Stosunek ciepła | mysimulator.uk

Parowa dusząc paliwo, nic więcej

Usunięcie wędzidła i złoconych dekoracji odsłania reciprocujący silnik parowy do podstaw: pozwól, aby wysokiej ciśnienia para rozszerzała się przeciwko paliwu, a następnie przekształcaj ten proste pchnięcie w obrót za pomocą mekanizmu karkonowo-klamrowego. Klamerka, sterowana przez tę samą oszęd karkonową poprzez obrotowy, określa momenty wprowadzenia paru do każdej strony cylindra i jego wydechu -- to samo zadanie, które kameralna i klamry wykonują w silniku samochodowym, ale zamiast popetowych klamer, to robione za pomocą bloku przesuwającego się.

Obrót oszyd karkonowej jest najwyraźniejszym miejscem, aby zobaczyć rytm całego urządzenia: ruch prostej linii paliwa odzwierciedla dokładnie ruch obwodowy karkonowego w taki sam sposób, jak orbita skali zmapowana jest na kąt fazowy i pozycję, a wędzidło istnieje jedynie do łagodzenia pulsów mocy wyprodukowanych przez paliwo działające jednostronnie po raz jednokrotny za obrot.

demo na żywo · powiązana symulacja● LIVE

Cutoff: zatrzymaj się, nie przyjmuj dymu za wcześnie, pozwól mu wykonać więcej pracy rozszerzającej

Największy lewer efektywności w silnikach parowych to cutoff – kąt kranu, w którym zamyka się zawierałka dostarczania świeżego dymu przed chwilą, gdy tłocznik osiągnie koniec swojej tryskawki. Po cutoff dym zatrzymany nadal naciska na tłocznik, rozszerzając się i spadając w ciśnieniu podczas wykonywania pracy, zamiast być przyjęty na pełnym ciśnieniu zboża przez cały trysk. Diniarka wcześnie (np. 25% tryskawki) daje więcej pracy na kilogram dymu i jest bardziej termicznie efektywna, ale to kosztuje niższy moment wtedy; diniarka późna daje moc momentową do zaczynania lub zdobywania gór, ale zuważy dym. To dokładnie ta kompromis, jaką kierowca robi dzisiaj między efektywnym lżejszym pedalikiem gazu a pełnym, pragnącym mocy.

Czytanie diagramu PV wskaznika

Wskaznik Wattowski -- pióro połączone z pistonem, które śledzi ciśnienie przeciwko objętości na obracalnym papierze, przekształca jedną cyklę silnika w zamkniętą pętlę na wykresie P-V, a pole zawarte w tej pętli reprezentuje pracę wykonaną podczas jednej cyklu. Idealizowana cycla zamykania i rozszerzania śledzi cztery ramiona: przyjęcie na prawie stałe ciśnienie do momentu zamykania, adiabatyczne rozszerzenie podczas zamknięcia valvii i spadku ciśnienia ze wzrostem objętości, wydech wraz z spadkiem ciśnienia do kondensatora lub atmosfery, oraz compryseja zatrzymanego dymu powrotem na prawie stałe ciśnienie przed powtórzeniem cyklu.

indicated work / cycle = ∮ P dV      (area inside the P-V loop)
indicated power        = work/cycle × cycles/second
thermal efficiency     = work out / heat supplied by the boiler

Dlaczego rzeczywisty cykl nie osiąga idealnego

Idealizowana cyfra Rankinego zakłada natychmiastową, bez straty przyjęcie i doskonałą adiabatyczną ekspansji; rzeczywista klapowa maszyna utraciła teren na obu punktach. Klapy wymagają czasu do otwierania i zamykania, więc przyjęcie i wydech nigdy nie są dokładnie prostopadłe na diagramie sygnalizacyjnym – to jest zwężanie klapy. Zewnątrz ściany cylinderów absorbują ciepło z gorącego paru wejściowego w początkowej fazie pociągu i zwracają je do chłodnego paru wydechowego w późniejszej fazie, co jest zwrotami parasoralnymi nazywanymi kondensacją cylinderów. To była jedna z głównych przyczyn, dlaczego cyfry złożone (rozszerzające parę przez dwa lub trzy kolejne cylinder'y o rosnącym rozmiarze w serii, przy coraz niższej ciśnieniu) stały się standardem: podział obniżenia ciśnienia na etapy utrzymuje temperaturę w każdym cylinder'u mniejszą i znacznie zmniejsza ten straty.

Z diagramu indykatorowego do koniowej mocy

Mnożenie średniej skutecznej nacisku (pole pętli podzielone przez objętość trącenia) razy pole powierzchni pistonu, długość trącenia oraz liczbę silnych trąceń na jednostkę czasu daje wskazaną koniową mocy – definicja z podręcznika szkolnego, którą sam James Watt opracował do porównywania swoich maszyn z końmi pracującymi. Odejmując napięcia i straty związane z pompowaniem, otrzymujemy moc bremienne, to, co dociera do koła bremiennej i obciążenia.

Często zadawane pytania

Czym jest 'cutoff' w silniku parowym?

Cutoff to punkt w trakcie nacisku, w którym zawór zamyka się i przestaje wprowadzać świeży par. Par wprowadzony przed cutoff rozszerza się i chłodzi, podczas gdy ciągnie za nacisk, co daje więcej pracy na jednostkę paru niż wprowadzanie par dla całego traktu -- wcześniejszy cutoff jest efektywny, a opóźniony cutoff daje większą moment.

Co reprezentuje obszar wewnątrz diagramu P-V wskaznika?

Praca wykonana przez parę na nacisku podczas jednej cyklu. Wskaznik Watt'a śledzi ciśnienie względem objętości, gdy nacisk porusza się, a integrowanie ciśnienia po objętości przewinionej daje bezpośrednio wskazaną pracę na jednym cyklu.

Dlaczego inżynierowie budowali silniki parowe złożone z wielu cylinderów?

Rozszerzanie się pary na dwóch lub trzech cylinderach w kilku etapach, przy coraz niższym ciśnieniu, utrzymuje mniejszy przewod paru dla każdego cylinderu i zmniejsza straty z powodu kondensacji na ścianach cylinderów, co poprawia ogólne wydajność termiczną w porównaniu z opadaniem pełnego ciśnienia w jednym cylinderze.

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Steam Engine i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.

▶ Otwórz symulację Steam Engine

Stosunek ciepła: Ograniczenie, rozszerzanie i diagram indywidualny