5 הסוגים העיקריים של מנועי אדים - טֶכנוֹלוֹגִיָה - 2025

הסוגים השונים של מנועי הקיטור עברו שינויים רבים לאורך ההיסטוריה והטכנולוגיה איפשרה להם להתפתח באופן יוצא דופן.

בעיקרו של דבר, מנועי קיטור הם מנועי בעירה חיצוניים שממירים את האנרגיה התרמית של אדי מים לאנרגיה מכנית. הם היו רגילים למשאבות כוח, קטרים, אוניות וטרקטורים, בזמן שהם חיוניים למהפכה התעשייתית. נכון לעכשיו הם משמשים לייצור אנרגיה חשמלית באמצעות טורבינות קיטור.

מנוע אדים מורכב מדוד המשמש להרתיחת מים ולהפקת אדים. הקיטור מתרחב ודוחף בוכנה או טורבינה שתנועתם עושה את עבודת סיבוב הגלגלים או נהיגת מכונות אחרות.

מנוע הקיטור הראשון תוכנן על ידי הרון מאלכסנדריה במאה ה -1 ונקרא Eolipila. זה כלל כדור חלול המחובר לדוד שאליו היו מחוברים שני צינורות מעוגלים. הכדור היה מלא במים שהורתחו, מה שגרם לגירוש הקיטור דרך הצינורות במהירות גבוהה וגרם לכדור להסתובב.

אמנם לאוליפילה לא הייתה מטרה מעשית, אך ללא ספק היא מייצגת את היישום הראשון של הקיטור כמקור להנעה.

האאוליפיאן של הרון

עם זאת, ניתן לחלק את רוב המערכות המשתמשות בקיטור לשני סוגים: מכונות בוכנה וטורבינות קיטור.

סוגים עיקריים של מנועי אדים

1 - מכונות בוכנה

מכונות בוכנה משתמשות באדים בלחץ. באמצעות בוכנות בעלות פעולה כפולה, אדים בלחץ נכנסים לסירוגין מכל צד ואילו מצד שני הוא משוחרר או נשלח לקבל.

האנרגיה נספגת על ידי מוט שקופיות אטום כנגד בריחת האדים. מוט זה, בתורו, מניע מוט חיבור המחובר לארכובה כדי להמיר את התנועה ההדדית לתנועה סיבובית.

בנוסף, משמש ארכובה נוספת להנעת הילוך השסתום, לרוב באמצעות מנגנון המאפשר היפוך התנועה הסיבובית.

בעת שימוש בצמד בוכנות בעלות פעולה כפולה, התקדמת הארכובה מתקזזת בזווית של 90 מעלות. זה מבטיח כי המנוע יפעל תמיד, לא משנה באיזה מיקום הארכובה נמצאת.

2- מנועי התפשטות מרובים

סוג אחר של מנוע קיטור משתמש בכמה צילינדרים בעלי פעולה חד-פעמית המגדילים בהדרגה את הקוטר והתנועה. אדים בלחץ גבוה מהדוד משמשים להנעת הבוכנה הראשונה בקוטר קטן יותר למטה.

בתנועה כלפי מעלה מונעת הקיטור המורחב בחלקו לגליל שני שמתחיל בתנועתו כלפי מטה. זה מייצר הרחבה נוספת של הלחץ הגבוה יחסית שמשתחרר בתא הראשון.

כמו כן, תא הביניים פורק לתא הסופי, אשר בתורו משתחרר לקבל. שינוי של סוג זה של מנוע משלב שתי בוכנות קטנות יותר בתא האחרון.

התפתחותו של מנוע מסוג זה הייתה חשובה לשימושו בספינות קיטור, שכן הקבל, כאשר התאושש מעט מהספק, הפך שוב את הקיטור למים לשימושו הדוד.

מנועי אדים יבשתיים יכלו למצות חלק גדול מהקיטור שלהם ולהיות ממלאים מחדש ממגדל מים מתוקים, אך בים זה לא היה אפשרי.

לפני מלחמת העולם השנייה ובמהלכה, נעשה שימוש במנוע ההרחבה בכלי רכב ימיים שלא היו צריכים לנסוע במהירות גבוהה. עם זאת, כאשר נדרשה מהירות רבה יותר, היא הוחלפה על ידי טורבינת הקיטור.

3 - מנוע זרימה חד זרימה או אחיד

סוג אחר של מכונת בוכנה הוא מנוע הזרימה החד-זרימי או האחיד. מנוע מסוג זה משתמש בקיטור שזורם רק בכיוון אחד בכל מחצית הצילינדר.

יעילות תרמית מושגת על ידי מעבר שיפוע טמפרטורה לאורך הגליל. אדים נכנסים תמיד לקצוות החמים של הצילינדר ויוצאים דרך פתחים במרכז הצידנית.

הדבר מביא להפחתה בחימום וקירור יחסי של קירות הצילינדר.

במנועים חד-זרימתיים, כניסת האדים נשלטת בדרך כלל על ידי שסתומי פופ (המתפקדים באופן דומה לאלה המשמשים במנועי בעירה פנימית) המופעלים על ידי גל זיזים.

שסתומי כניסה פתוחים כדי להודות בקיטור כשמגיעים לנפח התפשטות מינימלי בתחילת התנועה.

ברגע ספציפי לסיבוב הארכובה נכנס הקיטור וכניסת הכובע נסגרת ומאפשרת הרחבה מתמדת של הקיטור, מפעיל את הבוכנה.

בסוף השביתה, הבוכנה תגלה טבעת של חורי פליטה סביב מרכז הצילינדר.

חורים אלה מחוברים לקבל, ומורידים את הלחץ בתא וגורם לשחרור מהיר. הסיבוב המתמשך של הארכובה הוא שמניע את הבוכנה.

4- טורבינות קיטור

טורבינות קיטור בעלות עוצמה גבוהה משתמשות בסדרת דיסקים מסתובבים המכילים סוג של להבים מסוג מדחף בקצה החיצוני שלהם. דיסקים או רוטורים מטלטלין אלה מתחלפים עם טבעות או סטטורים נייחים, המחוברים למבנה הטורבינה בכדי לכוון מחדש את זרימת הקיטור.

בגלל המהירות הגבוהה של הפעולה, טורבינות כאלה מחוברות בדרך כלל להילוך צמצום כדי להניע מנגנון אחר כמו מדחף של ספינה.

טורבינות אדים עמידות יותר ודורשות פחות תחזוקה ממכונות בוכנה. הם גם מייצרים כוחות סיבוב חלקים יותר על ציר הפלט שלהם, מה שתורם לדרישות התחזוקה הנמוכות ופחות בלאי.

השימוש העיקרי בטורבינות קיטור הוא בתחנות לייצור חשמל בהן המהירות הגבוהה של פעולתן מהווה יתרון והנפח היחסי שלהן אינו חסרון.

הם משמשים גם ביישומים ימיים, המפעילים כלי שיט גדולים וצוללות. כמעט כל תחנות הכוח הגרעיניות מייצרות חשמל על ידי חימום מים והזנת טורבינות קיטור.

5- מנועי הנעה

ישנו מנוע הנעה מתחת למים שמשתמש בקיטור בלחץ גבוה כדי לשאוב מים דרך צריכת חזית ולגרש אותם במהירות גבוהה מאחור.

כאשר האדים מתעבים על המים הוא יוצר גל הלם המגרש את המים מאחור.

כדי לשפר את יעילות המנוע, המנוע שואב אוויר דרך פורקן מול סילון הקיטור, היוצר בועות אוויר ומשנה את האופן שבו הקיטור מתערבב עם המים.

הפניות

1. מוח מרשל (2017). "איך מנועי קיטור עובדים". הוחזר ב -14 ביוני 2017 ב science.howstuffworks.com.
2. אנציקלופדיה עולמית חדשה (2015). "מנוע קיטור". הוחזר ב- 14 ביוני 2017 באתר newworldencyclopedia.org.
3. ילדי SOS (2008-2009). "מנוע קיטור". הוחזר ב -14 ביוני 2017 בכתובת cs.mcgill.ca.
4. וודפורד, כריס (2017). "מנועי קיטור". הוחזר ב -14 ביוני, 2017 בכתובת הסבר על הסיומת thatstuff.com.