Паровой двигатель. Электричество, тепло и ГВС

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

В США применяют успешно электродиализ.

 

Я не знаю какой диаметр нужен и какой сорт стали спрашивать в магазине.
У дедов на все-про все, и на воду и на пар идет 6х6=36 метров. Они, получается. аферисты? Или белорусская наука в большом долгу перед народом?

 

Улитка получается с внутренним диаметром 200 мм, наружный 500 мм. Шаг витка 12 мм.
Длинна одной улитки 13,2 метра. Количество улиток 14 штук.

К сожалению я не металлист. Это Тиамо в совершенстве огнеупорными сталями владеет.

 

Тиамо писал про жаропрочную нержавейку из хрома, никеля и молибдена. Хмм, надо узнать почем ее погонный метр в магазине и умножить на 180, нет на 200 для верности.

 

Ладно, диаграммой пользоваться научил, про параметры пара рассказал, котел обсудили и посчитали, теперь господа лекцию можно переварить и подготовить вопросы к следующей. Скоро к сожалению на работу нужно.
О следующих занятиях я вас уведомлю.

 

Блин, как так случилось что я остался без оповещения когда здесь такая веселуха?
Но к делу уважаемый Тиамо! Вы слабо петрите в том о чём пишите. Всё ещё не прочитал, но уже в шоке. Вот хотя бы за экономайзер. Как он перегревался и какое это имеет отношение к начальным параметрам пара? Или с какого перепугу КПД с пяти (в реальности больше) подскакивает до 18-ти% при помощи одного экономайзера?
Далее ода Гарри Шоелу. Кстати путь его циклона можно проследить здесь https://steamautomobile.com:8443/ForuM/list.php?1 И куча рассуждений о хитром клапане превращается в ничего. Обычный игольчатый клапан, уравновешенный пружиной. И это следствие околокритических начальных параметров пара, потому как хоть машина и прямоточная, но при сжатии пара давление не приближается к давлению впускаемого пара. А будь давление ниже, стоял бы односедельный тарельчатый клапан как и у всех.
Давление в конденсаторе, кстати атмосферное. А регулирование двигателя не только отсечкой, но и пресловутым clearance-ом, по русски вредным пространством, что скажем так фигово с точки зрения КПД.
Далее о давлении. Стремление к упрощению, привело к тому что (судя по представленной им диаграмме, при работе двигателя всего на 5-ти% отсечке) пар вылетает в конденсатор на 10 атм и ещё перегретым. И это всего на 5-ти% отсечки. И никаких попыток использовать энергию мятого пара, хотя бы для вспомогательных целей. А ведь в его расчётах около 10-ти% производимой энергии двигателя отводится на привод вспомогательных механизмов...Только чуток регенерации на экономайзер и воздухоподогрев. Подчёркиваю, чуток...

 

Деды стремились к примитивизму. Особенно в модели mark 2 Принцип многократного расширения, сложнее чем кажется. Его можно даже реализовать в одном и том же цилиндре двустороннего действия одно и того же объёма...Трудности возникают с органами парораспределения если хотим регулировать наполнением а не дросселированием. И дело не в разности производимой работы, это разрешимо тандемной схемой, а именно значительное усложнение парораспределения. Этот момент вообще самый важный и сложный в паровой машине. Если речь идёт об эффективности, а не игрушке с золотниковым парораспределением. Оттого и наблюдается любовь к прямоточности.

 

@WildVlad, Вы правильно написали о том что не все еще прочитали. Я скажу больше: вы не все поняли из того что прочитали. Тиамо не писал о том что КПД подскакивает из-за экономайзера, он писал о том что КПД с 5 до 18% подскакивает из-за введения конденсатора. Конденсатор это такой радиатор где выброшенный пар превращается в воду и снова попадает в котел, а экономайзер это такой участок труб в водотрубном котле, в котором происходит перегрев пара.
Кстати о перегреве пара. Тиамо ранее писал о том что если в трубе не вода, а пар то температура стенки трубы уже не близка к температуре содержимого, а становится гораздо выше. Всвязи с этим у меня вопрос к Glaz. @Glaz2137,: какова температура стенки пароперегревающей трубы в вашем примере? Вы насчитали 180 метров и надо посчитать ее диаметр и толщину исходя из прочности стали при некоей температуре. Начнем с того что узнаем какова температура.

 

И в этом случае не ожидается такой бешеный прирост эффективности. И экономайзер очень даже причём.В нём происходит предварительный подогрев питательной воды отработанным паром до поступления в котёл.Таким образом возвращаем часть теплоты в цикл.
А там где пар перегревается-называется пароперегревателем. И в прямоточном котле он может плавать в зависимости от нагрузки. Там испарительная часть не имеет постоянной величины.

 

@WildVlad, насколько я понял из того что мне удалось найти в инете про паровые машины и из того что нам писал Тиамо, развитие паровых машин делится на 3 этапа: на машины одинарного действия, на машины многократного действия (двойного, тройного, четверного) и на прямоточные машины опять же одинарного действия. С прямоточными цилиндрами Штумпфа. Я думал над тем почему деды стали строить многоцилиндровые радиальные машины и пришел к выводу о том что многоцилиндровостью они стараются компенсировать однократность расширения пара, который расширяясь значительно и уже на последних этапах не оказывает того давления, которое он развивал в начале рабочего хода но тем не менее обладает остаточной энергией, которую может передать поршню. И чем больше он расширяется тем больше КПД но тем меньше давление и крутящий момент такой машины на ее валу. Для того чтобы продолжить такое расширение но поддерживать крутящий момент нужно чтобы на валу сидел еще 1,2,3,4,5 или даже 11 таких же поршней в таких же цилиндрах но находились в разных фазах цикла. В этом я вижу как раз использование энергии пара в наиболее полном объеме, включая энергию мятого пара. Т. е. в прямоточных цилиндрах это решается точно таким же способом как и в обычной машине, но не последовательным соединением цилиндров разного объема, а параллельной работой в разных фазах тем самым исключая мертвый объем трубопровода из меньшего цилиндра в больший.
Я так думаю что в машине Шоля экономайзер не имеет такого значения, какое он имеет в машине с выпуском пара в атмосферу или с большим запасом воды. Тиамо писал о работах Серполле, я нашел информацию об этом человеке. Оказывается что это французский механик конца 19-го века, который придумал паровой котел с трубками очень малого объема, если я правильно понял то сечение трубок было очень плоским, т. е. в котле была только та вода что была нужна для выработки нужного машине пара в то время как например котел Стэнли имел в себе много воды и паромобиль мог двигаться на энергии этой воды еще какое-то время после выключения горелки. Если вода греется только та что нужна в данный момент то и выходит из машины она же, а значит она постоянно переливается из эксхауста в приемник котла, не успевает охлаждаться и нагревать экономайзером ее практически бессмысленно, получается очень тяжелая конструкция.
Выходит что деды не такие уж упрощенцы и примитивизаторы, а относятся к машине с пониманием процессов.

 

Ожидать не приходится, по всем данным в инете использование конденсатора резко увеличивает КПД парового двигателя, вернее КПД тепловых процессов, наверное так точнее. Потому что не приходится греть воду из бака от температуры окружающей среды до 100 градусов. Т. е. не надо ожидать, КПД просто увеличивается и это уже во всех источниках стало общим местом. У вас нарисован паровоз, так вот в нем действительно не было конденсаторов хотя опыты такие проводили. А в других машинах он есть и КПД их выше паровозного закономерно.

 

Да, в основном для сглаживания крутящего момента. Но при этом усложнение и увеличение потерь на теплообмен пара с циндрами. И гемор с малыми отсечками, в циклоне нивелировали общим кулачком при радиальном расположении. Но в любом случае, даже при малых отсечках, потери от неполноты расширения существенны.

Не всё так просто, компаунды могут работать и без рессивера. В машинах ленца выпускной клапан ц. в. д. одновременно служил впускным в ц. н. д. или ц. с. д, в зависимости от исполнения. В целом, компаунды совершеннее и могут быть экономичнее прямоточных машин. От исполнения конечно же зависит.

Ещё как имеет. В пдф-ке его подсчёты.Правда к ним нужно подходить осторожно, потому как у меня и калькуляция его есть и к ней множество вопросов.

Ещё и перекрученными. И котёл типа флэш.

По секрету, 99% паровых машин в мире работают с экономайзером, включая и те что на ТЭЦ. Игрушки в расчёт не берём.Конструкция проста как молоток, профит от неё серьёзный.

Как ни странно, забугорные коллеги во многом заблуждаются. Что и неудивительно, самая современная книга у них, причём у всех настольная, The una-flow steam-engine Stumpf 1922 год. Сам Штумпф в дальнейшем во многом переменил свои взгляды и даже начал строить машины компаунд.
Но в целом, конечно толковые ребята.

В цикле Ренкина основные потери от скрытой удельной теплоты парообразования. И с отработавшими паром выбрасывается в разы больше чем нужно для нагрева воды до 100 градусов и даже выше, т. к. температура отработавшего пара может быть больше сотни. Потому и нужен экономайзер, что может нагреть воду выше сотни. А вот насос не всосёт воду при температуре кипения, она как минимум на десяток градусов должна быть прохладнее.

 

Поправлюсь пока не поздно. То что я тут упорно называл экономайзером, в руской технической литературе называется водоподогревателем. А экономайзером соответственно концевые участки котла подогревающие воду отходящими дымовыми газами. В прямоточном котле он образуется естественным образом, т. к. работают в подавляющем большинстве, противотоком. Во скаламибурил...Короче газы и вода двигаются на встречу.
И раз уж коснулись прямоточных котлов, отмечу повальный отказ от них любителей пара. Ибо налюбились все с ними изрядно. Трудно поддаются управлению. Паросъём, как правило, не превышает 100 кг с метра квадратного. Обычно 70-80.Это к слову как длину трубы считать.

 

Ранние отсечки, как нам разъяснил Тиамо, это и есть возможность создать бОльшую степень расширения пара, полагаю что хорошими значениями степени расширения будут 30 или даже более. Получается что отсечка должна быть 3,(3) или даже менее %%. Возможно возникнут проблемы с конденсацией пара в цилиндре, но скорее всего решение этой проблемы существует, по крайней мере Тиамо писал что деды это решение нашли. Я нашел указание на то что цилиндры Циклона подогревают теплом уходящего пара, возможно это один из способов, также если цилиндры прямоточные, то при обратном ходе поршня после перекрытия окон давление остатков пара должно возрастать и должна расти температура остатков пара частично сконденсированного. Это конечно прямые потери энергии на разогрев, но возможно что они уместны для борьбы с той самой конденсацией. Надо еще порыть информацию и подумать тщательно. Я думаю о стационарном паровичке, который можно приводить от стационарного котла, работающего на всякой древесной мишуре и в этом смысле вылизывание конструкции, применяя сложные в изготовлении приборы, становится очень накладным. Мне проще действительно отправить теряющееся из-за несовершенства конструкции тепло на отопление дома, подогрев воды или даже например сделаю паровую кастрюлю и паровую сковородку. Действительно использую эффект когенерации, ведь котёл генерирует очень высокую температуру пламени, а выдает только горячую воду. Получается что высокопотенциальное тепло вообще не расходуется, а используется только для быстрого нагрева воды в теплообменнике маленького размера. В трубу вылетает газ с температурой 270-300 градусов, а ведь он может создать пар с давлением 50 бар и температурой 270 градусов. В этом смысле изыски не очень важны, а вот правильный расчет труб очень важен чтобы не вылететь в трубу. Мне очень нравится идея с жидкой водой в трубе, а не с паром.

 

Стремится нужно к как можно большим степеням расширения. Ну и в целом это зависит от начальных и конечных параметров пара. К примеру вакуумная конденсация сулит существенный прирост КПД, но и расширения требует большего. Так же и с высокими давлением. И замечу что после 100 атм. прирост КПД идёт медленно, после 160 атм. практически не наблюдается. И не забывайте про вредное пространство, оно автоматом увеличивает кол-во впускаемого пара. С этим можно бороться давлением сжатия, но всё же.

Они яростно охлаждаются смазочной водой. И паровая рубашка по определению не может подогреваться мятым паром, только свежим.

Само собой.

В таком случае о прямоточном котле лучше забыть. Более актуальны конструкции с естественной циркуляцией, если до 100 атм. Если за сотню, то лучше хит сезона-Ла Монт (единственная ложка дёгтя-циркуляционный насос).И что характерно, потребуются дешманские бесшовные трубы Ст 20. Если пароперегрев более 450, то на пароперегреватель потребуется дорогущая нержа. Нержа потому как не каждому дано сварить котельную 12х1мф

Будет и то и другое.