Arten von Dampfmaschinen

Schema des ersten Dampfmaschine, auf dem die industrielle Revolution basiert. Quelle: TICO1516-JEJITH, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Der Unterschied Arten von Dampfmaschinen Sie haben im Laufe der Geschichte viele Veränderungen erlebt. Im Wesentlichen sind sie externe Verbrennungsmotoren, die die thermische Energie von Wasserdampf in mechanische Energie umwandeln. 

Sie wurden verwendet, um Bomben, Lokomotiven, Schiffe und Traktoren zu stärken und für die industrielle Revolution unerlässlich zu sein. Derzeit werden sie für die Erzeugung von Strom mit Dampfturbinen verwendet.

Ein Dampfmotor besteht aus einem Kessel, mit dem Wasser kochen und Dampf erzeugt wird. Der Dampf erweitert sich und schiebt einen Kolben oder eine Turbine, deren Bewegung die Arbeit erledigt, die Räder zu drehen oder eine andere Maschinerie zu fördern.

Die erste Dampfmaschine wurde im ersten Jahrhundert von Herón de Alejandría entwickelt und wurde Eolipila genannt. Es bestand aus einer hohlen Kugel, die an einen Kessel angeschlossen war, an dem zwei gekrümmte Röhrchen angebracht waren. Die Kugel war voller gekochtes Wasser, wodurch der Dampf mit hoher Geschwindigkeit durch die Röhrchen ausgestoßen wurde, wobei die Kugel drehte.

Obwohl die Eolipila keinen praktischen Zweck hatte, stellt er sicherlich die erste Umsetzung von Dampf als Antriebsquelle dar.

Die meisten Systeme, die Dampf verwenden, können jedoch in zwei Arten unterteilt werden: Kolbenmaschinen und Dampfturbinen. 

Haupttypen von Dampfmaschinen

1. Kolbenmaschinen

Kolbenmaschinen verwenden Druckdampf. Durch doppelte Effektkolben tritt der Druck von Dampf abwechselnd auf jede Seite ein, während er auf der anderen Seite freigesetzt oder an einen Kondensator gesendet wird.

Energie wird von einem Gleitstab gegen Dampfflucht absorbiert. Diese Stange aktiviert wiederum eine mit einer Kurbel verbundene Verbindungsstange, um die alternative Bewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln.

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Darüber hinaus wird eine andere Kurbel verwendet, um das Ventilrad zu bewirken, normalerweise durch einen Mechanismus, der die Investition der Rotationsbewegung ermöglicht.

Wenn ein Paar doppelte Wirkung verwendet wird. Dies stellt sicher, dass der Motor immer funktioniert, egal in welcher Position die Kurbel ist.

2. Mehrere Expansionsmotoren

Eine andere Art von Dampfmaschine verwendet mehrere einfache Aktionszylinder, die ihren Durchmesser und ihre Bewegung progressiv erhöhen. Der Hochdruckdampf des Kessels wird verwendet, um den ersten Kolben mit kleinerem Durchmesser zu steigern.

In der aufsteigenden Bewegung wird der teilweise erweiterte Dampf innerhalb eines zweiten Zylinders betrieben, der seine absteigende Bewegung beginnt. Dies erzeugt eine zusätzliche Expansion des in der ersten Kamera freigegebenen relativ hohen Drucks.

Auch die Zwischenkammer entlädt sich in die letzte Kammer, die wiederum einem Kondensator freigesetzt wird. Eine Modifikation dieses Motorarts enthält zwei kleinere Kolben in der letzten Kamera.

Die Entwicklung dieser Art von Motor war wichtig für den Einsatz in Dampfschiffen, da der Kondensator, der ein wenig Strom erholte, den Dampf erneut in Wasser verwandelte, um die Wiederverwendung im Kessel zu verwenden.

Terrestrische Dampfmaschinen konnten einen Großteil ihres Dampfes ausschöpfen und einen Süßwasserturm füllen, aber auf See war dies nicht möglich.

Vor und während des Zweiten Weltkriegs wurde der Expansionsmotor in Meeresfahrzeugen eingesetzt, die nicht mit hoher Geschwindigkeit gehen mussten. Wenn jedoch mehr Geschwindigkeit erforderlich war, wurde es durch die Dampfturbine ersetzt.

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3. Uniflow -Motor oder gleichmäßiger Strömung

Eine andere Art von Kolben ist der Uniflow -Motor oder ein gleichmäßiger Fluss. Dieser Motorart verwendet Dampf, der in jeder Hälfte des Zylinders nur in eine Richtung fließt.

Wärmeeffizienz wird durch einen Temperaturgradienten entlang des Zylinders erreicht. Der Dampf tritt immer durch die heißen Enden des Zylinders ein und verläuft in der Mitte des Kühlers die Öffnungen.

Dies führt zu einer relativen Erwärmung und Kühlung der Zylinderwände.

In Uniflow -Motoren wird der Dampfeintrag normalerweise von Stabventilen gesteuert (die ähnlich wie in interne Verbrennungsmotoren verwendet werden), die von einer Nockenwelle betrieben werden.

Die Eingangsventile öffnen sich, um den Dampf zuzugeben, wenn das minimale Expansionsvolumen zu Beginn der Bewegung erreicht wird.

In einem bestimmten Zeitpunkt bei der Rückkehr der Kurbel tritt der Dampf ein und der Eingang der Buchse ist geschlossen, sodass die kontinuierliche Ausdehnung des Dampfs der Kolben betrieben wird.

Am Ende der Bewegung entdeckt der Kolben einen Ring mit Abgaslöchern um die Mitte des Zylinders.

Diese Löcher sind mit dem Kondensator verbunden, senken den Druck in der Kammer und verursachen eine schnelle Freisetzung. Die kontinuierliche Drehung der Kurbel bewegt sich zum Kolben.

4. Dampfturbine

Dampfturbinen mit hoher Leistung verwenden eine Reihe von rotierenden Scheiben, die eine Art Propeller -Blätter am äußeren Rand enthalten. Diese mobilen oder Rotorscheiben wechseln sich mit stationären Ringen oder Statoren ab und fixiert an der Turbinenstruktur, um den Dampffluss umzuleiten.

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Aufgrund der hohen Betriebsgeschwindigkeit sind solche Turbinen normalerweise mit einem Reduktionsrad verbunden, um einen anderen Mechanismus wie den Propeller eines Schiffes zu fahren.

Dampfturbinen sind haltbarer und erfordern weniger Wartung als Kolbenmaschinen. Sie erzeugen auch weichere Rotationskräfte auf ihrer Ausgangsachse, die zu niedrigeren Wartungs- und Verschleißanforderungen beiträgt.

Die Hauptverwendung von Dampfturbinen liegt in Stromerzeugungsstationen, an denen die hohe Betriebsgeschwindigkeit von Vorteil ist und sein relatives Volumen kein Nachteil ist.

Sie werden auch in Meeresgefäßen verwendet, um große und U -Boot -Schiffe zu fördern. Praktisch alle Kernkraftwerke erzeugen Strom durch Erhitzen von Wasser und Dampfturbinenzufuhr.

5. Antriebsmotoren

Es gibt einen Unterwasserantriebsmotor, der Hochdruckdampf verwendet, um Wasser durch einen Schuss vorne anzulocken und es mit hoher Geschwindigkeit von hinten auszuschließen.

Wenn der Dampf im Wasser kondensiert, wird eine Stoßwelle erzeugt, die das Wasser dahinter ausstrahlt.

Um die Motoreffizienz zu verbessern, zieht dies Luft durch eine Atemlosigkeit vor dem Dampfstrahl an, der Luftblasen erzeugt und die Art und Weise verändert, wie der Dampf mit Wasser gemischt wird.

Verweise

1. Wie Dampfmaschinen funktionieren. Von der Wissenschaft erholt.Howstuffwork.com.
2. Dampfmaschine. Von Newworldyclopedia geborgen.Org.