Jaa:
5 päähöyrykoneiden tyyppiä
Eri tyyppisiä höyrykoneita ovat olleet läpi monia muutoksia koko historian ajan ja jatkuvasti tekniikka on mahdollistanut niiden kehittymisen huomattavasti.
Ne ovat pääasiassa ulkoisia polttomoottoreita, jotka muuttavat vesihöyryn lämpöenergian mekaaniseksi energiaksi.
Niitä on käytetty pumppujen, veturien, laivojen ja traktoreiden kuljettamiseen, sillä ne ovat välttämättömiä teollisen vallankumouksen kannalta. Tällä hetkellä niitä käytetään sähköenergian tuottamiseen höyryturbiineilla.
Höyrykone koostuu kattilasta, jota käytetään keittämään vettä ja tuottamaan höyryä. Höyry laajenee ja työntää mäntää tai turbiinia, jonka liike tekee pyörien kääntämistä tai muita koneita.
Ensimmäinen höyrykone valmistui Heron Alexandriasta ensimmäisellä vuosisadalla ja sitä kutsuttiin eolipiliksi.
Se koostui ontelosta, joka oli kytketty kattilaan, johon oli kiinnitetty kaksi kaarevaa putkea. Pallo täytettiin vedellä, joka oli kiehuvaa, mikä aiheutti höyryn poistumisen putkista suurella nopeudella pyörittämällä palloa.
Vaikka eolipilillä ei ollut käytännön tarkoitusta, se epäilemättä edustaa höyryn ensimmäistä toteutusta propulsiolähteenä.
Useimmat höyryä käyttävät järjestelmät voidaan kuitenkin jakaa kahteen tyyppiin: mäntä- ja höyryturbiinit.
Höyrykoneiden päätyypit
1 - männäkoneet
Männäkoneet käyttävät paineistettua höyryä. Kaksitoimisten mäntien kautta paineistettu höyry tulee vuorotellen kummallakin puolella, kun taas toisaalta se vapautetaan tai lähetetään lauhduttimeen.
Suljettu liukupalkki absorboi energian höyryn pääsyn estämiseksi. Tämä sauva puolestaan ajaa kampikappaleeseen kytketyn liitosvarren muuntamaan edestakaisin liikkuvan liikkeen pyöriväksi liikkeeksi..
Lisäksi käytetään toista kampiakselia venttiilivaihteen ajamiseksi, tavallisesti mekanismin avulla, joka sallii kiertoliikkeen kääntämisen.
Kun käytetään pari kaksitoimista mäntää, kampikammion eteneminen on 90 astetta. Tämä varmistaa, että moottori toimii aina riippumatta siitä, missä asennossa kampi on.
2 - Useat laajennusmoottorit
Toinen höyrykoneen tyyppi käyttää useita yksitoimisia sylintereitä, jotka lisäävät sen halkaisijaa ja liikettä asteittain.
Kattilan korkeapainehöyryä käytetään ensimmäisen männän pienempään halkaisijaan.
Ylöspäin liikkeessä osittain laajennettu höyry johdetaan toiseen sylinteriin, joka aloittaa alaspäin suuntautuvan liikkeensa.
Tämä saa aikaan lisäkasvun ensimmäisessä kammiossa vapautuneen suhteellisen korkean paineen.
Myös välikammio purkautuu lopulliseen kammioon, joka puolestaan vapautuu lauhduttimeen. Tämän tyyppisen moottorin muunnos sisältää kaksi pienempää mäntää viimeiseen kammioon.
Tämäntyyppisen moottorin kehittäminen oli tärkeää sen käyttämisessä höyrysäiliöissä, koska lauhdutin muutti tehon hieman takaisin höyryä takaisin veteen uudelleenkäyttöä varten..
Maanpäälliset höyrykoneet voisivat kuluttaa paljon höyryä ja olla täynnä makean veden tornia, mutta merellä tämä ei ollut mahdollista.
Ennen ja toisen maailmansodan aikana laajennusmoottoria käytettiin merikulkuneuvoissa, joissa ei tarvinnut mennä suurella nopeudella. Kuitenkin, kun tarvitaan enemmän nopeutta, se korvattiin höyryturbiinilla.
3. Uniflow-virtausmootteri
Toinen mäntäkoneen tyyppi on unowlow tai yhtenäinen virtausmoottori. Tämän tyyppinen moottori käyttää höyryä, joka virtaa vain yhteen suuntaan sylinterin kummallakin puolella.
Lämpötehokkuus saavutetaan siten, että lämpötila-asteikko on sylinteriä pitkin. Höyry tulee aina sylinterin kuumien päiden läpi ja poistuu jäähdyttimen keskellä olevista aukoista.
Tämä johtaa sylinterin seinien suhteellisen lämmityksen ja jäähdytyksen vähenemiseen.
Ahtaissa moottoreissa höyryn sisääntuloa ohjataan tavallisesti varoventtiileillä (jotka toimivat samalla tavalla kuin polttomoottoreissa käytettävät), joita ohjaa nokka-akseli.
Tuloventtiilit auki avaamaan höyryä, kun minimilaajennusmäärä saavutetaan liikkeen alussa.
Kampikammion paluuhetkellä höyry tulee sisään ja korkin sisääntulo suljetaan, jolloin höyry voidaan jatkuvasti laajentaa, jolloin mäntää käytetään..
Liikkeen lopussa mäntä löytää renkaan, jossa on pakoputket sylinterin keskipisteen ympärille.
Nämä reiät on liitetty lauhduttimeen ja alentavat kammion painetta, mikä aiheuttaa nopean vapautumisen. Kampia jatketaan pyörimällä mäntää.
4- Höyryturbiinit
Suurtehoiset höyryturbiinit käyttävät sarjaa pyöriviä levyjä, jotka sisältävät eräänlaisen potkurityypin teriä niiden ulkoreunassa.
Nämä liikkuvat levyt tai roottorit vuorottelevat kiinteillä renkailla tai staattoreilla, jotka on kiinnitetty turbiinin rakenteeseen höyryvirtauksen ohjaamiseksi uudelleen.
Suuren nopeuden vuoksi tällaiset turbiinit on normaalisti kytketty pelkistyslaitteeseen toisen mekanismin, kuten aluksen potkurin, ohjaamiseksi..
Höyryturbiinit ovat kestävämpiä ja vaativat vähemmän huoltoa kuin männäkoneet. Ne tuottavat myös pehmeämpiä pyörimisvoimia niiden lähtöakseliin, mikä osaltaan vähentää huoltovaatimuksia ja vähentää kulumista.
Höyryturbiinien pääasiallinen käyttö on sähköntuotantolaitoksissa, joissa niiden suuri nopeus on etu ja että niiden suhteellinen määrä ei ole haitaksi.
Niitä käytetään myös merenkulun sovelluksissa, mikä lisää suuria aluksia ja sukellusveneitä. Lähes kaikki ydinvoimalat tuottavat sähköä lämmittämällä vettä ja syöttämällä höyryturbiineja.
5- Vetomoottorit
On vedenalainen moottori, joka käyttää korkeapainehöyryä vetämään vettä etupuolella olevan pistorasian läpi ja poistamaan sen suurella nopeudella selän läpi.
Kun höyry tiivistyy veteen, syntyy isku, joka poistaa veden takaa.
Moottorin tehokkuuden parantamiseksi moottori vetää ilmaa höyrysuihkun edessä olevan tuuletusaukon läpi, mikä luo ilmakuplia ja muuttaa tapaa, jolla höyry sekoittuu veden kanssa.
viittaukset
- Marshall Brain (2017). "Miten höyrykoneet toimivat". Haettu 14. kesäkuuta 2017 osoitteessa science.howstuffworks.com.
- New World Encyclopedia (2015). "Höyrykone". Haettu 14. kesäkuuta 2017 osoitteessa newworldencyclopedia.org.
- SOS-lapset (2008-2009). "Höyrykone". Haettu 14. kesäkuuta 2017 osoitteessa cs.mcgill.ca.
- Woodford, Chris (2017). "Höyrykoneet" Haettu 14.6.2017 osoitteessa clarinthatstuff.com.