Diferitul tipuri de motoare cu aburi au suferit multe schimbări de-a lungul istoriei și tehnologia le-a permis continuu să evolueze într-un mod remarcabil.
În esență, motoarele cu aburi sunt motoare cu ardere externă care transformă energia termică a vaporilor de apă în energie mecanică. Acestea au fost utilizate pentru alimentarea pompelor, a locomotivelor, a navelor și a tractoarelor, fiind la acel moment esențiale pentru Revoluția Industrială. În prezent, acestea sunt utilizate pentru generarea de energie electrică folosind turbine cu abur.
Un motor cu aburi constă dintr-un cazan care este folosit pentru a fierbe apă și a produce abur. Aburul se extinde și împinge un piston sau o turbină, a cărei mișcare face treaba rotirii roților sau conducerea altor mașini..
Prima mașină cu aburi a fost concepută de Heron din Alexandria în secolul I și a fost numită Eolipila. Acesta consta dintr-o sferă goală conectată la un cazan de care erau atașate două tuburi curbate. Sfera a fost umplută cu apă care a fost fiartă, provocând expulzarea aburului prin tuburi la viteză mare, făcând mingea să se rotească..
Deși eolipila nu avea un scop practic, reprezintă fără îndoială prima implementare a aburului ca sursă de propulsie..
Cu toate acestea, majoritatea sistemelor care utilizează abur pot fi împărțite în două tipuri: mașini cu pistoane și turbine cu abur..
Mașinile cu piston folosesc abur sub presiune. Prin intermediul pistoanelor cu acțiune dublă, aburul presurizat intră alternativ pe fiecare parte în timp ce pe cealaltă este eliberat sau trimis într-un condensator.
Energia este absorbită de o bară glisantă etanșă la evadarea aburului. La rândul său, această tijă acționează o bielă conectată la o manivelă pentru a converti mișcarea alternativă în mișcare rotativă..
În plus, o altă manivelă este utilizată pentru a acționa angrenajul supapei, de obicei printr-un mecanism care permite inversarea mișcării rotative..
Când se utilizează o pereche de pistoane cu acțiune dublă, avansul manivelei este compensat cu un unghi de 90 de grade. Acest lucru asigură că motorul va funcționa întotdeauna, indiferent în ce poziție se află manivela.
Un alt tip de motor cu abur folosește mai mulți cilindri cu acțiune simplă care cresc în mod progresiv în diametru și mișcare. Aburul de înaltă presiune din cazan este utilizat pentru a conduce primul piston cu diametru mai mic în jos.
În mișcarea ascendentă, aburul parțial expandat este condus într-un al doilea cilindru care își începe mișcarea descendentă. Acest lucru generează o expansiune suplimentară a presiunii relativ ridicate eliberate în prima cameră..
De asemenea, camera intermediară se descarcă în camera finală, care la rândul său este eliberată într-un condensator. O modificare a acestui tip de motor încorporează doi pistoane mai mici în ultima cameră..
Dezvoltarea acestui tip de motor a fost importantă pentru utilizarea sa la navele cu aburi, deoarece condensatorul, când a recuperat puțin din energie, a transformat din nou aburul în apă pentru refolosirea acestuia în cazan..
Motoarele cu aburi terestre ar putea să-și epuizeze o mare parte din abur și să fie reumplute dintr-un turn de apă dulce, dar pe mare acest lucru nu a fost posibil..
Înainte și în timpul celui de-al doilea război mondial, motorul de expansiune era folosit la vehiculele maritime care nu aveau nevoie să meargă cu viteză mare. Cu toate acestea, când a fost necesară o viteză mai mare, aceasta a fost înlocuită de turbina cu abur..
Un alt tip de mașină cu pistoane este motorul cu debit uniform sau uniform. Acest tip de motor folosește abur care curge doar într-o direcție în fiecare jumătate a cilindrului..
Eficiența termică este atinsă având un gradient de temperatură pe cilindru. Aburul intră întotdeauna în capetele fierbinți ale cilindrului și iese prin deschiderile din centrul răcitorului..
Acest lucru are ca rezultat o reducere a încălzirii și răcirii relative a pereților cilindrului..
La motoarele uniflow, debitul de abur este de obicei controlat de robinete cu piston (care funcționează în mod similar cu cele utilizate la motoarele cu ardere internă) care sunt acționate de un arbore cu came..
Supapele de admisie se deschid pentru a admite abur atunci când se atinge volumul minim de expansiune la începutul mișcării.
La un moment specific al rotirii manivelei, aburul intră și intrarea manșonului se închide, permițând expansiunea continuă a aburului, acționând pistonul.
La sfârșitul cursei, pistonul va descoperi un inel de găuri de evacuare în jurul centrului cilindrului..
Aceste găuri sunt conectate la condensator, scăzând presiunea din cameră provocând o eliberare rapidă. Rotația continuă a manivelei este cea care mișcă pistonul.
Turbinele cu abur de mare putere utilizează o serie de discuri rotative care conțin un fel de lame de tip elice pe marginea lor exterioară. Aceste discuri sau rotoare în mișcare alternează cu inele staționare sau statori, fixați pe structura turbinei pentru a redirecționa fluxul de abur..
Datorită vitezei mari de funcționare, astfel de turbine sunt în mod normal conectate la un angrenaj de reducere pentru a acționa un alt mecanism, cum ar fi elicea unei nave..
Turbinele cu abur sunt mai durabile și necesită mai puțină întreținere decât mașinile cu piston. De asemenea, produc forțe de rotație mai ușoare pe arborele lor de ieșire, ceea ce contribuie la cerințe de întreținere mai mici și la o uzură mai redusă..
Principala utilizare a turbinelor cu abur este în stațiile de producere a energiei electrice, unde viteza lor mare de funcționare este un avantaj și volumul lor relativ nu este un dezavantaj..
Ele sunt, de asemenea, utilizate în aplicații marine, alimentând nave mari și submarine. Practic toate centralele nucleare generează electricitate prin încălzirea apei și alimentarea cu turbine cu abur.
Există un motor de propulsie subacvatic care folosește abur de înaltă presiune pentru a trage apa printr-o admisie din față și a o expulza cu viteză mare în spate..
Când aburul se condensează în apă, se creează o undă de șoc care expulzează apa din spate.
Pentru a îmbunătăți eficiența motorului, motorul atrage aer printr-o gură de aerisire din fața jetului de abur, care creează bule de aer și schimbă modul în care aburul se amestecă cu apa..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.