Veronika Boháčová

Veronika Boháčová Parné motory

Obsah • O parnom motore • O parnom stroji • Trochu histórie • Wattov parný stroj • Parné stroje v doprave • Parná turbína • Parné turbíny v doprave 3 6 9 12 14 19 24

Parné motory využívajú ku konaniu práce tepelné energie napätých vodných pár. V parných strojoch piestových, vykonáva para prácu statickým tlakom na piest, v parných turbínach sa získava mechanická práca premenou kinetickej energie rozpínajúcej sa pary. Obsah Koniec O parnom motore

Obsah Koniec O parnom motore • Hlavným znakom piestových parných strojov, ku ktorým je nutné pridať aj piestové stroje rotačné, je pomalý pohyb piestu vystaveného pomerne značnému tlaku pary, kdežto u parných turbín sa pohybujú lopatky zprostredkuvajúce premenu energie rýchlosťou mnohokrát vyššou pri malom zaťažení lopatky.

Pokračuj ... Obsah Koniec O parnom motore • Preto sú parné stroje vhodné pre využitie vyšších tlakov a pre motory menších výkonov, parné turbíny sú potom vyslovene motory pre veľké výkony so značnými prednosťami pri nižších tlakoch, ale hocikedy aj pre výkony nižšie. • Výkon piestového stroja parného je daný súčinom priemerného tlaku a obsahu valca, výkon parnej turbíny zase súčinom pretekajúceho množstva a štvorca rýchlosti pary.

Premieňa tlakovú energiu vodnej pary vzniknutej z energie tepelnej v mechanickú prácu. Para sa vyvíja v kotly. Podľa konštrukcie sa delia parné stroje na ležaté a stojaté. Podľa počtu valcov sa delia na jednovalcové, dvojité a trojité, podľa usporiadania valcov na kompaundné a tandemové. Podľa toho na koľko stupňov sa delí celková expanzia pary, sú parné stroje s dvojitou až štvornásobnou expanziou. Obsah Koniec O parnom stroji

Obsah Koniec O parnom stroji • Ak je para vyfukovaná do vzduchu, stroj je výfukový, ak je vyfukovaná do kondenzátoru, stroj je kondenzačný. Kondenzátor je nádrž, z ktorej sa vyčerpáva vzduch vývevou. Pri rovnakej spotrebe pary je výkon kondenzačného stroja o 20% až 30% väčší ako u výfukového.

Hospodárnosť parného stroja je neveľká. Zo 100% tepla, privádzaného v uhli na rošt, dodáva parný stroj napríklad dynamu len 12%, na svietenie či pohon motoru len 9,5%. Parné stroje sa teraz používajú len pre menšie výkony – tak asi do 500 koní. Pokračuj ... Obsah Koniec O parnom stroji

Parný stroj začínal ako stroj „paroatmosférický“ všeobecne nazývaný atmosférický – para piest len zdvihla, kdežto užitočnú prácu konal vzduch tým, že zrážal piest, pod ktorým sa po kondenzácii pary vytvorilo čiastočné vzduchoprázdno. Obsah Koniec Trochu histórie

Obsah Koniec Trochu histórie Prvý atmosférický stroj zostrojil Papin (1690), o mnoho dokonalejší bol Newcomenov stroj z roku 1711, postavený vo Warwickshire v Anglicku. Tieto stroje sa používali iba k čerpaniu vody v banských šachtách.

Pokračuj ... Obsah Koniec Trochu histórie • V Rusku na Altaji zostrojil „paroatmosférický“ stroj I.I.Polzunov. • Nad parným kotlom umiestnil dva valce s protichodným pohybom piestov. Pohyby piestov sa prenášali na rozduchávacie mechy reťazami a kladkami. Sústava nádrží a trubíc zabezpečovala nepretržité zásobovanie kotla vodou.

Obsah Koniec Wattov parný stroj • Roku 1769 vyvinul J. Watt atmosférický v skutočný parný stroj Wattov. • JamesWatt použil tlak pary k priamemu pohonu piestu. Jeho vahadlový stroj bol už dvojčinný, valec mal samočinný rozvod a pracoval s expanziou pary. Kondenzátor pary mal oddelený od valca.

Pokračuj ... Obsah Koniec Wattov parný stroj • Wattov stroj sa stal východiskom pre ďalšie zdokonaľovanie, ako po stránke technickej, tak po stránke hospodárnosti. rovnako sa zlepšil výkon využitím celej expanzie pary v dvoch až troch stupňoch.

Obsah Koniec Parné stroje v doprave • Uplatnili sa vo všetkých druhoch dopravy a v niektorých sa uplatňujú dodnes. Zatiaľ kraľujú na železniciach, u parných lokomotív, kde sú najmenej dvojvalcové a majú vratný chod.

Obsah Koniec Parné stroje v doprave • Lokomotívne stroje sú výhradne parné stroje piestové. Pri zdokonalenom využití predností prehriatej pary sa stavajú väčšinou lokomotívy dvojvalcové a tiež trojvalcové s pomerne malými valcami a ľahkými piestnymi posúvačmi. Zvratné alebo kulisové lokomotívne rozvody umožňujú nielen rýchlu a ľahkú zmenu smeru jazdy lokomotívy ale aj značnú premenlivosť plnenia.

Obsah Koniec Parné stroje v doprave • Lodný parný stroj hnací, máva až štvornásobnú expanziu. Len najmenšie obchodné lode majú parné stroje s dvojstupňovou expanziou.

Obsah Koniec Parné stroje v doprave • V cestnej doprave sa uplatnili parné stroje ako prvé automobily, alebo parné vozy. Na tomto poli bol parný stroj vytlačený motormi spaľovacími. • Boli pokusy o uplatnenie parného stroja aj u motocyklov alebo vzducholodí.

V letectve sa uplatnili v prvopočiatkoch, samozrejme len výkonné a ľahké. Prvý takýto stroj zostrojil ruský priekopník lietania Možajskij počiatkom 80. rokov pre svoje lietadlo. Malo dva parné stroje. Vynálezca však vedel, že je potrebné postaviť stroje ešte ľahšie a výkonnejšie. Veľmi ľahké parné stroje zostrojili aj H. Maxim a Langley. Tým skončila éra parných strojov u lietadiel. Pokračuj ... Obsah Koniec Parné stroje v doprave

Obsah Koniec Parná turbína • Parná turbína prešla aspoň storočným vývojom, než sa objavili prvé konštrukcie prakticky spôsobilé. • Stalo sa tak v osemdesiatych rokoch 19.storočia, keď švédsky inžinier Laval vystúpil s turbínou rovnotlakou. • Hnal paru proti lopatkám na obvode kolesa velkou rýchlosťou trubicami kužeľovite sa rozširujúcimi k vyústeniu.

Obsah Koniec Parná turbína • Aby bolo možné znížiť obvodovú rýchlosť rotoru turbín, zaviedol Curtis rýchlostné odstupňovanie; pri ktorom para po prejdení prvého venca obežných lopatiek je nútená zmeniť v pevných či vratných kanáloch svoj smer tak, aby mohla ostávajúcu energiu odovzdať v ďalšom obežnom venci.

Obsah Koniec Parná turbína • Iný druh turbíny je turbína reakčná, ktorá začína turbínou Parsonovou. Jej riešenie poskytovalo možnosť obmedziť vysoký počet otáčok bez použitia reduktoru rýchlosti.

Obsah Koniec Parná turbína • Základnou Parsonovou myšlienkou bolo vložiť expandujúcej pare do cesty radu lopatkových vencov rozvádzajúcich a obežných, pri čom je účinok na rotorové lopatky daný na prvom mieste reakciou prúdu pary, ktorý je v jej kanáloch urýchľovaný.

Pokračuj ... Obsah Koniec Parná turbína • Prvé turbíny Lavalova a Parsonova mali výkon len niekoľko koní a od nich k dnešným turbínam vedie cesta neustáleho zdokonaľovania. • Turbína je na tom tým lepšie, čím je väčšia , má väčší výkon a jej účinnosť tým stále stúpa. Teplo je tu využité lepšie než u parných strojov, tepelné straty sú menšie.

Obsah Koniec Parné turbíny v doprave • Najskôr sa uplatnili v pohone lodí, pretože tu mali značné prednosti proti parným strojom. Neotriasali loďou ako parné stroje, zaberali menej miesta, mali vyššiu účinnosť a menšiu spotrebu pary, a teda i paliva. Jej obsluha je jednoduchšia, má menšiu spotreba lodného priestoru na výšku a nižšiu váhu strojového zariadenia asi o 10%.

Obsah Koniec Parné turbíny v doprave • Zvláštny problém je použitie parnej turbíny ako lokomotívnej. Aj tu by bola turbína výhodnejšia než parný stroj piestový, pretože je mechanizmus prevádzajúci pohyb piestu na nápravu kolies pri väčších rýchlostiach vlaku veľmi namáhaný a pohyb kolies je nerovnomerný. Doterajšie pokusy o zavedenie turbínových lokomotív nemajú práve najlepšie výsledky, pretože turbína potrebuje kondenzačné zariadenie, a to je zložité a drahé. • Parné turbíny sa pomýšľalo použiť aj u lietadiel,

Pokračuj ... Obsah Koniec Parné turbíny v doprave • ale vývoj šiel potom k turbínam plynovým a k motorom turbotryskovým ...

Parné motory Koniec Veronika Boháčová

Veronika Boháčová