Del:
De 5 typer Main Steam Machines
De forskellige typer dampmaskiner har gennemgået mange ændringer gennem historien og kontinuerligt har teknologien gjort det muligt for disse at udvikle sig på en bemærkelsesværdig måde.
I det væsentlige er de eksterne forbrændingsmotorer, som omdanner termisk energi af vanddamp til mekanisk energi.
De har været vant til at køre pumper, lokomotiver, skibe og traktorer, da de var nødvendige for den industrielle revolution. I øjeblikket bruges de til elproduktion ved hjælp af dampturbiner.
En dampmotor består af en kedel, der bruges til at koge vand og producere damp. Dampen udvider og skubber et stempel eller en turbine, hvis bevægelse gør arbejdet med at dreje hjulene eller køre andet maskineri.
Den første dampmotor blev udtænkt af Heron of Alexandria i det første århundrede og blev kaldt eolipil.
Den bestod af en hul kugle forbundet med en kedel, hvortil to buede rør var fastgjort. Kuglen blev fyldt med vand, der kogte, hvilket gav dampen udkastet fra rørene med høj hastighed, spinding bolden.
Selvom ødemarken ikke havde noget praktisk formål, repræsenterer det utvivlsomt den første implementering af damp som fremdrivningskilde.
Imidlertid kan de fleste systemer, der bruger damp, opdeles i to typer: stempelmaskiner og dampturbiner.
Hovedtyper af dampmotorer
1- Stempelmaskiner
Stempelmaskiner bruger trykdamp. Gennem dobbeltvirkende stempler træder den trykte damp ind vekselvis på hver side, mens den anden frigives eller sendes til en kondensator.
Energien absorberes af en forseglet glidestang mod dampudslip. Denne stang driver igen en forbindelsesstang, der er forbundet med en krumtap for at omdanne den fremadgående bevægelse til en roterende bevægelse..
Derudover bruges en anden krumtap til at køre ventilgearet, sædvanligvis gennem en mekanisme, der gør det muligt at vende om den roterende bevægelse.
Når der anvendes et par dobbeltvirkende stempler, forskydes forskydningen af vevet med 90 grader. Dette sikrer, at motoren altid vil fungere, uanset hvilken position vevet er i.
2- Flere ekspansionsmotorer
En anden type dampmotor bruger flere enkeltvirkende cylindre, som øger dens diameter og bevægelse progressivt.
Højtryksdampen fra kedlen bruges til at køre det første stempel med mindre diameter nedad.
I den opadgående bevægelse drives delvis udvidet damp i en anden cylinder, der begynder sin nedadgående bevægelse.
Dette frembringer en yderligere udvidelse af det forholdsvis høje tryk frigivet i det første kammer.
Også det mellemliggende kammer udledes til slutkammeret, som igen frigives til en kondensator. En ændring af denne type motor indeholder to mindre stempler i det sidste kammer.
Udviklingen af denne type motor var vigtig for dens anvendelse i dampskibe, da kondensatoren, når den genvandt lidt strøm, omdanne dampen tilbage til vand til genanvendelse i kedlen.
Jordbaserede dampmotorer kunne udtømme en stor del af deres damp og blive fyldt med et ferskvands-tårn, men i havet var det ikke muligt.
Før og under anden verdenskrig blev ekspansionsmotoren brugt i marine køretøjer, der ikke behøvede at gå i høj hastighed. Men da mere fart var påkrævet, blev det erstattet af dampturbinen.
3- Uniflow flow ensartet motor
En anden type stempelmaskine er uniflow eller ensartet flowmotor. Denne type motor bruger damp, der kun strømmer i en retning i hver halvdel af cylinderen.
Den termiske effektivitet opnås ved at have en temperaturgradient langs cylinderen. Dampen går altid gennem cylinderens varme ender og går ud gennem åbninger i midten af køleren.
Dette resulterer i en reduktion af den relative opvarmning og afkøling af cylindervæggene.
I uniflow motorer styres dampindløbet sædvanligvis af skaftventiler (som fungerer på samme måde som dem, der anvendes i forbrændingsmotorer), der drives af en kamaksel.
Indløbsventilerne åbnes for at indrømme damp, når minimumsudvidelsesvolumenet nås ved bevægelsens begyndelse.
På et bestemt tidspunkt for vendingens retur vender dampen ind og indløbet af hætten er lukket, hvilket muliggør kontinuerlig ekspansion af dampen, aktivering af stemplet.
Ved afslutningen af bevægelsen vil stemplet opdage en ring af udstødningshuller rundt om cylinderens centrum.
Disse huller er forbundet til kondensatoren, hvilket sænker trykket i kammeret og forårsager hurtig frigivelse. Den kontinuerlige rotation af vevet er, hvad der bevæger stempelet.
4- dampturbiner
Højdrevne dampturbiner bruger en række roterende diske, der indeholder en slags skruer af propellertype på deres yderkant.
Disse mobile diske eller rotorer veksler med stationære ringe eller statorer, der er fastgjort til turbinkonstruktionen for at omdirigere dampstrømmen.
På grund af den høje hastighed af driften er sådanne turbiner normalt forbundet med et reduktionsgear til at drive en anden mekanisme, såsom et skibs propel..
Dampturbiner er mere holdbare og kræver mindre vedligeholdelse end stempelmaskiner. De producerer også blødere rotationsstyrker på deres udgangsaksel, hvilket bidrager til lavere vedligeholdelseskrav og mindre slitage.
Hovedanvendelsen af dampturbiner er i elproduktionsstationerne, hvor deres høje hastighed er en fordel, og deres relative volumen er ikke en ulempe.
De bruges også til marine applikationer, der øger store fartøjer og ubåde. Næsten alle kernekraftværker producerer elektricitet ved opvarmning af vand og fodring dampturbiner.
5- Fremdrivningsmotorer
Der er en undervandsfremdrivningsmotor, der bruger højtryksdamp til at trække vand gennem en stikkontakt i fronten og skubbe den ud med høj hastighed gennem ryggen.
Når dampen kondenserer i vandet, skabes der en stødbølge, der udviser vandet bagfra.
For at forbedre motorens effektivitet trækker motoren luft gennem en udluftning foran dampstrålen, som skaber luftbobler og ændrer måden damp blandes med vand.
referencer
- Marshall Brain (2017). "Hvordan Steam Motorer Arbejde". Hentet den 14. juni 2017 på science.howstuffworks.com.
- New World Encyclopedia (2015). "Dampmotor". Hentet den 14. juni 2017 på newworldencyclopedia.org.
- SOS Børn (2008-2009). "Dampmotor". Hentet den 14. juni 2017 på cs.mcgill.ca.
- Woodford, Chris (2017). "Dampmotorer" Hentet den 14. juni 2017 på explainthatstuff.com.