Dele:
De 5 typene Main Steam Machines
De forskjellige typer dampmotorer har gjennomgått mange endringer gjennom historien og kontinuerlig teknologi har gjort det mulig for disse å utvikle seg på en bemerkelsesverdig måte.
I hovedsak er de eksterne forbrenningsmotorer som konverterer termisk energi til vanndamp til mekanisk energi.
De har vært vant til å kjøre pumper, lokomotiver, skip og traktorer, da de var nødvendige for den industrielle revolusjonen. For tiden brukes de til generering av elektrisk kraft ved bruk av dampturbiner.
En dampmotor består av en kjele som brukes til å koke vann og produsere damp. Dampen ekspanderer og skyver et stempel eller en turbin, hvis bevegelse gjør arbeidet med å snu hjulene eller kjøre annen maskin.
Den første dampmotoren ble uttegnet av Heron of Alexandria i det første århundre og ble kalt eolipil.
Den besto av en hul sfære forbundet med en kjele som to buede rør var festet til. Kuglen ble fylt med vann som kokte, noe som førte til at dampen ble skutt ut av rørene med høy hastighet, spilt ballen.
Selv om eolipilen ikke hadde noe praktisk formål, representerer det utvilsomt den første gjennomføringen av damp som fremdriftskilde.
Imidlertid kan de fleste systemer som bruker damp, deles inn i to typer: stempelmaskiner og dampturbiner.
Hovedtyper av dampmotorer
1- Stempelmaskiner
Stempelmaskiner bruker trykksatt damp. Gjennom dobbeltvirkende stempler kommer den trykte dampen vekselvis på hver side mens den andre blir frigitt eller sendt til en kondensator.
Energien absorberes av en forseglet glidestang mot damputslipp. Denne stangen driver i sin tur en tilkoblingsstang som er koblet til en vev for å omdanne den gjengjørende bevegelsen til en roterende bevegelse..
I tillegg brukes en annen vev for å drive ventilgiret, vanligvis gjennom en mekanisme som muliggjør reversering av rotasjonsbevegelsen.
Når et par dobbeltvirkende stempler brukes, blir forskyvningen av vevet kompensert med 90 grader. Dette sikrer at motoren alltid vil fungere, uansett hvilken posisjon vevet er i.
2- Flere ekspansjonsmotorer
En annen type dampmotor bruker flere enkeltvirkende sylindere som øker dens diameter og bevegelse gradvis.
Høytrykksdampen fra kjelen brukes til å kjøre det første stempelet med mindre diameter nedover.
I oppoverbevegelsen blir delvis utvidet damp drevet inn i en andre sylinder som begynner sin nedadgående bevegelse.
Dette genererer en ytterligere utvidelse av det relativt høye trykket som frigis i det første kammer.
Mellomkammeret tømmes også til sluttkammeret, som igjen frigjøres til en kondensator. En modifikasjon av denne typen motor inkorporerer to mindre stempler i det siste kammeret.
Utviklingen av denne typen motor var viktig for bruk i dampkar, siden kondensatoren, når den gjenvunnet litt strøm, omdrev dampen tilbake i vann for gjenbruk i kjelen.
Terrestriske dampmotorer kan uttømme mye av dampen og fylles med et ferskvannstårn, men i sjøen var dette ikke mulig.
Før og under andre verdenskrig ble ekspansjonsmotoren brukt i marine kjøretøy som ikke behøvde å gå i høy fart. Men da mer fart var nødvendig, ble det erstattet av dampturbinen.
3- Uniflow flyt ensartet motor
En annen type stempelmaskin er uniflow eller ensartet strømningsmotor. Denne typen motor bruker damp som bare strømmer i en retning i hver halvdel av sylinderen.
Den termiske effektiviteten oppnås ved å ha en temperaturgradient langs sylinderen. Dampen kommer alltid gjennom de varme endene av sylinderen og går ut gjennom åpninger i kjølerens senter.
Dette resulterer i en reduksjon av den relative oppvarming og kjøling av sylinderveggene.
I uniflow motorer styres dampinnløpet vanligvis med skaftventiler (som fungerer på samme måte som de som brukes i forbrenningsmotorer) som drives av en kamaksel.
Innløpsventilene åpner for å innta damp når minimum ekspansjonsvolumet er nådd i begynnelsen av bevegelsen.
På et bestemt tidspunkt for retur av vevet går dampen inn og innløpet av lokket er lukket slik at den kontinuerlige ekspansjon av dampen, aktivering av stempelet.
På slutten av bevegelsen vil stempelet oppdage en ring av eksoshull rundt senterets sylinder.
Disse hullene er koblet til kondensatoren, noe som senker trykket i kammeret og forårsaker en rask frigjøring. Den kontinuerlige rotasjonen av vevet er det som beveger stempelet.
4- Dampturbiner
Høydrevne dampturbiner bruker en rekke roterende plater som inneholder en slags propellblader på ytterkanten.
Disse mobilskivene eller rotorene veksler med stasjonære ringer eller statorer, festet til turbinens struktur for å omdirigere dampstrømmen.
På grunn av den høye driftshastigheten, er slike turbiner normalt forbundet med et reduksjonsgir for å drive en annen mekanisme som et skips propell..
Dampturbiner er mer holdbare og krever mindre vedlikehold enn stempelmaskiner. De produserer også mykere rotasjonskrefter på deres utgangsaksel, noe som bidrar til lavere vedlikeholdskrav og mindre slitasje.
Hovedanvendelsen til dampturbiner er i kraftproduksjonsstasjonene hvor deres høye driftshastighet er en fordel, og deres relative volum er ikke en ulempe.
De brukes også i marine applikasjoner, som øker store fartøy og ubåter. Nesten alle kjernefysiske kraftverk genererer elektrisitet ved å varme vannet og matte dampturbiner.
5- Fremdriftsmotorer
Det er en undervannsfremdriftsmotor som bruker høytrykksdamp til å trekke vann gjennom en sokkel i fronten og skubbe den ut med høy hastighet gjennom ryggen.
Når dampen kondenserer i vannet, opprettes en sjokkbølge som utviser vannet bakfra.
For å forbedre motorens effektivitet trekker motoren luft gjennom en ventilasjon foran dampstrålen, noe som skaper luftbobler og endrer måten dampblandinger med vann.
referanser
- Marshall Brain (2017). "Hvordan Steam Motorer Arbeid". Hentet 14. juni 2017 på science.howstuffworks.com.
- New World Encyclopedia (2015). "Dampmotor". Hentet 14. juni 2017 på newworldencyclopedia.org.
- SOS Barn (2008-2009). "Dampmotor". Hentet 14. juni 2017 på cs.mcgill.ca.
- Woodford, Chris (2017). "Dampmotorer" Hentet 14. juni 2017 på explainthatstuff.com.