VIISI PÄÄTYYPPIÄ HÖYRYKONEITA - TEKNIIKKA - 2026

Eri tyyppisiä höyrykoneita on tehty monia muutoksia kautta historian ja teknologia on jatkuvasti ne saattoivat kehittyä merkittävällä tavalla.

Pohjimmiltaan höyrymoottorit ovat ulkoisia polttomoottoreita, jotka muuntavat vesihöyryn lämpöenergian mekaaniseksi energiaksi. Niitä on käytetty pumppujen, veturien, alusten ja traktoreiden voimansiirtoon, koska ne olivat tuolloin välttämättömiä teollisen vallankumouksen kannalta. Nykyisin niitä käytetään sähköenergian tuottamiseen höyryturbiineja käyttämällä.

Höyrykone koostuu kattilasta, jota käytetään veden keittämiseen ja höyryn tuottamiseen. Höyry laajenee ja työntää männän tai turbiinin, jonka liike pyörittää pyöriä tai ajaa muita koneita.

Ensimmäisen höyrykoneen suunnitteli Alexandria Heron 1. vuosisadalla, ja sen nimi oli Eolipila. Se koostui ontosta pallosta, joka oli kytketty kattilaan, johon oli kiinnitetty kaksi kaarevaa putkea. Pallo täytettiin vedellä, joka keitettiin, aiheuttaen höyryn karkaamisen putkien läpi suurella nopeudella, jolloin pallo pyörii.

Vaikka eolipilalla ei ollut käytännöllistä tarkoitusta, se epäilemättä edustaa höyryn ensimmäistä käyttöönottoa käyttövoiman lähteenä.

Haikun aeolipialainen

Useimmat höyryä käyttävät järjestelmät voidaan kuitenkin jakaa kahteen tyyppiin: mäntäkoneet ja höyryturbiinit.

Tärkeimmät höyrykoneiden tyypit

1- männän koneet

Mäntäkoneet käyttävät paineistettua höyryä. Kaksitoimisten mäntien kautta paineistettu höyry tulee vuorotellen molemmille puolille, kun taas toisaalta se vapautetaan tai lähetetään lauhduttimeen.

Energia imeytyy liukupalkilla, joka on suljettu höyryn poistumista vastaan. Tämä sauva puolestaan ​​ajaa kampilaitteeseen kytkettyä yhdystankoa edestakaisen liikkeen muuttamiseksi kiertoliikkeeksi.

Lisäksi toista kampia käytetään venttiilivälineen ajamiseen, yleensä mekanismin kautta, joka mahdollistaa kiertoliikkeen kääntämisen.

Kun käytetään paria kaksitoimisia mäntää, kampin eteneminen korvataan 90 asteen kulmalla. Tämä varmistaa, että moottori käy aina, riippumatta siitä missä asennossa kampi on.

2 - useita laajennusmoottoreita

Toinen tyyppi höyrykoneisto käyttää useita yksitoimisia sylintereitä, joiden halkaisija ja liike kasvavat asteittain. Kattilan korkeapainehöyryä käytetään pienemmän halkaisijan omaavan ensimmäisen männän ajamiseen alas.

Ylöspäin liikkuessa osittain paisutettu höyry johdetaan toiseen sylinteriin, joka alkaa liikkua alaspäin. Tämä synnyttää ensimmäisessä kammiossa vapautuneen suhteellisen korkean paineen edelleen.

Välikammiot myös purkautuvat lopulliseen kammioon, joka puolestaan ​​vapautetaan lauhduttimeen. Tämän tyyppisen moottorin muunnos sisältää kaksi pienempää mäntää viimeisessä kammiossa.

Tämän tyyppisen moottorin kehittäminen oli tärkeää sen käytölle höyrylaivoissa, koska lauhdutin, kun se palautti vähän voimaa, muutti höyryn uudelleen vedeksi uudelleen käytettäväksi kattilassa.

Maanpäälliset höyrykoneet saattoivat tyhjentää suuren osan höyrystään ja täyttää makean veden tornista, mutta merellä tämä ei ollut mahdollista.

Ennen toista maailmansotaa ja sen aikana laajennusmoottoria käytettiin meriajoneuvoissa, joiden ei tarvinnut mennä suurella nopeudella. Kun kuitenkin vaadittiin enemmän nopeutta, se korvattiin höyryturbiinilla.

3 - Yksi- tai tasavirtausmoottori

Eräs tyyppinen mäntäkone on yksipuolinen tai tasainen virtausmoottori. Tämän tyyppisessä moottorissa käytetään höyryä, joka virtaa vain yhteen suuntaan sylinterin kumpaankin puoliskoon.

Lämpöteho saavutetaan pitämällä lämpötilagradientti sylinterin poikki. Höyry tulee aina sylinterin kuumiin päihin ja poistuu jäähdyttimen keskellä olevien aukkojen kautta.

Tämä johtaa sylinterin seinämien suhteellisen lämmityksen ja jäähdytyksen vähentymiseen.

Yksivaiheisissa moottoreissa höyryn sisääntuloa säädellään yleensä kiilaventtiileillä (jotka toimivat samalla tavalla kuin polttomoottoreissa käytetyt), jotka toimivat nokka-akselilla.

Tuloventtiilit avautuvat höyryn päästämiseksi, kun vähimmäisvenyvyys saavutetaan liikkumisen alussa.

Tiettynä hetkenä kampikierroksen aikana höyry menee sisään ja korkin sisääntulon sulkeutuu mahdollistaen höyryn jatkuvan laajenemisen, männän aktivoimalla.

Iskun lopussa mäntä löytää poistoreikien renkaan sylinterin keskeltä.

Nämä reiät on kytketty lauhduttimeen alentaen kammiossa olevaa painetta aiheuttaen nopean vapautumisen. Mäntä liikkuu jatkuvasti kampin pyörimisellä.

4 - höyryturbiinit

Suurtehoiset höyryturbiinit käyttävät sarjaa pyörivää kiekkoa, joiden ulkoreunalla on eräänlainen potkurityyppinen siipi. Nämä siirrettävät kiekot tai roottorit vuorottelevat kiinteiden renkaiden tai staattoreiden kanssa, jotka on kiinnitetty turbiinirakenteeseen höyryvirtauksen ohjaamiseksi.

Suuren toiminnan nopeuden vuoksi tällaiset turbiinit on yleensä kytketty alennusvaihteeseen toisen mekanismin, kuten laivan potkurin, käyttämiseksi.

Höyryturbiinit ovat kestävämpiä ja vaativat vähemmän huoltoa kuin mäntäkoneet. Ne myös tuottavat sujuvammat pyörimisvoimat lähtöakselilleen, mikä vähentää huoltovaatimuksia ja vähentää kulumista.

Höyryturbiineja käytetään pääasiassa sähköntuotantoasemilla, joissa niiden suuri toimintanopeus on etu ja niiden suhteellinen tilavuus ei ole haitta.

Niitä käytetään myös meriteollisuudessa, suurten alusten ja sukellusveneiden virransyöttöön. Lähes kaikki ydinvoimalat tuottavat sähköä lämmittämällä vettä ja syöttämällä höyryturbiineja.

5 - käyttövoiman moottorit

On vedenalainen työntömoottori, joka käyttää korkeapainehöyryä vetääksesi vettä edessä olevan imuaukon läpi ja poistamaan sen suurella nopeudella takaa.

Kun höyry tiivistyy veteen, se muodostaa iskuaallon, joka karkottaa veden takaa.

Moottorin tehokkuuden parantamiseksi moottori vetää ilmaa höyrysuihkun edessä olevan tuuletusaukon läpi, mikä luo ilmakuplia ja muuttaa tapaa, jolla höyry sekoittuu veteen.

Viitteet

1. Marshall Brain (2017). "Kuinka höyrymoottorit toimivat". Haettu 14. kesäkuuta 2017 osoitteessa science.howstuffworks.com.
2. Uusi maailman tietosanakirja (2015). "Höyrykone". Haettu 14. kesäkuuta 2017 osoitteesta newworldencyclopedia.org.
3. SOS-lapset (2008-2009). "Höyrykone". Haettu 14. kesäkuuta 2017 osoitteessa cs.mcgill.ca.
4. Woodford, Chris (2017). "Höyrykoneet". Haettu 14. kesäkuuta 2017 osoitteessa selityshatstuff.com.