Машины, производящие механическую работу в результате
обмена теплотой с окружающими телами, называются тепловыми двигателями. Во всех
типах таких двигателей непрерывное или периодически повторяющееся получение работы возможно только в том случае, когда совершающая
работу машина не только получает тепло от какого-то тела (нагревателя), но и
отдает часть тепла другому телу (охладителю).
На рисунке, выполненном неизвестным художником согласно указаниям Исаака Ньютона(1642-1727), показано устройство упрощенного экипажа, использующего для движения реактивную силу струи пара.
Паровые двигатели
В середине XVII века были сделаны первые попытки перехода к машинному производству, потребовавшие создания двигателей, не зависящих от местных источников энергии (воды, ветра и пр.). Первым двигателем, в котором использовалось тепловая энергия химического топлива стала пароатмосферная машина, изготовленная по проектам французского физика Дени Папена и английского механика Томаса Севери. Эта машина была лишена возможности непосредственно служить механическим приводом, к ней «прилагалось в комплект» водяное мельничное колесо (по-современному говоря, водяная турбина), которое вращала вода, выжимаемая паром из котла паровой машины в резервуар водонапорной башни. Котел то подогревался паром, то охлаждался водой: машина действовала периодически.
Принцип работы парового двигателя
Настоящая паровая машина работает вот как: вода в
закрытом котле доводится до кипения. Пар может выйти только через отверстие,
которое ведет в специальную трубу.
В этой трубе, которая называется цилиндром, находится
подвижный поршень. Пар давит на поршень, и тот двигает шатун, который крутит
маховик.
После того как пар выполнит эту работу, он выходит
через клапан и попадает в систему трубок.
Мощные паровые машины, естественно, имеют чрезвычайно
сложную конструкцию.
Принцип действия парового двигателя
Поршень образует в цилиндре паровой машины одну или две
полости переменного объёма, в которых совершаются процессы сжатия и расширения.
Работа поршня 1 посредством штока 2, ползуна 3, шатуна 4 и кривошипа 5 передаётся главному валу 6, несущему маховик 7, который служит для снижения неравномерности вращения вала. Эксцентрик, сидящий на главном валу, с помощью эксцентриковой тяги приводит в движение золотник 8, управляющий впуском пара в полости цилиндра. Пар из цилиндра выпускается в атмосферу или поступает в конденсатор. Для поддержания постоянного числа оборотов вала при изменяющейся нагрузке паровые машины снабжаются центробежным регулятором 9, автоматически изменяющим сечение прохода пара, поступающего в паровую машину (дроссельное регулирование, показано на рисунке), или момент отсечки наполнения (количественное регулирование).
Классификация паровых двигателей
Паровые машины разделяются:
по назначению
стационарные
нестационарные (передвижные и транспортные)
по используемому пару
низкого давления (до 12 кг/см²)
среднего давления (до 60 кг/см²)
высокого давления (свыше 60 кг/см²)
по числу оборотов вала
тихоходные (до 50 об/мин, как на колёсных пароходах)
быстроходные
по давлению выпускаемого пара
на конденсационные (давление в конденсаторе 0,1—0,2
ата)
выхлопные (с давлением 1,1—1,2 ата)
теплофикационные с отбором пара на нагревательные цели
или для паровых турбин давлением от 1,2 ата до 60 ата в зависимости от
назначения отбора (отопление, регенерация, технологические процессы,
срабатывание высоких перепадов в предвключённых паровых турбинах).
По расположению цилиндров
горизонтальные
наклонные
вертикальные
по числу цилиндров
одноцилиндровые
многоцилиндровые
сдвоенные, строенные и т. д., в которых каждый цилиндр
питается свежим паром
паровые машины многократного расширения, в которых пар
последовательно расширяется в 2, 3, 4 цилиндрах возрастающего объёма, переходя
из цилиндра в цилиндр через т. н. ресиверы (коллекторы).
По типу передаточного механизма паровые машины
многократного расширения делятся на тандем-машины и компаунд-машины. Особую группу составляют
прямоточные паровые машины, в которых выпуск пара из полости цилиндра
осуществляется кромкой поршня.
Паровой двигатель
Это двигатель, приводимый в действие силой пара. Пар,
получаемый путем нагрева воды, используют для движения. В некоторых двигателях
сила пара заставляет двигаться поршни, расположенные в цилиндрах. Т.о.
создается возвратно-поступательное движение. Подсоединенный механизм обычно
преобразует его во вращательное движение. В паровозах (локомотивах)
используются поршневые двигатели. В качестве двигателей используют также
паровые турбины, которые дают непосредственно вращательное движение, вращая ряд
колес с лопатками. Паровые турбины приводят в действие генераторы
электростанций и винты кораблей. В любом паровом двигателе происходит
превращение тепла, вырабатываемого при нагреве воды в паровом котле (бойлере) в
энергию движения. Тепло может подаваться от сжигания топлива в печи или от
атомного реактора.
Паровые двигатели, такие как раньше использовались в локомотивах, работают на производимом при нагревании воды паре. Угольная или дровяная топка (1) нагревает котел, напол-ненный водой (2), который производит пар. Пар поднимается и через сухопарник(3) выталкивается через трубы в цилиндр (4), где он вызывает обратное движение поршня (5). Связанный с поршнем рычаг (6) это золотниковый клапан (7), который сначала позволяет пару попасть в цилиндр (как показано), закрывая выпускное окно (8). Это создает давление, которое двигает поршень вперед и приводит к тому, что золотниковый клапан становится в такое положение, когда выпускное окно открывается и пар выходит наружу. Движение колес заставляет поршень двигаться назад, и все начинается снова.
Фото и документы - прилагаются
Видеорегистратор DOD F900LHD Говорящий хомяк Woody O'Time Фирменные наушники Beats Зеленая лазерная указка