Что нужно для парового двигателя

Когда автомобиль будет иметь паровой двигатель?

Так сложилось, что даже люди с техническим образованием мало что знают об этом устройстве. Сегодня мы и восполним этот пробел, вспомним, как устроен паровой двигатель, его принцип действия. Его преимущества, недостатки и применении в современных условиях. И немного о истории изобретения.

Паровая машина кардинально изменила картину мира, произвела революцию в промышленности, на транспорте, дала импульс для новых открытий. Она служила универсальным двигателем на протяжении XIX века, и даже с появлением механизмов, требующих высоких скоростей, не канула в лету. Вместо тихоходной паровой машины ученые разработали быстроходную турбину с одним из самых высоких к.п.д.

История изобретения парового двигателя

Упоминание о первых паровых машинах датировано первым столетием нашей эры. Устройство, описано Героном Александрийским ‒ пар выходил из сопл, закреплённых на шаре, и приводил в движение двигатель.

Правда, настоящая паровая турбина появилась в Египте в 16 веке. Ее изобрел араб Таги-аль-Диноме.

Подобную машину построил 1629 году итальянский инженер Джованни Бранка. То есть, как только в обществе наступило экономическое благополучие и возникла необходимость в данном механизме, его тот час же изобрели.

В конце 17 века были созданы ещё две модели: в Испании двигатель сконструировал Аянс де Бомонт, а в Англии Эдвард Сомерсет в 1663 году установил паровую установку для закачки воды в Большую башню замка Реглан. Но все проекты быстро сворачивались и забывались. Тогда, как впрочем, и сейчас все новое не воспринималось большинством, и деньги на разработку никто давать не решался.

Паровой котёл создал француз Дени Папен. Он же изобрёл и предохранительный клапан для стравливания избыточного давления. Дело в том, что высокое давление, создаваемое паром, приводило к частым взрывам.

Кстати, в то же время появилось и расхожее выражение: «выпустить пар», которое означало ‒ успокоить нервы, пошумев на окружающих, без сноса собственного котелка и без жертв среди мирного населения.

Но на этом история паровых двигателей не прервалась. Англичанин Томас Ньюкомен в 1712 году сделал шахтный насос для подачи воды на верх. Двигатель Ньюкомена стал пользоваться спросом, с его массового выпуска началась английская промышленная революция.

В России первую паровую машину в 1763 году спроектировал И.И.Ползунов. С ее помощью приводились в действие воздуходувные меха на заводах.

А француз Николас-Йозеф Куньо шесть лет спустя сконструировал первую паровую телегу. Она приводила в движение сельскохозяйственные механизмы.

А в 1788 году Джон Фитч построил пароход, который вмещал 30 человек, и шел со скоростью до 12 километров в час.

В 1804 году на металлургическом заводе в Южном Уэльсе был испытан первый железнодорожный паровой поезд, его построил Ричард Тревитик.

Как устроен паровой двигатель. Принцип действия

Для работы паровой машины потребуется паровой котёл. Поступающий из него пар, расширяется и воздействует на поршень или же на лопатки паротурбины, затем их движение передаётся на другие механические части устройства.

Как устроен паровой двигатель показано на иллюстрации

Движение поршня через шток, ползун, шатун и кривошип передаётся на главный вал, который несет маховик, необходимый для снижения неравномерности вращения.

Эксцентрик, находящийся на главном валу, через эксцентриковую тягу воздействует на золотник, который управляет впуском пара в цилиндре. Пар из цилиндра выбрасывается в атмосферу или направляется в конденсатор.

Чтобы поддерживать постоянное число оборотов вала, при изменении нагрузки, на паровых машинах устанавливают центробежный регулятор, он автоматически изменяет сечение прохода пара, направляемого в паровую машину (при дроссельном регулировании) или момент отсечки наполнения (при количественном регулировании).

Читайте также:  Нет запуска двигателя хлопки в карбюратор

Поршень создает в цилиндре парового двигателя одну (две) полости переменного объёма, в них и происходят процессы сжатия и расширения.

Преимущества и недостатки

Основное преимущество паровой машины, как двигателя внешнего сгорания, отделение котла от самой машины. Это дает возможность использовать что угодно в качестве топлива хоть хворост, хоть урановое топливо, что выгодно отличает ее от двигателя внутреннего сгорания ‒ там для каждого типа требуется определённый вид горючего.

Заметнее всего это преимущество в случае с ядерным реактором, который не может производить механическую энергию, а вырабатывает лишь тепло, которое используют для получения пара, вращающего паровые турбины.

В двигателях внешнего сгорания можно использовать и другие источники тепла, например, энергию солнца или энергию разности температур океана на разной глубине.

Интересный факт, паровой локомотив хорошо работает на больших высотах, при чем эффективность двигателя не падает, а, наоборот, растет благодаря низкому атмосферному давлению.

Паровозы и сегодня используют в горной местности Латинской Америки и Китая, при том, что в равнинных районах они давно заменены на более современные типы локомотивов.

Даже в Швейцарии и в Австрии в ходу усовершенствованные тепловозы, работающие на сухом паре. Их разработали на основе модели SLM производства 1930 года. В конструкцию внесли ряд изменений: использовали роликовые подшипники, современную теплоизоляцию, новые виды топлива, специальные паропроводы и ряд других новшеств.

Благодаря этому потребление топлива уменьшилось на 60 процентов, а вес стал ниже, чем у дизельных и электрических аналогов, что актуально для железных дорог, проходящих в горной местности.

Среди других положительных качеств парового двигателя:

  • высокая надёжность;
  • возможность эксплуатации при значительных колебаниях нагрузки;
  • допустимость продолжительных перегрузок;
  • долговечность;
  • низкие расходы на эксплуатацию;
  • простота в обслуживании.

К недостаткам можно отнести:

  • наличие кривошипно-шатунного механизма;
  • низкий КПД по сравнению с другими типами двигателей.

Применение в настоящее время

Сегодня паровые машины нашли широкое применение в виде паровых турбин, которые работают как приводы электрогенераторов.

Паровая турбина состоит из вращающихся дисков, которые закреплены на одной оси. Этот узел называется ротором. Также есть статор ‒ его неподвижные диски чередуются с дисками ротора. На дисках ротора размещены лопатки, при попадании на них пара, механизм приходит в движение.

Аналогичные лопатки, только расположенные под противоположным углом, есть и на дисках статора. Они служат для перенаправления струи пара на следующий диск ротора.

Турбина преобразует энергию пара во вращательное движение без каких-либо дополнительных механизмов. То есть преобразование возвратно-поступательного хода во вращательное движение делать не нужно.

Также у турбин меньшие размеры нежели у возвратно-поступательных машин, и они отличаются постоянным усилием на выходном валу. Ещё один плюс ‒ простая конструкция, а значит придётся меньше тратить средств на эксплуатацию.

Сфера использования паровых турбин ‒ производство электроэнергии. Более 85 процентов электрической энергии вырабатывают именно паровые турбины. Также их используют как судовые двигатели, в частности на подводных лодках и атомоходах.

Теперь вы знаете, как устроен паровой двигатель, что паровая машина, изобретённая ещё в первом столетии нашей эры, вовсе не анахронизм, а современное высокотехнологичное устройство, благодаря которому жизнь многих людей стала комфортнее.

Перспективы применения паровых машин на автомобилях имеют пока туманные очертания, но творческая мысль изобретателя не имеет границ и я с полной уверенностью могу предположить, что скоро появятся двигатели с элементами парового носителя

Подписывайтесь на наш блог, чтобы узнать много нового и интересного. Поделитесь этой информацией с друзьями в социальных сетях ‒ пусть они повысят свой технический уровень, ну и вам будет приятно иметь умных друзей.

Источник

Паровой двигатель своими руками из подручных средств

Когда уже доделывал свой газогенератор — наткнулся в интернет на книжку «Как самому сделать паровой двигатель до 1.5л/с» книжка 1903 года (. ) выпуска, написана через «ять», размеры в вершках и аршинах, но содержит информацию, достаточную для изготовления своего парового двигателя, с чертежами и пояснениями

Читайте также:  Для чего нужны сальники в двигателе

Саму книгу полностью в статье публиковать не буду, ссылку на нее дам в конце.
Идея вот в чем: 100 лет назад это можно было сделать методом пайки из ружейных гильз, обрезков труб и самовара в качестве парового котла, давление в котором (по книжке) составляло всего 2-3 атмосферы.
В общем — из подручных тогда средств (есть вещи, которые и через 100 лет не меняются).
При этом автор книги советовал использовать паровой двигатель для аэрации воды в аквариуме или приспособить к нему динамо для выработки электроэнергии. Или установить на лодку. (Приводятся двигатели разной мощности).

Но мы-то живем немного в другом веке: сварочный инвертор не редкость, автомобильный хлам — в избытке, простой газовый баллон — держит поболе 2 атмосфер. В общем — развернуться есть куда, а скажем мотоциклетный двигатель — это уже готовый паровой со всеми необходимыми шатунами, поршнем и подшипниками, только надо сделать систему газораспределения (и продумать систему смазки):

(Автор видео с Ютуб — Iван Гнатюк, ссылка — на ролик с его канала)

Другая идея переделки 2-тактного двигателя:

В начале статьи упоминалось про газогенератор: я его сделал и «скрестил» с бензогенератором, но штука оказалась хлопотная и пока — дорогая. Почему — тема отдельной статьи, ссылка в конце текста.

Мне представляется, что паровой двигатель для получения электроэнергии и попутного отопления дома (гаража, дачи) отработанным паром — вариант чуть ли не идеальный: уже упоминал в разных статьях, что дом я — все равно отапливаю, вскипятить до пара ведро-другое воды особых проблем не составит, тогда как возня с газогенератором — уже не попутная, а отдельная тема: встал, затопил печку, пошел «раскочегаривать» газогенератор, наконец завел бензогенератор (20 минут на «взлет» в прохладном гараже).

Если всё получится — идея сведется к простым действиям «топлю печку — получаю электричество, заодно заряжаю аккумуляторы».
В наш нанотехнологичный век можно сделать еще проще: приобрести печку с элементами Пельте, но это пока дорого и бессмысленно: тема отдельной статьи, скоро напишу.

Просто в книжке 1903 года говорится о 1.5 л/с, а это — около 1 Квт. Есть о чем задуматься.
Книжка полезная, кроме информации о сборке двигателей рассказывает и об изготовлении паровых котлов разных типов и о способе регулировки давления в системе.
Вдруг пригодится, или «для общего развития»: скачать

Мой плейлист в Ютуб с подборкой видео про паровые двигатели (в основном на них ездят): здесь

Покритикуйте, посоветуйте. Может у кого-то уже есть опыт эксплуатации парового двигателя, да еще и вместе с электрогенератором (я планирую автомобильный 12В).

Испытание парового котла
———————————-
P.S. Сделать паровую турбину в домашних условиях — гораздо сложнее (огромные обороты: балансировка, износ подшипников). Но может кто-то сделал?

Разморозка труб и колодца паром — я уже сделал себе паровой котел, правда использую пока не по назначению )

Источник

Паровой двигатель: начинаю (постановка задач)

Этой статьей я начинаю рассказывать свой опыт постройки парового двигателя, который будет появляться в процессе.
Видимо буду делать в режиме «рассказ с открытым финалом», потому что если через 2-3 месяца сделать статью «мой паровой двигатель», то вкратце весь смысл сведется к «я это сделал» и небольшому видеоролику, демонстрирующему работу изделия.
Надеюсь, в процессе сборки поступят дельные советы и рекомендации от людей, имеющих опыт в смежных областях. Заранее прошу прощения у эстетов, ожидающих в финале увидеть нечто, покрытое лаком и сияющее на солнце:

Лично я не видел ни одной никелированной экспериментальной модели, а самый вкусный зеленый чай я пил в придорожном кафе в Дагестане из неказистого чайника с облупленной эмалью.

Читайте также:  Тюнинг ваз 2107 двигатель и ходовая

Итак, начинаем. Как мне представляется — переделать 2-тактный движок под работу от пара больших проблем не представляет (конечно, всё покажут испытания). Но — самой ответственной деталью в данном мероприятии является вовсе не двигатель, а паровой котёл: именно он может рвануть так, что «мало не покажется», поэтому начинаем с банального: с постановки цели, опираясь на книжку 1903 года, ссылку на которую давал в предыдущей статье (и приведу в конце этой статьи)

Общая цель:
хочется создать паровой двигатель для питания динамо-машины, попутно отапливая гараж выхлопным паром. КПД — интересует слабо, так как у меня все равно печное отопление и нагрев воды до парообразного состояния может являться попутным делом и даже если ничего не получится с двигателем — паровое отопление гаража обеспечено в любом случае. Разбиваем общее на частное :

Двигатель.
Для начала я буду издеваться над 2-тактным движком от «крота» с обьемом цилиндра 50 кубических сантиметров. Насколько будет мала или велика мощность — покажет практика, на данном этапе имею весьма смутные представления. Есть варианты сделать двигатель по книжке, для чего можно применить автомобильные амортизаторы разных диаметров, правда в таком случае придется «морочиться» с шатунами. Нерабочий движок я сменял на телевизор у соседа (оба довольны что избавились от хлама ), так что с этим — боле-менее всё понятно. По самым слабым ожиданиям — будет всё равно больше, чем сейчас мне выдает 50-ваттная солнечная панель. Про движок — в отдельной статье, сейчас переходим к главному:

Котёл.
Уже имеется заготовка: некая часть медицинского оборудования яйцеобразной формы, внутрь которой я вварил дымовую трубу. Недавно обнаружил манометр до 5 Атм, отсутствие которого и держало проект.
Заготовку котла я уже применял для разморозки труб и колодца в прошлом году, о чем есть отдельная статья . Но там было всё просто: неважно какое давление у пара, важно разморозить лёд.

Постановка задачи :
получить пар давлением до 5 Атм и подать его в двигатель.
Предусмотреть взрывной клапан (лучше — ещё и дублирующий), который будет стравливать излишки давления «если что-то пойдет не так».
Понятно, что чем больше давление пара в системе — тем больше мощность, но в книжке, на которую я буду постоянно ссылаться, вообще речь идет о 2 Атм. и возможности сделать паровой двигатель своими руками из подручных средств в 1.5 л/с (1 квт). Подчеркну: речь про это идет в 1903 году (. ), а котел рекомендуется делать из медного самовара, используя олово и паяльник.

Математические выкладки, расчеты и обоснования:
Разочарую: всё, что я рукодельничаю в моём доме — сделано на силе намерения (В. Серкин, «Хохот шамана»).
Здравый смысл присутствует во всех мероприятиях, но зачастую всё само себя собирает из доступных средств, просто требуя от меня участия. Видимо финалом будет эскиз с какими-то размерами и пояснениями, совсем непохожий на сборочный чертеж готового изделия. Впрочем, все размеры есть в «библии парового двигателя», в вершках и аршинах.

Если всё получится (планы за горизонтом)
Очень хочется сделать еще нечто самодвижущееся, возможно — переделать под пар свой старый запорожец.

Но это покажут испытания. Получилось же у парня сделать паровой трайк:

(видео с канала автора Techno Rebel )

Опыт
Есть некие навыки работы с железом и сваркой. Самый выдающийся — умею варить герметичные швы. Сварку сосудов под давлением — не делал ни разу, так что это и вызов и интерес лично для меня. Было дело — сварил газогенератор, испытал с бензогенератором и даже прокатился на авто .

To be continued (продолжение следует)
В следующей статье — доработка и испытание парового котла на сброс давления 4-4.5 Атм в природу. Боле-менее эскизы и чертежи с размерами.

Источник

Adblock
detector