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les Machines à vapeur

la Science et la technique
 
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la Traction à vapeur assure encore la partie considérable de l'énergie demandée à nous. Même les meilleur des réacteurs modernes atomiques seulement les sources de la chaleur transformant l'eau en la vapeur pour la rotation des turbines, joint aux électrogénérateurs.

La Première machine à vapeur était inventée à I s. J.C. Par l'ingénieur grec Gero Alexandrin. Mais la première machine à vapeur qui a trouvé l'application pratique était créée en 1698 par l'ingénieur anglais Tomasom Severi. La vapeur se refroidissait dans la chambre avant la formation du condensat. À la suite de la réduction rude du volume apparaissait le vide partiel utilisé pour le pompage de l'eau des mines de houille.


la Force du piston

Dans le moteur inventé par l'ingénieur anglais Tomasom N'jukomepom environ 1710, la vapeur à l'intérieur du cylindre poussait en haut le piston. Puis le cylindre refroidissaient pour condenser la vapeur et rendre le piston à la position inférieure. À la condensation de la vapeur la pression dans le cylindre tombait, et la pression atmosphérique était assez que le piston descende. C'est pourquoi N'ju-komen a appelé le moteur paroatmosfernym. Bien que l'efficacité de ce moteur soit plus haut que près de la voiture de Severi, il travaillait très lentement et avec le rendement bas. Cela s'exprime par ce qu'après le refroidissement il fallait de nouveau chauffer le cylindre pour obliger la vapeur à pousser le piston en haut, autrement il était condensé à la fois.


Dvigatel' Uatta

Ce problème était décidé par l'ingénieur écossais James Uatt. À créé par lui en 1769 le moteur de la paires se dirigeait à la chambre séparée pour la condensation. Puisque le cylindre il ne fallait pas alternativement chauffer et refroidir, les pertes thermiques du moteur étaient assez petites. En outre le moteur Uatta était plus rapide, puisque l'on pouvait donner bol'shee la quantité de vapeur au cylindre, dès que le piston revenait à la position de départ. Grâce à cela et d'autres perfectionnements inventés par Uattom, pour la machine à vapeur il y avait des nombreuses applications pratiques. Vers l'arrivée de l'époque victorienne les puissantes locomotives ont fait la révolution dans les moyens de transport par terre. Les machines à vapeur assuraient aussi l'énergie pour l'impression des journaux, le tissage et pour le travail des machines à laver à "ярЁют№§" des blanchisseries. Les moteurs à vapeur étaient utilisés sur les terrains des attractions, mais les fermiers avec l'aide de la traction à vapeur labouraient la terre. Les techniciens de surface se servaient des aspirateurs travaillant sur une vapeur, mais dans les salons de coiffure prestigieux municipaux il y avait même des brosses pour le massage de la peau de la tête avec le mandat d'amener à vapeur.


le Mouvement giratoire

le Mouvement giratoire Dans la plupart des premières machines à vapeur les pistons avançant aux cylindres créaient le mouvement alternatif, que puis on pouvait transformer en mouvement giratoire avec l'aide des installations mécaniques.

Les Turbines à vapeur transformeront à la fois l'énergie de la vapeur en mouvement giratoire. À XIX s. certains inventeurs expérimentaient avec les turbines à vapeur, mais seulement en 1884 l'ingénieur anglais Charles Parsons a créé la structure rentable et apte au travail. Quelques années après après l'invention, ses turbines ont commencé à être utilisées aux navires et dans les générateurs du courant.


la Transformation de l'énergie

Les moteurs À vapeur et les turbines transformeront la chaleur en énergie. Est chaud de plus de la combustion du combustible va sur kipjachenie l'eau, le volume de qui dans l'état à l'état de vapeur augmente à 1600 fois, mais la pression de la vapeur crée le mouvement. Dans les moteurs à piston de la paires s'élargit dans le cylindre et pousse le piston. Dans les turbines à vapeur la vapeur s'élargissant tourne les rotors équipés des omoplates. Dans les deux cas de la paires rend l'énergie thermique.

Les moteurs À vapeur et les turbines se rapportent aux moteurs de la combustion extérieure, puisque la chauffe se passe en dehors de la chambre ouvrière, d'habitude aux frais de la combustion du combustible. La vapeur produit dans les chaudières chauffées à la combustion du pétrole ou le charbon. Sur les centrales nucléaires assurent chaudement les réactions nucléaires.


l'action Double

Dans les machines à vapeur simples de la paires crée la pression sur une partie du cylindre, en l'obligeant à avancer. Mais dans la plupart des moteurs à vapeur les deux parties du piston sont utilisées pour la réception de l'énergie mécanique. D'abord la vapeur se trouve sur une partie et déplace le piston en avant, mais puis de l'autre côté, en rebroussant chemin lui. C'est pourquoi tels moteurs s'appellent les moteurs de l'action double.

Le cycle Ouvrier commence par la présentation de la vapeur sur une partie du cylindre dans l'orifice d'entrée, après quoi il se ferme, mais la vapeur, en s'élargissant, pousse le piston en bas selon le cylindre. Puis la vapeur entre de l'autre côté le piston, en l'obligeant à rebrousser chemin, de plus la vapeur sur la première partie sort dans l'orifice d'échappement. La vapeur est donnée alternativement sur une des parties du piston, mais une autre partie se lie automatiquement avec l'orifice d'échappement.

Dans la plupart des moteurs à vapeur une soupape D-figurative dirige tout le cycle ouvrier de chaque piston. Il glisse en arrière-en avant, en assurant la liaison demandée avec d'entrée et d'échappement par les orifices de la vapeur. Les soupapes séparées se trouvent à certains grands moteurs à vapeur de deux côtés du piston.


le Vilebrequin

le Vilebrequin le Mouvement alternatif sera transformé à rotatoire avec l'aide de la bielle et le vilebrequin. Le vilebrequin est le levier joint au volant lourd, mais la bielle joint cet arbre au piston ou son amas. Au mouvement du piston en avant et en arrière le vilebrequin tourne, mais le volant aligne l'effort créé rotatoire.

La Température de la vapeur tombe à son élargissement dans le cylindre. On peut observer l'effet semblable, en utilisant le ballon aérosol : grâce à l'élargissement du gaz-vytesnitelja apparaît la sensation de la fraîcheur du courant aerozolja. Dans le moteur simple à vapeur de l'action double de la paires, en s'élargissant, refroidit cette partie du cylindre, où on donnera la vapeur fraîche.

À un fort élargissement de la vapeur l'effet refroidissant peut provoquer de grandes pertes thermiques dans le moteur. On peut compenser ces pertes pour le compte de la combustion de la quantité plus grande de combustible, mais baisse de plus le rendement du moteur. On peut diminuer les changements de température, si limiter la pression de la vapeur donnée au cylindre pour la réduction du degré de son élargissement. Cependant devient de plus moins et la capacité du moteur.


les Compounds

Ce problème se décide, si permettre une paire d'abord partiellement de s'élargir dans un petit cylindre de la haute pression. Puis la vapeur d'échappement entre à bol'shy le cylindre de la pression basse, où il y a son élargissement ultérieur. Les machines à vapeur avec deux ou quelques tels cylindres s'appellent les moteurs combinés ou les compounds.

Les Moteurs avec l'élargissement triple sont des compounds avec les cylindres de la haute pression, moyenne et basse. Tels moteurs étaient appliqués largement aux navires, mais certains navires allemands étaient équipés des moteurs avec le quatrième degré de l'élargissement.


les moteurs À écoulement direct

Les moteurs À écoulement direct permettent de réduire les pertes thermiques aux frais de la réduction rude des changements de température dans le cylindre. La vapeur donnée dans de différentes parties du cylindre, s'élargit et est produit dans l'anneau des orifices d'échappement à son center. C'est pourquoi le cylindre reste assez chaud au bord et plus frais dans le milieu, où il est en contact avec la vapeur élargie. Les pertes thermiques sont réduites au minimum, puisque aucune partie du cylindre ne subit pas de grands changements de la température.


les Turbines

Un Principal organisme ouvrier de la turbine est le rotor équipé d'une série des omoplates. Il se trouve à l'intérieur du corps avec les omoplates immobiles dirigeant le flux de la vapeur. La vapeur de la haute pression tourne le rotor.

La Vapeur entre au corps de la turbine dans les buses. À l'éduction de la vapeur sa pression tombe, et il s'élargit. Cela amène à l'augmentation de sa vitesse, qui peut à plusieurs fois excéder la vitesse du son. Ainsi, à l'élargissement de la vapeur et la chute de sa pression avec 12 atm. Jusqu'à 0,5 atm. On atteint la vitesse environ 1100 m/s.


la Grande vitesse, une grande énergie

La vapeur Mobile à une telle vitesse possède une grande énergie, mais elle non tout est transmise facilement aux pales du rotor de la turbine. Pour la transmission maxima de l'énergie de la vapeur à la turbine de son omoplate doivent tourner à la vitesse, qui à deux fois est plus petite que la vitesse de la vapeur. Mais souvent de cela il est difficile d'obtenir, et les pertes de l'énergie peuvent être grandes. Une des voies de la décision du problème donné - l'installation de quelques séries d'omoplates de la turbine pour que la pression baisse graduellement sur chacun d'eux. Telles turbines s'appellent kompaundirovannymi selon la pression. La longueur les omoplates augmente graduellement en direction d'admission vers le canal final. Dans certaines turbines de la paires, ayant passé une série d'omoplates, sans élargissement ultérieur se dirige sur deuxième, mais parfois et sur une troisième série. Les turbines d'un tel type s'appellent kompaundirovannymi selon la vitesse.


les turbines De navire

Sur uns paquebots de la turbine sont utilisés comme le mandat d'amener pour l'électrogénérateur élaborant l'énergie pour l'électromoteur, qui tourne l'hélice. À d'autres navires la turbine tourne l'hélice dans une série des réducteurs réduisant la vitesse de la rotation à une assez petite valeur, demandé pour le travail économe de la vis.

À de grands navires au lieu d'un long rotor de la turbine on peut établir côte à côte deux rotors plus courts, joint avec une source de la vapeur. Cela permet de diminuer la longueur totale le moteur. Tels rotors s'appellent perekrestno-kompaundirovannymi.


les Stations électriques

Les turbines Gigantesques des stations électriques servent des mandats d'amener pour les générateurs du courant. Aux capacités jusqu'à 300 MVt (300 000 kws) une ligne des rotors de la turbine est utilisée pour un générateur. À de grandes capacités deux perekrestno-kompaundirovannyh du rotor sont connectés aux générateurs séparés.

Les Générateurs des stations électriques élaborent le courant alternatif. Un tel courant change la direction beaucoup de fois en une seconde.


la Fréquence du réseau

Dans la plupart des pays et Occidental, et l'Europe de l'Est le système de l'électroapprovisionnement assurent la présentation du courant faisant 50 cycles (par le cycle s'appellent deux changements complets de la direction) par seconde. C'est la fréquence du réseau exprimée dans les hertz (l'Hz) et les 50 Hzs égaux dans le cas présent. (1 Hzs=1 cycle par seconde.)

La Fréquence du courant élaboré dépend de la vitesse de la rotation des turbines et les générateurs. Pour la production du courant par la fréquence de 50 Hzs la vitesse de la rotation de la turbine doit être 3000 ob./minute En Amérique du Nord la fréquence des réseaux de l'électroapprovisionnement de 60 Hzs on assure aux frais de la vitesse de la rotation des turbines 3600 ob./minutes