Motor cu aburi

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Motor cu aburi

Un motor cu aburi este o conducere mașină care transformă termic energie în energie mecanică prin intermediul vaporilor de apă . Căldura este în general produsă prin arderea unui combustibil fosil, fosil cărbune , lemn sau hidrocarbură gaz petrol, păcură , ci și deșeurile termice din procesele industriale.

Istorie

Primele experimente

Deoarece elenism, prezența experimentelor a fost documentată pentru a exploata energia care rezultă din extinderea compușilor datorită lichid gazos tranziția de fază de vapori de apă. Printre acestea ne amintim de Aeolipile de Erou al Alexandriei , o mașină de făcut dintr - o sferă de cupru gol la interior umplut cu apă, cu brațele tangențiale opuse echipate cu un orificiu de ieșire; prin aplicarea unei surse de căldură în apropierea containerului care conține apă, apa vaporizat și vaporii de apă a ieșit din găurile, provocând sfera în sine să se rotească.

Trebuie să ne amintim Leonardo da Vinci încercările de a folosi aburi cu mașina sa numit Archituonus, iar în 1606 experimentele lui Giovanni Battista Della Porta , care au reușit să - l folosească ca o forță motrice . Experimente similare cu cele ale Della Porta au fost , de asemenea , efectuate de către inginerul Salomon de Caus , care în 1615 a publicat un tratat despre sistemul său care conține o pompă cu abur.

Pompa de abur a lui Thomas Savery

În vremuri mai recente, primele aplicații de abur pot fi urmărite înapoi la experimentele lui Denis Papin și a lui oala sub presiune de 1679 de la care a început la idei conceapa cu privire la modul de a dezvolta utilizarea aburului. Aplicațiile ulterioare au avut loc la începutul secolului 18 , în special pentru pomparea apei din mine, cu sistemul conceput în 1698 de către Thomas Savery utilizând vidul creat prin condensarea aburului introdus într - un recipient (care a permis apă ridica până la aproximativ 10 m înălțime), iar mai târziu, datorită invenției sistemului cilindru-piston (probabil din cauza Denis Papin), conversia energiei aburului în mișcare mecanică, capabilă să genereze muncă. Primul exemplu de aplicare industrială a acestui concept este masina lui Newcomen , din 1705 , care a fost oricât de mare, nu foarte puternic, scump, și mai presus de toate, pus în aplicare doar o mișcare alternativă, pentru acest motiv, prea a fost , în general , folosit numai pentru extragerea apei de la mine.

La început motorul cu aburi a lucrat la presiune scăzută: aburul a fost produs și imediat a ieșit din cazan la cilindru; aceste motoare au fost, prin urmare, enorme în comparație cu puterea furnizată; Prin urmare, instalarea pe vehicule autopropulsate necesară proiectarea de motoare mai mici și mai ușoare, cu aceeași putere; Din acest motiv, au fost create motoare de înaltă presiune, care este, au acumulat presiunea din interiorul cazanului în loc de a expulza în cilindru așa cum a fost produsă. Abia mai târziu, cu toate acestea, datorită invenției condensatorului extern, distribuția sertar și mecanismul bielă-manivelă (care a permis crearea unei mișcări de rotație , mai degrabă decât doar o singură alternativă ca până atunci), toate atribuite lui James Watt pornind de la 1765 , au a fost în măsură să treacă de la aplicații sporadice la utilizarea generalizată în transport și industrie. Masina lui Watt redus costurile, dimensiunile și consumul, și a crescut disponibile putere . În mai puțin de 20 de ani, primul model cu 4.4 k W a dus la 0,4 M locomotive W.

Motorul cu aburi, permițând o mai mare putere mult mai mici decât cele disponibile până atunci (un cal de funcționare poate produce 8 kW pentru curse scurte, dar pentru a lucra o zi nu se poate produce mai mult de 0,7 kW). Motorul cu aburi a jucat un rol fundamental în revoluția industrială : a facilitat extracția și transportul cărbunelui, și , prin urmare , scăderea costurilor, care , la rândul său , a crescut potențialul motorului cu aburi. A doua aplicație a motorului cu aburi a fost de a muta burdufului în turnătorie , pentru prima dată 1776 , în timp ce de la 1787 a fost , de asemenea , utilizat în fabricile de bumbac filare.

Impactul motorului cu abur este evidentă: producția de cărbune mondială a trecut de la 6 T g în anul 1769 acompaniat de 65 de ani T g în 1819 ; fier (necesar pentru oțel) de la 40 G g în anului 1780 acompaniat de la 700 G g în 1830 . In 1830 existau 15.000 de motoare cu aburi din Marea Britanie, inclusiv 315 vapoarele . Din 1860 un om de știință francez, Augustin Mouchot , a început să studieze diverse moduri, folosind energia solară , la motoarele cu alimentare cu aburi.

Descriere

motor cu aburi în acțiune
Diagrama arată cele patru etape în cilindrul unui motor cu piston
Animație a unui motor de expansiune triplu. Aburul de înaltă presiune (roșu) intră în cazan, trece prin motorul și este eliberat la condensatorul ca abur de joasă presiune (albastru).

O parte esențială a sistemului motor cu aburi este abur generatorului , care furnizează energia termică mare necesară pentru vaporizarea vaporilor de apă și apoi trimis la motor. Motorul poate fi: cu piston alternativ sau rotativ. Motorul Termenul de abur este de obicei folosit numai pentru motorul cu piston , în timp ce pentru motorul rotativ este definit ca o turbină cu abur.

În cea mișcare alternativă, în general driven se deplasează pe roți supapele care permit să exploateze cele două laturi ale fiecărui piston, astfel încât în fiecare rotație a motorului există două faze active în timp ce motorul cu ardere internă , în general , are o dilatare la fiecare 4 timpi. Pornind de la a doua jumătate a anilor 1800, aproape toate motoarele cu aburi utilizate două, trei sau chiar patru cilindri în serie, adică cu dublă de expansiune și expansiune triple (vezi animația); activitatea diferitelor etape cu scăderea presiunii aburului pentru a exploata mai bine presiunea gazelor arse din etapele anterioare, care conțin încă o anumită putere.

Soluția triplă expansiune a fost cea adoptată de către toate navele din a doua jumătate a secolului al 19-lea și în primii ani ai secolului al 20-lea. De exemplu, Titanic ocean de linie a fost echipat cu două motoare cu aburi triple-expansiune, câte unul pentru fiecare dintre cele două propulsoare laterale cu patru cilindri, unul la presiune înaltă, una la presiune intermediară și două la presiune joasă. În schimb elicea centrală a fost conectat la o turbină cu abur deplasat de abur la presiune foarte scăzută evacuate de cele doua motoare cu piston. Tocmai soluția turbinei, adoptată începând cu motoare alternative de nave militare începând din 1905, s-ar fi luat locul de pe nave, înainte de a fi la rândul său înlocuită de motoare cu combustie internă și turbine cu gaz în următoarele decenii. turbine cu aburi rămân în uz în primul rând în centralele electrice ca o forță motrice pentru a conduce alternatoarelor trei faze.

În aplicațiile tradiționale, astăzi motorul cu aburi a fost aproape complet înlocuit cu motorul cu ardere internă , care este mai compact și puternic și nu necesită faza de preîncălzire pentru a pune cazan sub presiune, ceea ce duce la o întârziere înainte de a putea utiliza. motorul în sine.

Pe de altă parte, există dezvoltare recente soluții izolate, iar pentru puteri mici, (5-300 kW ), motoarele cu abur alternative cu circuit închis, cu adoptarea de materiale high-tech (ceramice, compozite, Superaliaje), și utilizarea maselor extrem de mici de lichid care acționează (și a asistenței pentru ciclul sistemelor informatice), se obțin vaporizations extrem de rapid și condensări, și randamentele apreciabile, cu un mecanism mecanic și fluidistic extrem de simplificat. Pentru a acoperi problema de lubrifiere care poluează cu abur, care a afectat întotdeauna toate tipurile de motoare cu aburi (uleiul emulsionează în abur), același fluid ciclu (apa) este adoptat cu succes ca un lubrifiant. Dată fiind compactitatea sistemului și flexibilitate excelentă și versatilitatea de utilizare (motorul nu este legat de un anumit combustibil), este posibil să-l utilizeze pentru autovehicule.

Motoare cu aburi Papin

Denis Papin a studiat medicina în Angers. La început , el lucrează cu Christian Huygens din Leiden , în cazul în care el încearcă să dezvolte o pompă de aer. În 1679 el a inventat oala sub presiune , depunerea la momentul respectiv , brevetul cu inscripția „chiar aici de față«digestor»face mai multe cantități de alimente digerabile, inclusiv cele mai grele carne“. El a mai târziu a lucrat pentru ceva timp cu Robert Boyle , și apoi a revenit cu Huygens în 1680. După o ședere în Veneția ca director al practicilor la Sarrotti Academiei Ambrosio , iar apoi la Royal Society din Londra, a fost numit profesor de matematică în Marburg . În acest moment, pornind de la experiența oala sub presiune, Papin construiește primul motor cu aburi: un vas cu aburi în 1707. Dar această invenție superbă implică controverse pe partea boatmen care amenință să distrugă barca. Papin apoi în cele din urmă se întoarce în Anglia, în cazul în care, în ciuda noilor cercetări, resursele sale sunt în scădere.

Notă


Bibliografie

  • Salomon de Caus, La Raison des forțele mouvantes, Jean Norton ed., Frankfurt, 1615, și Paris, 1624
  • Carlo Abate, Locomotiva cu aburi , Milano, Hoepli , 1924
  • Antonio Capetti, motoare cu aburi, Torino, V. Giorgio, 1963
  • Carlo Bramanti, motorul cu aburi, Albino, Sandit, 2009, ISBN 978-88-95990-25-5

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 55301 · LCCN (RO) sh85127673 · GND (DE) 4010992-6 · BNF (FR) cb11966647v (data) · NDL (RO, JA) 00575025