Паровой двигатель ассоциируется с медленными и дымящимися локомотивами. На самом деле их КПД редко превышал 10%. Вопреки тому, что может показаться, развитие парового привода не остановилось. В настоящее время такие двигатели не наносят вреда окружающей среде и имеют в несколько раз более высокий КПД, чем раньше.
Поршневой паровой двигатель работает за счёт расширения перегретого пара, производимого в котле.
В последовательности:
- Водяной пар проходит под давлением через открытый впускной канал.
- Перемещает поршень.
- В какой-то момент клапан (золотник) закрывается, и пар продолжает перемещать поршень, расширяясь.
- При сбросе давления поршень меняет направление и пар выходит из цилиндра.
Преимущества паровой машины
Паровой двигатель - это двигатель внешнего сгорания, то есть сгорания, не распространяющегося на цилиндр. В результате процесс сгорания может быть точным, а выброс вредных компонентов выхлопных газов - низким. Многотопливная способность также не подлежит оспариванию - все, что можно сжечь, является хорошим источником энергии для такого двигателя.
Ещё одно преимущество - форма кривой крутящего момента. Он максимален на оборотах, близких к нулю, что позволяет отказаться от коробки передач. Паровой двигатель также тише своего конкурента внутреннего сгорания.
Ванкель - недооценен?
Паровые двигатели проигрывают двигателям внутреннего сгорания из-за низкого КПД и длительного времени запуска. Трудно представить себе машину с угольным котлом и лопатой для заправки. Современные идеи переместились в сторону жидкого топлива и эффективных горелок.
Одним из примеров является ZEE - Zero Emission Engine. Концептуальный агрегат был представлен примерно в 2001 году как трехцилиндровый паровой двигатель мощностью 50 кВт. Прототип устанавливался на Skoda Fabia первого поколения. Он имел объем 992 см 3, а на каждый цилиндр приходилось по две горелки мощностью по 36 кВт каждая. На приведенном ниже графике показаны характеристики двигателя, работающего при давлении пара 50 бар и температуре 500 градусов Цельсия.
Примечателен высокий крутящий момент, достигнутый уже при 200 об / мин. Максимальный общий КПД более 23% на 2–3% выше, чем у конструкций из паровозов - к сожалению, все же ниже, чем у двигателей внутреннего сгорания. Справедливости ради нужно сказать, что высокий уровень подготовки сохраняется практически по всем характеристикам.
Будущее
В настоящее время паровые двигатели ещë не могут конкурировать с двигателями внутреннего сгорания. Это может измениться с введением новых стандартов выбросов или сокращением (в пользу других видов топлива) добычи сырой нефти. Тогда газовые турбины и двигатели Стирлинга также станут конкурентоспособными. Последние, также известные как двигатели горячего воздуха, особенно впечатляют своей эффективностью и бесшумной работой. Однако они не могут достичь такой большой мощности, как паровые агрегаты.
Понравилась статья? Ставьте лайки и подписывайтесь на канал!
Жду вашего мнения в комментариях.