5 GLAVNIH VRSTA PARNIH MOTORA - TEHNOLOGIJA - 2025

Različite vrste parnih motora pretrpjele su mnoge promjene tijekom povijesti, a tehnologija im je neprekidno omogućavala da se razvijaju na nevjerojatan način.

Parni strojevi su u osnovi motori s vanjskim sagorijevanjem koji pretvaraju toplinsku energiju vodene pare u mehaničku energiju. Koristili su se za pokretanje crpki, lokomotiva, brodova i traktora, koji su u to vrijeme ključni za industrijsku revoluciju. Trenutno se koriste za proizvodnju električne energije pomoću parnih turbina.

Parni stroj sastoji se od kotla koji se koristi za vrenje vode i proizvodnju pare. Para se širi i gura klip ili turbinu, čijim se kretanjem vrši okretanje kotača ili pokretanje drugih strojeva.

Prvi parni stroj je u 1. stoljeću osmislio čaplja iz Aleksandrije i zvao se Eolipila. Sastojao se od šuplje kugle spojene s kotlom na koji su bile pričvršćene dvije zakrivljene cijevi. Kugla je bila napunjena vodom koja se prokuhala, zbog čega je para prolazila kroz cijevi velikom brzinom, čineći kuglu da se zavrti.

Iako eolipila nije imala praktičnu svrhu, ona nesumnjivo predstavlja prvu primjenu pare kao izvor pogona.

Heron Aeolipian

Međutim, većina sustava koji koriste paru može se podijeliti u dvije vrste: klipni strojevi i parne turbine.

Glavne vrste parnih motora

1- Strojevi za klip

Strojevi sa klipom koriste pare pod pritiskom. Kroz klipove s dvostrukim djelovanjem, para pod pritiskom ulazi naizmjenično sa svake strane, dok se s druge strane ispušta ili šalje u kondenzator.

Energija se apsorbira kliznim trakom zapečaćenim protiv ispadanja pare. Ovaj štap zauzvrat pokreće klip za spajanje koji je spojen na osovinu radi pretvaranja okretnog gibanja u rotacijsko gibanje.

Osim toga, koristi se još jedna ručica za pokretanje zupčanika ventila, obično kroz mehanizam koji omogućava preokret rotacijskog pokreta.

Kada koristite par klipa s dvostrukim djelovanjem, pomak ručice pomaknut je pod kutom od 90 stupnjeva. To osigurava da će motor uvijek raditi, bez obzira u kojem položaju je ručica.

2- Višestruki motori za širenje

Druga vrsta parnih motora koristi nekoliko cilindra s jednim djelovanjem koji se postupno povećavaju u promjeru i pokretu. Para visokog pritiska iz kotla koristi se za pogon prvog klipa manjeg promjera prema dolje.

U kretanju prema gore djelomično proširena para gura se u drugi cilindar koji započinje svoj pokret prema dolje. Ovo stvara daljnje širenje relativno visokog tlaka ispuštenog u prvoj komori.

Također se međupredmetna komora prazni u završnu komoru, koja se zauzvrat pušta u kondenzator. Modifikacija ovog tipa motora uključuje dva manja klipa u posljednjoj komori.

Razvoj ove vrste motora bio je važan zbog njegove upotrebe u parnim brodovima, jer je kondenzator, pri povratku malo snage, ponovo pretvorio paru u vodu radi ponovne uporabe u kotlu.

Zemaljski parni strojevi mogli bi iscrpiti velik dio svoje pare i napuniti se iz tornja sa slatkom vodom, ali na moru to nije bilo moguće.

Prije i za vrijeme Drugog svjetskog rata, ekspanzijski motor koristio se u brodskim vozilima koja nisu trebala ići velikom brzinom. Međutim, kada je bila potrebna veća brzina, zamijenila ga je parna turbina.

3- Jednokrilni ili jednoobrazni motor

Druga vrsta klipnih strojeva je uniflow ili jednoobrazni protočni motor. Ova vrsta motora koristi paru koja teče samo u jednom smjeru u svakoj polovici cilindra.

Toplinski učinak postiže se gradijentom temperature preko cilindra. Para uvijek ulazi u vruće krajeve cilindra i izlazi kroz otvore u sredini hladnjaka.

To rezultira smanjenjem relativnog zagrijavanja i hlađenja stijenki cilindra.

U jednotokovnim motorima ulaz pare obično se kontrolira pomoću poppetnih ventila (koji djeluju slično kao kod motora sa unutrašnjim sagorijevanjem) koji se pokreću bregastom osovinom.

Ulazni ventili se otvaraju da bi doveli paru kada je na početku pokreta postignut minimalni volumen širenja.

U određenom trenutku okretanja ručice, para ulazi i otvor kapke se zatvara, omogućavajući kontinuirano širenje pare, aktiviranje klipa.

Na kraju hoda, klip će otkriti prsten ispušnih otvora oko sredine cilindra.

Te rupe spojene su na kondenzator, snižavajući tlak u komori što uzrokuje brzo otpuštanje. Neprekidno okretanje radilice je ono što pokreće klip.

4- parne turbine

Parne turbine velike snage koriste niz okretnih diskova koji na svom vanjskom rubu sadrže svojevrsne noževe tipa propelera. Ovi pomični diskovi ili rotori se izmjenjuju sa stacionarnim prstenovima ili statorima, pričvršćenim na turbinsku strukturu kako bi se preusmjerio protok pare.

Zbog velike brzine rada, takve su turbine obično povezane sa redukcijskim prijenosnikom koji pokreću drugi mehanizam, kao što je brodski propeler.

Parne turbine su izdržljivije i zahtijevaju manje održavanja od klipnih strojeva. Također proizvode glatke rotacijske sile na svom izlaznom vratilu, što doprinosi manjim zahtjevima za održavanjem i manjim trošenjima.

Glavna upotreba parnih turbina je u stanicama za proizvodnju električne energije gdje je njihova velika brzina rada prednost i njihov relativni volumen nije nedostatak.

Također se koriste u brodskim namjenama, za napajanje velikih plovila i podmornica. Gotovo sve nuklearne elektrane proizvode električnu energiju zagrijavanjem vode i dodavanjem parnih turbina.

5- pogonski motori

Postoji motor podvodnog pogona koji koristi paru visokog pritiska da bi povukao vodu prednjim usisnim vodom i istjerao ga velikom brzinom straga.

Kad se para kondenzira na vodi, stvara udarni val koji vodu istjera iza.

Da bi poboljšao učinkovitost motora, motor provlači zrak kroz ventilacijski otvor ispred mlaznice pare, što stvara mjehuriće zraka i mijenja način miješanja pare s vodom.

Reference

1. Marshall Brain (2017). "Kako rade parni motori". Preuzeto 14. lipnja 2017. na science.howstuffworks.com.
2. Nova svjetska enciklopedija (2015). "Parni stroj". Preuzeto 14. lipnja 2017. na newworldencyclopedia.org.
3. SOS djeca (2008-2009). "Parni stroj". Preuzeto 14. lipnja 2017. na cs.mcgill.ca.
4. Woodford, Chris (2017). "Parni motori". Preuzeto 14. lipnja 2017. na objasnithatstuff.com.