Паровой двигатель с закрытым контуром
Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Паровой двигатель с закрытым контуром». Также Вы можете бесплатно проконсультироваться у юристов онлайн прямо на сайте.
Учитывая, что на большей части территории нашей страны отопительный сезон длится более полугода, в котельных с паровыми котлами представляется привлекательным не сбрасывать получаемый пар в атмосферу, усугубляя парниковый эффект, а использовать его для генерации электрической энергии, которая обойдётся местным потребителям значительно дешевле закупаемой от централизованных электросетей.
Конденсация воды в поршневой паровой машине в конце цикла расширения пара, в принципе, безвредна. В конечном счёте, Steampunk даже как-то немыслим без весёлого паровозика, мчащегося куда-то в красивых клубах водяного пара (точнее — водяного конденсата, но это уже, я надеюсь, понятно всем читающим).
Содержание:
Что питало старинный паровой двигатель?
Это дает возможность управлять мощностью двигателя, изменяя количество одновременно работающих цилиндров парорасширительной машины и поршневых насосов, поддерживая эту мощность наиболее близкой к потребляемой в соответствии с характером движения автомобиля.
Для преобразования этого движения во вращательное применяется так называемый кривошипно-шатунный механизм. Он состоит из поршневого штока- 4, соединенного одним концом с поршнем, а другим шарнирно, посредством ползуна (крейцкопфа) 5, скользящего между направляющими параллелями, с шатуном 6, который передает движение, на коренной вал 7 через его колено или кривошип 8.
Но достижения современной науки и техники, особенно электроники, позволяют надеяться на большую эффективность моторов с впрыском воды.
В 1803 году, в Гринвиче, взорвался один из насосов Тревитика и убил четыре человека. Этот инцидент был использован Болтоном и Уаттом заявившим что котлы высокого давления очень опасны, а их машины (использующие низкое давление) не представляют угрозы для людей.
Известна также силовая установка для автомобиля, разработанная фирмой SAAB (Швеция). Установка содержит паровой двигатель с замкнутым паровым контуром с парорасширительной роторной лопастной машиной, связанной через механическую трансмиссию с колесами автомобиля.
Тут нам надо будет немного погрузиться в термодинамику — я лишь постараюсь изложить все детали процессов максимально доступно для неподготовленного читателя.
Из перспективных отечественных паровых поршневых машин стоит отметить высокооборотные ППД с частотой вращения вала 1000 об./мин. и выше, которым должны быть присущи, по утверждениям разработчиков, высокие эксплуатационные свойства (надёжность, ресурс и др.).
Для технологий того времени, примениение столь высокого давления было слишком опасно, поэтому подобные решения нашли применение только спустя много лет.
Двигатель с замкнутым паровым циклом ШАЙД
Силовая установка для автомобиля содержит паровой двигатель с замкнутым паровым контуром. Паровой контур имеет парогенератор 1, вырабатывающий перегретый пар высокого давления, который по паропроводу 2 высокого давления через отсечной клапан 3 подается в многоцилиндровую поршневую парорасширительную машину 4 двойного действия.
Перегрев – проклятие автомехаников, работающих с высокооборотными спортивными моторами. Температура внутри кокпита гоночного болида во время заездов достигает 70˚С, а некоторые узлы двигателя раскаляются докрасна. Выходит, что автомобиль куда более эффективен в качестве калорифера, нежели в качестве транспортного средства.
Главное энергетическое преимущество современных ППД – меньший удельный расход пара по сравнению с паровыми турбинами аналогичной мощности, особенно одноступенчатыми, при равных давлении и температурах пара на входе и выходе. Верхний предел единичной электрической мощности, например, для электрогенераторной установки с ППД Spilling, – 1,2 МВт.
Вода в такой среде испаряется быстрее и равномернее. Далее отработанный пар поступает в конденсатор, где охлаждается и снова превращается в воду. Часть остаточного тепла используется для обогрева салона автомобиля.
Мини-ТЭЦ с паровыми моторами – реальность XXI века
Не получив поддержки от крупных финансистов, Тревитик разорился уехал в Южную Америку — в Перу, после неудачного участия в испано-перуанской войне вернулся в Англию в 1827 году.
Таким образом, котельная становится выгодным источником тепловой и электрической энергии с высоким коэффициентом полезного использования теплоты сгорания топлива (80–85 % и более).
Однако в зарубежной малой энергетике известно и уже много лет успешно практикуется альтернативное пароприводное решение для котельных и мини-ТЭЦ: вместо малых паровых турбин обоих упомянутых типов используются ППД. Наиболее распространённые из них – моторы немецкой компании Spilling.
Таким образом, котельная становится выгодным источником тепловой и электрической энергии с высоким коэффициентом полезного использования теплоты сгорания топлива (80–85 % и более).
При превращении котельных в мини-ТЭЦ традиционно используются паротурбинные агрегаты на основе классической одноступенчатой лопаточной паровой турбины (колеса Кертиса), или так называемой паровинтовой турбины. У такой турбины ротор выполнен не с лопаточным венцом, а по типу винта Архимеда, обычно цилиндрической конструкции. Возможно ещё более оригинальное исполнение – конусно-винтовая турбина.
Как ни крути, а в весе и эффективности пар проигрывает. Простота кажущаяся, ДВС не намного сложнее, а тут ещё высокотехнологичный генератор пара необходим.
Паровой машиной называется тепловой двигатель, в котором потенциальная энергия расширяющегося пара преобразуется в механическую энергию, отдаваемую потребителю.
Кстати, в 1936 году в СССР был построен прототип шести цилиндрового звездообразного парового двигателя. Но работы свернули, посчитав паровые машины «прошлым веком».
В этом легко убедиться, накачивая камеру колеса велосипеда ручным насосом, который при этом заметно нагревается или если очень резким ударом протолкнуть плотную пробку в пробирку, то помещённая внутри вата загорается от нагрева, вызванного сильным сжатием воздуха.
Свежий пар нагревателей а, b поступает в рабочую часть машины по трубопроводам а, b . Отработавший пар возвращается в холодильники с, d no трубопроводам с, Г.
История паровых машин и двигателей
В то же время система принимает отработанный пар из трубопровода d в холодильник d при закрытых кранах 1, 3, 7, 2 и открытом кране 6.
А теперь — гипотетически представьте себе, что вместо обычной для паровоза воды мы зальём в локомотив фреон и заставим его кипеть в котле и давить на поршни паровоза. Что поменяется на верхней картинке?
По признанию самого Брюса, последние 30 лет он постоянно думал о том, как превратить тепло двигателя во вращение коленчатого вала. Озарение, как это часто бывает, пришло к нему во сне. Брюс решил, что в концепции Отто не хватает еще двух тактов – рабочего и холостого. Но источником энергии для них должна служить не очередная порция топливовоздушной смеси, а избыточная температура!
Брюсу не терпелось проверить свою идею на практике. В его домашнем гараже давно стоял одноцилиндровый дизельный мотор, переделанный под бензин. Его-то он и решил использовать для проверки гипотезы. Мотор получил новый распределительный вал под два «лишних» такта и модернизированную систему впрыска.
В зависимости от тепловой мощности паровой котельной для выработки 1 МВт (100 %) тепловой энергии требуется 17–40 кВт (1,7–4 %) электроэнергии [1]. Абсолютное давление пара в котлах, разрешенное органами Ростехнадзора, обычно не превышает 0,7–1,0 МПа (здесь и далее – абсолютное).
Заявляемое изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к силовым установкам транспортных средств, позволяющим повысить мощность двигателя внутреннего сгорания.
Промышленная революция, произошедшая в начале 19 века, нуждалась в мощных и компактных двигателях. Такие характеристики, могли обеспечить двигатели работающие на повышенном давлений пара, о них и пойдёт речь.
Разработанная силовая установка транспортного средства содержит паровой двигатель, соединенный с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, парогенератор, установленный на выхлопную систему двигателя внутреннего сгорания.
Как сделать электростанцию на дровах своими руками
На площадках действующих котельных создаются и мини-ТЭЦ с увеличенной тепловой мощностью. Например, заменяются устаревшие котлы с давлением насыщенного пара 1,4 МПа на котлы с давлением перегретого пара 4,0 МПа и температурой 440 °С. При тех же габаритах котлов электрическая мощность такой мини-ТЭЦ становится значительно больше.
Следовательно, чрезмерно большие расширения невыгодны. В машинах без расширения, с увеличением давления пара, при одинаковой работе, объем машины весьма быстро уменьшается; так, при 14 атм.
Дальше описывать отдельных изобретателей не имеет смысла, так как паровые машины начали строиться повсеместно. У ДВС проблемы с крутящим моментом? О какой перегрузке идёт речь? Реверс уже давно получают незначительным усложнением конструкции винта.
Пар поступает в аксиально-поршневую машину, соединенную с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания. На выходе пар проходит дополнительные низкотемпературные теплообменники, отбирающие тепло от системы охлаждения двигателя и от выпускного тракта за резонатором, и поступает в низкотемпературную паровую машину, которая также подкручивает вал двигателя внутреннего сгорания.
Однако в прототипе используется закрытый цикл парообразования, тепло выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания используется не в полной мере и недостаточно обеспечивается экономия топлива и повышение мощности двигателя. Заявляемое изобретение решает задачу использования даровой тепловой энергии выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания, повышения КПД двигателя внутреннего сгорания.
Силовая установка содержит паровой двигатель с замкнутым паровым контуром с парорасширительной V-образной двухцилиндровой кривошипно-шатунной поршневой машиной двойного действия, связанной через механическую трансмиссию с колесами автомобиля.
При втором периоде трубки второго нагревателя подают пар на работу и сообщаются с трубками второго холодильника; при этом первый холодильник изолирован от нагревателя и у него от- крыт кран для приема отработанного пара. В этот же период через первый холодильник проходит охлаждающий материал (воздух), а через второй пропуск воздуха не производится.
От контакта воды с горячими выхлопными газами происходит парообразование, пар вращает небольшую турбину, которая помогает основному двигателю.
Можно, но только ценой потери мощности, набора веса, да еще и стоимости вдобавок. А у паровика малошумность уже изначально заложена.
У классических же паровых машин пар проходит через все цилиндры последовательно, расширяясь, таким образом, многократно.