А в пользу “бензомобилей” тогда говорили:

  • легкость и компактность двигателя;
  • высокая автономность хода;
  • короткое время подготовки к поездке включая заправку топливом.

Одной из последних капель, перевесивших чашу весов в пользу бензиновых машин стало налаживание их массового производства в Америке (Ford T) и Европе (Renault нескольких моделей), что привело к снижению цен на машины с ДВС.

Что можно стирать паром в стиральной машине

Воздействие пара выдерживают различные материалы, в том числе синтетические и деликатные, только нужно правильно подбирать программу для стирки с паром.

Для тканей из натуральных волокон (хлопка и льна) подойдут программы «Хлопок», «Хлопок плюс», «Одежда для малыша» и другие, при которых температура воды достигает 95 градусов.

Для синтетических волокон рекомендуется применять режимы «Смешанные ткани», «Повседневная» и подобные, при которых максимальная температура воды не превышает 60 градусов.

В режиме «Освежить» в паровой машине можно обработать паром:

  • одеяла,
  • пледы,
  • подушки,
  • детские плюшевые игрушки,
  • постельные принадлежности,
  • кухонные полотенца,
  • нательное бельё,
  • новые вещи, принесённые из магазина,
  • яркие цветные вещи, подверженные линьке,
  • деликатное бельё и другие вещи.

Кроме этого «освежить» паром можно вещь, которую носили один-два раза. Процедура вернёт одежде приличный вид, разгладит мелкие складочки и избавит её от незначительного неприятного запаха.

  • паром не стоит обрабатывать шерстяные вещи, сильно загрязненную одежду и одежду с пятнами;
  • при выборе программы всегда нужно руководствоваться знаками на ярлычках одежды;
  • при закладке плюшевых игрушек в барабан нужно обязательно извлечь электронные механизмы.

Как постирать вещи паром

Для этого нужно загрузить вещи в барабан стиральной машины, предварительно разобрав их на белые/цветные, слабо и сильнозагрязнённые и по видам волокон (синтетические, натуральные хлопчатобумажные и льняные или шерстяные).

  • детские вещи стираются отдельно;
  • сильнозагрязнённые вещи предварительно замачиваются, а пятна на них удаляются до стирки;
  • обработка паром одежды с пятнами не рекомендуется.

Не всегда стирка в машине гарантирует удаление всех пятен и загрязнений. Пар также не гарантирует удаление пятен, а возможен и обратный эффект: высокая температура закрепит пятно на волокнах ткани и вывести его будет сложнее.

Выбирается подходящая программа (по типу ткани, по назначению) и подключается дополнительная опция «Пар».

По истечении времени, указанного производителем для выбранной программы, вынуть из барабана чистое, свежее, продезинфицированное, практически сухое и немятое белье.

Минусы стиральных машинок с функцией пара

Несмотря на множество плюсов, стиральные машинки с паром имеют и минусы.

Способны удалять не все загрязнения и не все запахи. Рассчитывать на то, что чудо-пар справится со всеми застаревшими пятнами и устранит запах пота на рубашке, которую носили неделю, не стоит.

Читать еще:  Гидроудар двигателя на холостых

Главным минусом паровых машин является их высокая стоимость. Внедрение технологии True Steam в производство удорожает его.

В среднем стиральная машинка с использованием указанной технологии стоит около 90-100 тысяч рублей. Цена зависит также от других параметров, поэтому можно найти модели дороже и дешевле. Одним из самых доступных вариантов является машинка LG FH4G1JCH2N, которая стоит около 80 тысяч рублей.

Стиральные машинки, в которых используется технология образования пара Spa Steam или Steam гораздо доступнее. Например, одну из бюджетных моделей LG F2M5HS4W можно приобрести за 29 тысяч рублей.

Зная, для чего используются в стиральных машинках технологии True Steam и Steam и, оценивая собственные потребности, можно сделать правильный выбор в пользу той или иной технологии.

Устройство паровоза

Паровоз – это мобильный локомотив, приводимый в движение силой пара. А где же его берут? Пар образуется в паровом котле, а для этого в котел подается вода, разогреваемая огнем, горящим внизу в топке. Это основа паровоза. Котел имеет в своем составе топку, в верхней части которой греется вода, дымогарные трубы, жаровые трубы, сухопарники, дымовую коробку.

Котел опирается на экипажную часть. Пар, получаемый в котле направляется по паропроводам в паровую машину. Паровая машина через кривошипно-шатунный механизм соединена с ведущими колесами, закрепленными на оси. Ведущие колеса, через кривошип, соединены с паровой машиной главным дышлом, а остальные колеса соединяются с ведущими колесами системой прицепных дышел, чтобы также участвовать в тяге.

Управление паровозом осуществляется из будки машиниста. Для хранения запасов угля и воды к паровозу прицеплен тендер.

Итак, уголь поступил в топку из тендера (на ранних моделях уголь закидывался в топку вручную, помощником машиниста, кочегар отвечал за тендер и подачу угля к лотку, откуда помощник брал его лопатой). На более поздних конструкциях устанавливались автоматические углеподатчики (стокеры), вал которых приводился в движение силой пара. Уголь хорошо горит, вода, поступившая из тендера, путем перекачки инжекторами, закипела, что дальше?

Чтобы пар с полной силой двигал поршни паровой машины он должен быть перегретым, т.е., вода должна закипеть не при 100 градусах Цельсия, как обычно, а при 200 и даже более. Это достигается путем создания в котле избыточного давления. Топка обмуровывается огнестойким кирпичом, уголь подается на колосниковую решетку, на которой и происходит горение.

Непосредственно топка (огневая коробка) имеет стальной кожух, тем самым между топкой и кожухом есть пространство, заполненное водой, где она и греется. Топка с кожухом соединены посредством стальных стержней – топочных связей по всему своему периметру. Конструкция топки опирается на раму паровоза. Все продукты сгорания уходят через дымогарные трубы в дымовую коробку, а оттуда через трубу в атмосферу.

Для перегревания пара существуют трубы жаровые, они также находятся в котле, но дополнительно подогревают пар, эти устройства называются пароперегревателями. Топка работает в очень тяжелом режиме: температура сгорания топлива может составлять до 1600 градусов, вода закипает при температуре 200 и более градусов, давление пара достигает десятков атмосфер.

Топка паровоза — ШУРОВОЧНОЕ отверстие

В топке имеется шуровочное отверстие, через которое происходит загрузка угля и контроль за состоянием горения топлива и внутренних узлов топки. Данное отверстие закрыто створками, которые открываются вручную посредством рычага и автоматически (силой пара или воздуха). Пар из котла поступает в сухопарники (эти устройства можно видеть на крыше котла, в виде таких больших, как бы сказать, кастрюль). В сухопарниках пар оставляет излишнюю влагу, а оттуда по паропроводам поступает в цилиндры паровой машины, к ее поршням, через цилиндр золотников.

Паровая машина

Паровая машина имеет цилиндры силовых поршней и над ними расположены цилиндры поменьше – для золотников. Из цилиндров золотниковых, пар, через два канала, поступает в цилиндр главного поршня, с одного или другого торца, двигая тем самым поршень, в ту или другую стороны.

» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1-300×199.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1.jpg» width=»1000″ height=»664″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1.jpg» alt=»паровая машина в разрезе устройство» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1-300×199.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1-768×510.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /> Паровая машина

А как это достигается?

Конечно, посредством расположенных в верхнем цилиндре золотников. Золотник представляет из себя два небольших поршня, расположенных на одном штоке, с обоих его сторон, скажем так, в виде гантели. Золотники передвигаются взад и вперед, перекрывая своим поршнем один канал для подачи пара и открывая другой, обеспечивая тем самым, возвратно-поступательные движения главного поршня. Как это происходит мы рассмотрим далее.

Поршень также располагается на штоке, один конец которого входит в зацепление с ведущим дышлом. Цилиндры паровой машины расположены с обоих сторон паровоза. Отработанный в цилиндрах пар выпускается через специальные клапаны, расположенные снизу с обоих концов цилиндра в атмосферу.

Подведем итоги

Приложив современное конструкторско-технологическое искусство к технике паровых локомобилей, возможно обеспечить их возрождение в облике транспортабельных микроТЭЦ – мобильных генерирующих установок электрической мощностью до 100 кВт для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. В этом классе мощностей работали и передвижные паровые локомобили прошлого.

Локомобильные микроТЭЦ смогут работать на «всем, что горит», включая торф, отходы деревообработки и очень перспективные быстрорастущие водоросли, с высокой надежностью и степенью автоматизации. А понадобится холод, так поможет абсорбционная холодильная «паровая» машина, потребляющая водяной пар, отработавший в ППД.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector