電蒸汽機的設計原理?
一、電蒸汽機的設計原理?
蒸汽機是將蒸汽的能量轉換為機械功的往復式動力機械。蒸汽機的出現曾引起了18世紀的工業革命。直到20世紀初,它仍然是世界上最重要的原動機,后來才逐漸讓位于內燃機和汽輪機等。
蒸汽機按蒸汽在活塞一側或兩側工作,可分為單作用和雙作用式;按汽缸布置方式,可分為立和臥式;按蒸汽是在一個汽缸
中膨脹或依次連續在多個汽缸中膨脹,可分為單脹式和多脹式;按蒸汽在汽缸中的流向,可分為回流式和單流式;按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式、大氣式和背壓式。
簡單蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分組成,汽缸和底座是靜止部分。從鍋爐來的新蒸汽,經主汽閥和節流閥進入滑閥室,受滑閥控制交替地進入汽缸的左側或右側,推動活塞運動。
蒸汽機的發展首先體現在功率和效率的提高,而這又主要取決于蒸汽參數的提高。初期蒸汽機的蒸汽壓力僅為0.11~0.13兆帕,19世紀初才達到0.35~0.7兆帕,20世紀20年代曾用到6~10兆帕。在蒸汽溫度上,19世紀末還不超過250℃,而到20世紀30年代曾用到450~480℃。
至于效率,瓦特初期連續運轉的蒸汽機,按燃料熱值計總效率不超過3%;到1840年,最好的凝汽式蒸汽機總效率可達8%;到20世紀,蒸汽機最高效率可達到20%以上。
在轉速方面,18世紀末瓦特蒸汽機僅40~50轉/分;20世紀初轉速達到100~300轉/分,個別蒸汽機曾達到2500轉/分。在功率方面,最初單機功率僅幾馬力,20世紀初的一臺船用蒸汽機的功率可達25000馬力。
隨著蒸汽參數和功率的提高,蒸汽已不可能在一個汽缸中繼續膨脹,還必須在相連接的汽缸中繼續膨脹,于是出現了多級膨脹的蒸汽機。蒸汽機因受到潤滑油閃點的限制,所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400℃,機車,船用等移動式蒸汽機還略低一些,多數不高于350℃??紤]到膨脹的可能性和結構的經濟性,常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數受到限制,從而也限制了蒸汽機功率的進一步提高。
蒸汽機的出現和改進促進了社會經濟的發展,但同時經濟的發展反過來又向蒸汽機提出了更高的要求,如要求蒸汽機功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對蒸汽機作過許多改進,不斷擴大它的使用范圍和改善它的性能,但是隨著汽輪機和內燃機的發展,蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。
二、斯特林發動機和蒸汽機的區別?
斯特林發動機和蒸汽機是兩種不同類型的發動機,它們的主要區別如下:
1. 工作原理:斯特林發動機使用外部的熱源來加熱和冷卻氣體,通過氣體的膨脹和壓縮來產生工作動力;而蒸汽機則是通過將水蒸氣加熱至高溫高壓,然后利用蒸汽的膨脹來產生工作動力。
2. 工作介質:斯特林發動機通常使用氣體(如氫氣或氦氣)作為工作介質,而蒸汽機則使用水蒸氣作為工作介質。
3. 變工作循環:斯特林發動機使用閉式循環,即工作介質在內循環系統內不會離開;而蒸汽機則使用開式循環,即蒸汽在工作后會排出到大氣中。
4. 熱源:斯特林發動機的熱源可以是多種能源,如燃燒石油、天然氣或木材等,也可以是太陽能或地熱能等可再生能源;而蒸汽機通常使用燃煤或燃油來提供熱源。
5. 效率:斯特林發動機通常有較高的熱效率,但功率密度較低;而蒸汽機在一些應用中能夠提供較大的功率密度,但熱效率可能較低。
總的來說,斯特林發動機和蒸汽機在工作原理、工作介質、變工作循環、熱源和效率等方面存在明顯區別。
三、蒸汽輪機和燃氣輪機又什么區別哪個比較先進?
1、介質不同
汽輪機,一種旋轉式蒸汽動力裝置,高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速的氣流后噴射到葉片上,使裝有葉片排的轉子旋轉,同時對外做功。
燃氣輪機以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉,將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械。
2、工作原理不同
汽輪機能將蒸汽熱能轉化為機械功的外燃回轉式機械。來自鍋爐的蒸汽進入汽輪機后,依次經過一系列環形配置的噴嘴和動葉,將蒸汽的熱能轉化為汽輪機轉子旋轉的機械能。蒸汽在汽輪機中,以不同方式進行能量轉換,便構成了不同工作原理的汽輪機。
燃氣輪機的工作過程是,壓氣機(即壓縮機)連續地從大氣中吸入空氣并將其壓縮壓縮后的空氣進入燃燒室,與噴入的燃料混合后燃燒,成為高溫燃氣,隨即流入燃氣渦輪中膨脹做功,推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉。
加熱后的高溫燃氣的做功能力顯著提高,因而燃氣渦輪在帶動壓氣機的同時,尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時,需用起動機帶著旋轉,待加速到能獨立運行后,起動機才脫開。
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