Chia sẻ:
5 loại máy hơi chính
Khác nhau các loại động cơ hơi nước đã trải qua nhiều thay đổi trong suốt lịch sử và công nghệ liên tục đã cho phép những điều này phát triển một cách đáng chú ý.
Về cơ bản, chúng là động cơ đốt ngoài chuyển đổi năng lượng nhiệt của hơi nước thành năng lượng cơ học.
Chúng đã được sử dụng để lái máy bơm, đầu máy xe lửa, tàu và máy kéo, vào thời điểm cần thiết cho Cách mạng Công nghiệp. Hiện nay chúng được sử dụng để tạo ra năng lượng điện sử dụng tua bin hơi nước.
Một động cơ hơi nước bao gồm một nồi hơi được sử dụng để đun sôi nước và sản xuất hơi nước. Hơi nước mở rộng và đẩy pít-tông hoặc tua-bin, có chuyển động làm công việc quay bánh xe hoặc lái các máy móc khác.
Động cơ hơi nước đầu tiên được Heron of Alexandria nghĩ ra vào thế kỷ thứ nhất và được gọi là eolipil.
Nó bao gồm một quả cầu rỗng nối với nồi hơi có gắn hai ống cong. Quả cầu chứa đầy nước đang sôi, khiến hơi nước bị đẩy ra khỏi các ống ở tốc độ cao, làm xoáy quả bóng.
Mặc dù eolipile không có mục đích thực tế, nhưng chắc chắn nó đại diện cho việc thực hiện đầu tiên của hơi nước như là một nguồn lực đẩy.
Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống sử dụng hơi nước có thể được chia thành hai loại: máy piston và tua bin hơi.
Các loại động cơ hơi nước chính
1- Máy pít tông
Máy piston sử dụng hơi điều áp. Thông qua các pít-tông tác động kép, hơi áp suất đi vào xen kẽ ở mỗi bên trong khi mặt khác nó được giải phóng hoặc gửi đến thiết bị ngưng tụ.
Năng lượng được hấp thụ bởi một thanh trượt kín chống lại sự thoát hơi nước. Lần lượt, thanh này điều khiển một thanh kết nối được nối với một tay quay để chuyển đổi chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay..
Ngoài ra, một tay quay khác được sử dụng để lái bánh răng van, thường thông qua một cơ chế cho phép đảo ngược chuyển động quay.
Khi một cặp pít-tông tác động kép được sử dụng, độ tiến của tay quay được bù 90 độ. Điều này đảm bảo rằng động cơ sẽ luôn hoạt động, bất kể vị trí của tay quay ở vị trí nào.
2- Nhiều động cơ mở rộng
Một loại động cơ hơi nước khác sử dụng một số xi lanh tác động đơn làm tăng dần đường kính và chuyển động của nó.
Hơi nước áp suất cao từ nồi hơi được sử dụng để lái pít-tông đầu tiên có đường kính nhỏ hơn xuống dưới.
Trong chuyển động đi lên, hơi nước được mở rộng một phần được dẫn vào một hình trụ thứ hai đang bắt đầu chuyển động đi xuống của nó.
Điều này tạo ra sự mở rộng thêm của áp suất tương đối cao được giải phóng trong khoang đầu tiên.
Ngoài ra, buồng trung gian xả vào buồng cuối cùng, lần lượt được giải phóng vào bình ngưng. Một sửa đổi của loại động cơ này kết hợp hai piston nhỏ hơn trong buồng cuối cùng.
Sự phát triển của loại động cơ này rất quan trọng đối với việc sử dụng nó trong các tàu hơi nước, vì thiết bị ngưng tụ, khi thu hồi một chút năng lượng, đã chuyển đổi hơi nước thành nước để tái sử dụng trong nồi hơi.
Động cơ hơi nước trên mặt đất có thể hút hết hơi nước và chứa đầy một tháp nước ngọt, nhưng ở biển thì điều này là không thể.
Trước và trong Thế chiến II, động cơ mở rộng đã được sử dụng trong các phương tiện thủy không cần đi ở tốc độ cao. Tuy nhiên, khi cần thêm tốc độ, nó đã được thay thế bằng tua bin hơi nước.
3- Động cơ thống nhất dòng chảy
Một loại máy piston khác là động cơ dòng chảy không đều hoặc đồng nhất. Loại động cơ này sử dụng hơi nước chỉ chảy theo một hướng trong mỗi nửa của xi lanh.
Hiệu suất nhiệt đạt được bằng cách có một dải nhiệt độ dọc theo xi lanh. Hơi nước luôn đi qua các đầu nóng của xi lanh và thoát ra qua các lỗ ở giữa bộ làm mát.
Điều này dẫn đến việc giảm nhiệt và làm mát tương đối của thành xi lanh.
Trong các động cơ không hoạt động, đầu vào hơi thường được điều khiển bởi các van chân vịt (hoạt động tương tự như các động cơ đốt trong) được điều khiển bởi trục cam.
Các van đầu vào mở để nhận hơi khi đạt được thể tích giãn nở tối thiểu khi bắt đầu chuyển động.
Tại một thời điểm cụ thể của sự quay trở lại của tay quay, hơi nước đi vào và đầu vào của nắp được đóng lại, cho phép hơi nước giãn nở liên tục, kích hoạt piston.
Khi kết thúc chuyển động, pít-tông sẽ phát hiện ra một vòng lỗ thoát khí xung quanh tâm của xi-lanh.
Các lỗ này được kết nối với bình ngưng, làm giảm áp suất trong buồng gây ra sự giải phóng nhanh chóng. Vòng quay liên tục của tay quay là những gì di chuyển piston.
4- Tua bin hơi
Tua bin hơi công suất cao sử dụng một loạt các đĩa quay có chứa một loại cánh quạt ở cạnh ngoài của chúng.
Các đĩa hoặc rôto di động này xen kẽ với các vòng cố định hoặc các stator, cố định với cấu trúc của tuabin để chuyển hướng dòng hơi.
Do tốc độ hoạt động cao, các tuabin như vậy thường được kết nối với một thiết bị giảm tốc để điều khiển một cơ chế khác như cánh quạt của tàu..
Tua bin hơi có độ bền cao hơn và cần ít bảo trì hơn so với máy piston. Họ cũng tạo ra lực quay mềm hơn trên trục đầu ra, điều này góp phần yêu cầu bảo trì thấp hơn và ít hao mòn hơn.
Công dụng chính của tua bin hơi là trong các trạm phát điện, nơi tốc độ hoạt động cao của chúng là một lợi thế và khối lượng tương đối của chúng không phải là nhược điểm.
Chúng cũng được sử dụng trong các ứng dụng hàng hải, tăng cường tàu lớn và tàu ngầm. Hầu như tất cả các nhà máy điện hạt nhân đều tạo ra điện bằng cách làm nóng nước và cho tua bin hơi nước.
5- Động cơ đẩy
Có một động cơ đẩy dưới nước sử dụng hơi nước áp suất cao để hút nước qua một ổ cắm ở phía trước và đẩy nó ra với tốc độ cao qua phía sau.
Khi hơi nước ngưng tụ trong nước, một sóng xung kích được tạo ra để đẩy nước từ phía sau.
Để cải thiện hiệu suất của động cơ, động cơ hút không khí qua một lỗ thông hơi phía trước máy bay hơi nước, tạo ra bọt khí và thay đổi cách pha trộn hơi nước với nước.
Tài liệu tham khảo
- Marshall Brain (2017). "Động cơ hơi nước hoạt động như thế nào". Truy cập ngày 14 tháng 6 năm 2017 tại Science.how wareworks.com.
- Bách khoa toàn thư thế giới mới (2015). "Động cơ hơi nước". Truy cập ngày 14 tháng 6 năm 2017 tại newworldencyclopedia.org.
- Trẻ em SOS (2008-2009). "Động cơ hơi nước". Truy cập ngày 14 tháng 6 năm 2017 tại cs.mcgill.ca.
- Woodford, Chris (2017). "Động cơ hơi nước" Truy cập ngày 14 tháng 6 năm 2017 tại explainthat ware.com.