- A gőzgép alapvető típusai
- 1- dugattyúgépek
- 2- Több tágulási motor
- 3- Egyenáramú vagy egyenletes áramlású motor
- 4- Gőzturbinák
- 5- Meghajtómotorok
- Irodalom
A különféle gőzgép-motorok sok változáson mentek keresztül a történelem során, és a technológia folyamatosan lehetővé tette számukra figyelemre méltó fejlődést.
A gőzgép motorja alapvetően olyan belső égésű motor, amely a vízgőz hőenergiáját mechanikai energiává alakítja. Ezeket szivattyúk, mozdonyok, hajók és traktorok táplálására szokták használni, mivel azok az ipari forradalom idején nélkülözhetetlenek. Jelenleg villamos energia előállítására használják gőzturbinák felhasználásával.
A gőzgép egy kazánból áll, amelyet víz forralására és gőz előállítására használnak. A gőz kitágul, és egy dugattyút vagy turbint tol ki, amelynek mozgása a kerekek elfordításával vagy más gépek vezetésével jár.
Az első gőzmotort az Alexandria Heron az 1. században dolgozta ki, Eolipila-nak hívták. Egy kazánhoz kapcsolt üreges gömbből állt, amelyhez két ívelt csövet rögzítettek. A gömböt felfűtött vízzel töltötték fel, amelynek eredményeként a gőz nagy sebességgel kiszivárgott a csöveken, és ezáltal a golyó centrifugálódott.
Bár az eolipilanak nem volt gyakorlati célja, ez természetesen a gőz első meghajtása, mint meghajtó forrás.
Heron eolipiai
A legtöbb gőzt használó rendszer azonban két típusra osztható: dugattyúgépek és gőzturbinák.
A gőzgép alapvető típusai
1- dugattyúgépek
A dugattyús gépek nyomás alatt álló gőzt használnak. A kettős működésű dugattyúkon keresztül nyomás alatt álló gőz váltakozik mindkét oldalra, míg a másik oldalán felszabadul vagy kondenzátorba juttatja.
Az energiát egy gömbcsík veszi fel, amely a gőz kiszivárgása ellen van lezárva. Ez a rúd viszont egy hajtókarhoz csatlakoztatott összekötő rúdot hajt meg, hogy az ellentétes mozgást forgó mozgássá alakítsák.
Ezenkívül egy másik hajtókarral is működtetik a szelephajtást, általában olyan mechanizmuson keresztül, amely lehetővé teszi a forgó mozgás megfordítását.
Kettős működésű dugattyú használatakor a hajtókar előrehaladását 90 fokos szög eltolja. Ez biztosítja, hogy a motor mindig járjon, függetlenül attól, hogy milyen helyzetben van a forgattyú.
2- Több tágulási motor
Egy másik típusú gőzgép több egyszeres működésű hengert használ, amelyek fokozatosan növelik az átmérőt és a mozgást. A kazánból származó nagynyomású gőzt az alacsonyabb átmérőjű első dugattyú vezetik le.
A felfelé irányuló mozgás során a részlegesen kibővített gőzt egy második hengerbe vezetik, amely megkezdi lefelé irányuló mozgását. Ez tovább növeli az első kamrában felszabaduló viszonylag magas nyomást.
A közbenső kamra szintén kisül a végkamrába, amelyet viszont egy kondenzátorba engednek. Az ilyen típusú motor módosítása két kisebb dugattyút tartalmaz az utolsó kamrában.
Az ilyen típusú motor kifejlesztése fontos volt a gőzhajókban való alkalmazás szempontjából, mivel a kondenzátor, amikor egy kis energiát hasznosítanak, a gőzt vízbe alakítja újra a kazánban történő újbóli felhasználáshoz.
A földi gőzgép motorjainak nagy részét el tudják üríteni és édesvízi toronyból újratölteni, de a tengeren ez nem volt lehetséges.
A második világháború előtt és alatt a kibővítő motort olyan tengeri járművekben használták, amelyeknek nem kellett nagy sebességgel menniük. Amikor azonban nagyobb sebességre volt szükség, azt a gőzturbina váltotta fel.
3- Egyenáramú vagy egyenletes áramlású motor
Egy másik dugattyúgép típusa az egyágyas vagy egyenáramú motor. Az ilyen típusú motor olyan gőzt használ, amely a henger mindkét felében csak egy irányba áramlik.
A hőhatásosságot úgy érjük el, hogy hőmérsékleti gradiens van a hengeren. A gőz mindig belép a henger forró végébe és kilép a hűtő közepén lévő nyílásokon keresztül.
Ennek eredményeként csökken a hengerfalak relatív melegítése és hűtése.
Egységes motorokban a gőz bemenő rendszerét általában bütykös szelepek szabályozzák (amelyek hasonlóan működnek, mint a belső égésű motorokban alkalmazott szelepek), amelyeket egy vezérműtengely működtet.
A bemeneti szelepek nyitva vannak a gőz felvételéhez, amikor a mozgás elején eléri a minimális tágulási térfogatot.
Egy adott pillanatban a forgattyú forgása alatt a gőz belép és a kupak bemeneti nyílása bezárul, lehetővé téve a gőz folyamatos expanzióját, a dugattyút működtetve.
A löket végén a dugattyú felfedi a kipufogónyílások gyűrűjét a henger közepén.
Ezek a lyukak a kondenzátorhoz vannak csatlakoztatva, csökkentve a kamrában a nyomást, így gyors kioldódást okozva. A forgattyú folyamatos forgása mozgatja a dugattyút.
4- Gőzturbinák
A nagy teljesítményű gőzturbinák egy sor forgó tárcsát használnak, amelyek külső szélén egyfajta légcsavar típusú pengék vannak. Ezek a mozgó tárcsák vagy forgórészek váltakozva vannak helyhez kötött gyűrűkkel vagy állórészekkel, amelyek a turbina szerkezetéhez vannak csatlakoztatva, hogy átirányítsák a gőzáramot.
A nagy működési sebesség miatt az ilyen turbinákat általában egy reduktorhoz csatlakoztatják, hogy egy másik mechanizmust, például egy hajócsavart hajthassanak.
A gőzturbinák tartósabbak és kevesebb karbantartást igényelnek, mint a dugattyús gépek. Ezenkívül simább forgási erőket eredményeznek a kimenő tengelyen, ami hozzájárul az alacsonyabb karbantartási igényekhez és a kisebb kopáshoz.
A gőzturbinákat főként villamosenergia-termelő állomásokon használják, ahol nagy működési sebességük előny, és relatív térfogatuk nem hátrány.
Ezeket a tengeri alkalmazásokban is használják, nagy hajók és tengeralattjárók táplálására. Gyakorlatilag minden atomerőmű villamos energiát termel víz melegítésével és gőzturbinák táplálásával.
5- Meghajtómotorok
Van egy víz alatti meghajtómotor, amely nagynyomású gőzt használ a víz elvezetésére az elvezető nyíláson keresztül, és hátulról nagy sebességgel.
Amikor a gőz kondenzál a vízen, ütéshullámot generál, amely a vizet hátulról kiszorítja.
A motor hatékonyságának javítása érdekében a motor egy légtelenítőn keresztül vezet a levegőbe a gőzsugár előtt, amely légbuborékokat hoz létre, és megváltoztatja a gőz és a víz keverési módját.
Irodalom
- Marshall Brain (2017). "Hogyan működnek a gőzmotorok". Beérkezett 2017. június 14-én a science.howstuffworks.com webhelyen.
- New World Encyclopedia (2015). "Gőzgép". Visszakeresve: 2017. június 14-én a newworldencyclopedia.org webhelyen.
- SOS gyermekek (2008-2009). "Gőzgép". Beérkezés 2017. június 14-én a cs.mcgill.ca webhelyen.
- Woodford, Chris (2017). "Gőzmotorok". A lekérdezés 2017. június 14-én található a selinthatstuff.com webhelyen.