หุ้น:
เครื่องจักรไอน้ำหลัก 5 ประเภท
ที่แตกต่างกัน ประเภทของเครื่องยนต์ไอน้ำ มีการเปลี่ยนแปลงมากมายในประวัติศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องทำให้สิ่งเหล่านี้มีวิวัฒนาการอย่างน่าทึ่ง.
โดยพื้นฐานแล้วมันคือเครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่เปลี่ยนพลังงานความร้อนของไอน้ำให้เป็นพลังงานกล.
พวกมันถูกใช้เพื่อขับปั๊มตู้รถไฟเรือและรถแทรกเตอร์ซึ่งเป็นช่วงเวลาสำคัญสำหรับการปฏิวัติอุตสาหกรรม ปัจจุบันพวกเขาใช้สำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยใช้กังหันไอน้ำ.
เครื่องยนต์ไอน้ำประกอบด้วยหม้อไอน้ำที่ใช้ต้มน้ำและผลิตไอน้ำ ไอน้ำขยายตัวและดันลูกสูบหรือกังหันซึ่งการเคลื่อนที่ของล้อหมุนหรือขับเครื่องจักรอื่น ๆ.
Heron of Alexandria เป็นเครื่องจักรไอน้ำเครื่องแรกที่คิดค้นขึ้นในศตวรรษแรกและถูกเรียกว่า eolipil.
มันประกอบไปด้วยทรงกลมกลวงที่เชื่อมต่อกับหม้อไอน้ำที่มีท่อโค้งสองอันติดอยู่ ทรงกลมเต็มไปด้วยน้ำที่กำลังเดือดทำให้ไอน้ำถูกขับออกจากหลอดด้วยความเร็วสูงหมุนลูกบอล.
แม้ว่า eolipile จะไม่มีจุดประสงค์ในการใช้งาน แต่ก็แสดงให้เห็นถึงการดำเนินการครั้งแรกของไอน้ำในฐานะที่เป็นแหล่งขับเคลื่อน.
อย่างไรก็ตามระบบส่วนใหญ่ที่ใช้ไอน้ำสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: เครื่องลูกสูบและกังหันไอน้ำ.
เครื่องยนต์ไอน้ำประเภทหลัก
1- เครื่องลูกสูบ
เครื่องลูกสูบใช้แรงดันไอน้ำ ผ่านลูกสูบที่ทำหน้าที่สองครั้งไอน้ำที่มีแรงดันจะเข้าสู่สลับกันในแต่ละด้านในขณะที่อีกด้านหนึ่งจะถูกปล่อยหรือส่งไปยังเครื่องควบแน่น.
พลังงานถูกดูดซับโดยแถบเลื่อนที่ปิดสนิทเพื่อหลีกหนีจากไอน้ำ ในทางกลับกันคันนี้จะขับเคลื่อนแท่งเชื่อมต่อที่เชื่อมต่อกับข้อเหวี่ยงเพื่อแปลงการเคลื่อนที่แบบลูกสูบเป็นการหมุนแบบหมุน.
นอกจากนี้ข้อเหวี่ยงอื่นจะใช้ในการขับเคลื่อนเฟืองวาล์วซึ่งมักจะผ่านกลไกที่อนุญาตให้มีการพลิกกลับของการเคลื่อนที่แบบหมุน.
เมื่อใช้ลูกสูบคู่ที่ออกฤทธิ์สองคู่ความก้าวหน้าของข้อเหวี่ยงจะถูกชดเชย 90 องศา สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าเครื่องยนต์จะทำงานได้เสมอไม่ว่าตำแหน่งข้อเหวี่ยงจะอยู่ที่ใด.
2- มอเตอร์ขยายหลายตัว
เครื่องจักรไอน้ำอีกประเภทหนึ่งใช้กระบอกสูบแบบแอ็กชั่นหลายอันที่เพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง.
ไอน้ำแรงดันสูงจากหม้อไอน้ำถูกใช้เพื่อขับลูกสูบแรกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กลง.
ในการเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนไอน้ำที่ถูกขยายบางส่วนจะถูกขับเคลื่อนไปในกระบอกสูบที่สองซึ่งเริ่มเคลื่อนที่ลง.
สิ่งนี้สร้างการขยายตัวเพิ่มเติมของความดันค่อนข้างสูงที่ปล่อยออกมาในห้องแรก.
นอกจากนี้แชมเบอร์กลางจะปล่อยสู่ห้องสุดท้ายซึ่งจะถูกปล่อยออกไปยังคอนเดนเซอร์ การดัดแปลงเครื่องยนต์ประเภทนี้ประกอบด้วยลูกสูบขนาดเล็กสองตัวในห้องสุดท้าย.
การพัฒนาเครื่องยนต์ประเภทนี้มีความสำคัญต่อการใช้งานในเรือไอน้ำตั้งแต่เครื่องควบแน่นเมื่อฟื้นพลังงานเล็กน้อยแปลงไอน้ำกลับเป็นน้ำเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ในหม้อน้ำ.
เครื่องยนต์ไอน้ำบนบกสามารถปล่อยไอน้ำออกมาจำนวนมากและเต็มไปด้วยหอคอยน้ำจืด แต่ในทะเลก็เป็นไปไม่ได้.
ก่อนและระหว่างสงครามโลกครั้งที่สองเครื่องยนต์เสริมกำลังถูกใช้ในยานพาหนะทางทะเลที่ไม่จำเป็นต้องไปด้วยความเร็วสูง อย่างไรก็ตามเมื่อต้องการความเร็วมากขึ้นก็จะถูกแทนที่ด้วยกังหันไอน้ำ.
3- Uniflow มอเตอร์สม่ำเสมอไหล
เครื่องลูกสูบอีกประเภทหนึ่งคือมอเตอร์แบบยูนิฟอลด์หรือแบบไหล เครื่องยนต์ประเภทนี้ใช้ไอน้ำที่ไหลในทิศทางเดียวในแต่ละครึ่งของกระบอกสูบ.
ประสิทธิภาพเชิงความร้อนทำได้โดยการไล่ระดับอุณหภูมิตามทรงกระบอก ไอน้ำจะเข้าสู่ปลายร้อนของกระบอกสูบเสมอและออกจากช่องเปิดที่กึ่งกลางของเครื่องทำความเย็น.
สิ่งนี้ส่งผลให้ความร้อนและความเย็นของผนังกระบอกสูบลดลง.
ในเครื่องยนต์ยูนิโฟลว์ไอน้ำเข้ามักจะถูกควบคุมโดยก้านวาล์ว (ซึ่งทำงานคล้ายกับที่ใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน) ที่ถูกขับเคลื่อนด้วยเพลาลูกเบี้ยว.
วาล์วทางเข้าเปิดเพื่อรับไอน้ำเมื่อถึงปริมาตรการขยายตัวต่ำสุดที่จุดเริ่มต้นของการเคลื่อนไหว.
ในช่วงเวลาที่เฉพาะเจาะจงของการกลับมาของข้อเหวี่ยงไอน้ำจะเข้าสู่และทางเข้าของหมวกปิดเพื่อให้การขยายตัวของไอน้ำอย่างต่อเนื่องทำให้ลูกสูบทำงาน.
ในตอนท้ายของการเคลื่อนไหวลูกสูบจะค้นพบวงแหวนของรูไอเสียรอบ ๆ ศูนย์กลางของกระบอกสูบ.
รูเหล่านี้เชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์ลดความดันในห้องทำให้ปล่อยอย่างรวดเร็ว การหมุนอย่างต่อเนื่องของข้อเหวี่ยงคือสิ่งที่เคลื่อนที่ลูกสูบ.
4- กังหันไอน้ำ
กังหันไอน้ำพลังสูงใช้แผ่นดิสก์หมุนที่มีใบมีดประเภทใบพัดที่ขอบด้านนอก.
ดิสก์เคลื่อนที่หรือใบพัดหมุนเหล่านี้สลับกับวงแหวนหรือสเตเตอร์แบบคงที่ซึ่งยึดกับโครงสร้างของกังหันเพื่อเปลี่ยนทิศทางการไหลของไอน้ำ.
เนื่องจากความเร็วในการทำงานสูงกังหันดังกล่าวจึงเชื่อมต่อกับเกียร์ลดเพื่อขับเคลื่อนกลไกอื่น ๆ เช่นใบพัดของเรือ.
กังหันไอน้ำมีความทนทานและต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่าเครื่องจักรลูกสูบ พวกเขายังผลิตแรงหมุนนุ่มนวลบนเพลาเอาท์พุทซึ่งมีส่วนช่วยลดความต้องการการบำรุงรักษาและการสึกหรอน้อยลง.
การใช้งานหลักของกังหันไอน้ำนั้นอยู่ในสถานีผลิตกระแสไฟฟ้าที่มีความเร็วในการทำงานสูงซึ่งเป็นข้อได้เปรียบ.
พวกเขายังใช้ในการใช้งานทางทะเลเพิ่มเรือขนาดใหญ่และเรือดำน้ำ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทุกแห่งผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการทำความร้อนน้ำและป้อนกังหันไอน้ำ.
5- เครื่องยนต์ขับเคลื่อน
มีเครื่องยนต์ขับเคลื่อนใต้น้ำที่ใช้ไอน้ำแรงดันสูงเพื่อดึงน้ำผ่านซ็อกเก็ตที่ด้านหน้าและนำมันออกด้วยความเร็วสูงผ่านทางด้านหลัง.
เมื่อไอน้ำควบแน่นในน้ำจะมีการสร้างคลื่นกระแทกที่ทำให้น้ำไหลออกจากด้านหลัง.
เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เครื่องยนต์จะดูดอากาศผ่านช่องระบายไอน้ำด้านหน้าของไอน้ำเจ็ทซึ่งจะสร้างฟองอากาศและเปลี่ยนวิธีที่ไอน้ำผสมกับน้ำ.
การอ้างอิง
- Marshall Brain (2017) "เครื่องยนต์ไอน้ำทำงานอย่างไร" สืบค้นเมื่อ 14 มิถุนายน 2017 ที่ science.howstuffworks.com.
- สารานุกรมโลกใหม่ (2015) "เครื่องยนต์ไอน้ำ" สืบค้นเมื่อ 14 มิถุนายน 2017 ที่ newworldencyclopedia.org.
- เด็กโสสะ (2551-2552) "เครื่องยนต์ไอน้ำ" สืบค้นเมื่อวันที่ 14 มิถุนายน 2017 ที่ cs.mcgill.ca.
- Woodford, Chris (2017) "เครื่องยนต์ไอน้ำ" เรียกดูเมื่อวันที่ 14 มิถุนายน 2017 ที่ translatethatstuff.com.