Атмосферный двигатель что это значит: что это такое, чем отличается от турбированного — Рамблер/авто

Сразу за ним Ньюкомен и его партнер Джон Колли начали строить свой двигатель. К 1712 году он заработал. Это был огромный зверь. В первом использовался цилиндр диаметром почти два фута и высотой восемь футов для привода большого внешнего насоса. Он поднимал около 130 английских галлонов в минуту из шахты глубиной 150 футов. Он производил около пяти с половиной лошадиных сил.

Итак, паровая машина стала реальностью. Машины Ньюкомена появились по всей Англии, а затем и в Европе.Они получили такое широкое распространение, что стали частью преподавания натурфилософии. И здесь наконец-то появляется Джеймс Ватт.

Паровая машина Ньюкомена — Academic Kids

От академических детей

Схема паровой машины Ньюкомена

Атмосферный двигатель Томаса Ньюкомена , сегодня называемый паровым двигателем Ньюкомена , был первым практическим устройством, использовавшим силу пара для создания механической работы.Двигатели Ньюкомена использовались по всей Англии и Европе для откачки воды из шахт, начиная с начала 18 века, и были основой для более поздних улучшенных версий Джеймса Ватта. Хотя Ватт сегодня гораздо более известен (во многом благодаря неутомимому умению продавать Мэтью Бултона), Ньюкомен по праву заслуживает большей части признательности за широкое внедрение паровой энергии.

До Ньюкомена было построено несколько небольших паровых машин различных типов, но большинство из них были, по сути, новинками.Около 1600 года ряд экспериментаторов использовали пар для питания небольших фонтанов, сначала наполняя емкость водой, а затем создавая в ней давление пара, чтобы выпустить ее. Однако масштабирование этих устройств было невозможно, поскольку возможности производства больших емкостей для высоких давлений просто не существовало.

В 1662 году Эдвард Сомерсет, второй маркиз Вустерский, опубликовал книгу, содержащую несколько идей, над которыми он работал. Один из них был паровым фонтаном, в котором вместо давления использовался вакуум. В его конструкции два контейнера поочередно заполнялись паром, а затем позволяли конденсироваться, чтобы создать вакуум, который будет всасывать больше воды из колодца.Затем новый заряд пара вытеснил воду, как и в более ранних проектах. Перемещая два контейнера вплотную друг к другу, можно сделать фонтан непрерывным.

В 1698 году Томас Савери представил паровой насос, который он назвал Miner’s Friend , который по сути идентичен конструкции Somerset и почти наверняка является прямой копией. Применительно к откачке шахт вода больше не выводилась из цилиндра новым паровым зарядом, а просто позволяла вытекать из клапана после того, как пар конденсировался и цилиндр был заполнен.Процесс охлаждения и создания вакуума был довольно медленным, поэтому позже Савери добавил небольшой впускной патрубок для воды, чтобы быстро охладить пар.

Как и другие вакуумные насосные системы, у Savery была проблема, заключающаяся в том, что она не могла поднимать воду более чем на 32 фута за раз. Для более глубоких шахт требовалось использовать какой-то механический насос, который поднимал воду непосредственно, а не «всасывал» ее. Такие насосы уже были обычным явлением, но требовали вертикального возвратно-поступательного действия, которого система Savery не обеспечивала.

Несколько других экспериментаторов пытались получить механическую работу из существующих конструкций двигателей. Одним из самых интересных был насос Дениса Папена, который использовал паровой насос, подобный насосу Savery, а затем пропустил воду по водяному колесу. Однако система, которая напрямую обеспечивала работу без необходимости в воде, была бы большим улучшением.

Эту проблему решил Newcomen. Он заменил трубу, ведущую к мине, на поршень внутри цилиндра. Вместо того, чтобы вытягивать воду, как в двигателе Савери, поршень будет опускаться за счет вакуума.Поршень был прикреплен к качающейся балке, чтобы реверсировать движение, таким образом подтягивая вверх, а не вниз, а оттуда — к любому механическому насосу. В 1712 году Ньюкомен и Джон Калли построили свой первый двигатель на вершине заполненной водой шахты, чтобы продемонстрировать его мощность, выкачав ее за часы. Вскоре стали поступать заказы с мокрых шахт по всей Англии. В 1711 году завершен его первый коммерческий двигатель, заменивший команду из 500 лошадей. Поскольку патент Савери еще не истек, Ньюкомен поделился патентом из-за того, что он использовал распыление воды.

Двигатель Ньюкомена состоял из котла A, в котором вырабатывался пар, и цилиндра B, в котором двигался поршень. Когда клапан V открывался, пар втягивался в цилиндр поршнем P, который был прикреплен к грузам через качающийся рычаг вверху. В верхней части хода клапан V был закрыт, а клапан V ‘был открыт, чтобы пропустить холодную воду из резервуара C в цилиндр, таким образом конденсируя пар и уменьшая давление под поршнем. Атмосферное давление выше затем снова толкнуло поршень вниз.

Ранние версии использовали ручное управление клапанами для работы, но действие было достаточно медленным, поэтому это не было серьезной проблемой. В более поздних версиях использовались элементы управления, прикрепленные к качающейся балке, чтобы автоматически открывать и закрывать клапаны, когда балка достигала определенных положений. Распространенная история состоит в том, что в 1713 году мальчик по имени Хамфри Поттер, в обязанности которого входило открывать и закрывать клапаны двигателя, с которым он работал, заставил двигатель работать самодействующим, заставив саму балку открывать и закрывать клапаны с помощью подходящих шнуров и ловит.Это устройство было упрощено в 1718 году Генри Бейтоном, который подвесил к балке стержень, называемый штекерным деревом, который приводил в действие клапаны с помощью толкателей.

К 1725 году двигатель широко использовался на угольных шахтах и ​​оставался без существенных изменений около трех четвертей века. Ближе к концу своей карьеры атмосферный двигатель был значительно улучшен в механических деталях Джоном Смитоном, который построил много больших двигателей этого типа примерно в 1770 году.

Основная проблема конструкции Newcomen заключалась в том, что она была очень дорогой в эксплуатации.После охлаждения цилиндра для создания вакуума стенки цилиндра стали достаточно холодными, чтобы конденсировать часть пара при его впрыскивании. Это означало, что значительное количество топлива использовалось только для нагрева цилиндра до точки, в которой пар снова начал наполнять его.

Двигатель Newcomen был заменен только после того, как Джеймс Ватт улучшил его, чтобы избежать этой проблемы. В его конструкции холодная вода находилась во втором контейнере, присоединенном к паровому цилиндру через трубу. Когда клапан на трубе открывается, часть пара охлаждается и создается небольшое количество вакуума, который, в свою очередь, втягивает больше пара и так далее.Это исключило охлаждение главного цилиндра и резко снизило расход топлива. Конструкция Уатта, представленная в 1769 году, быстро заменила конструкцию Newcomen для новых насосов, а также была модернизирована для большинства уже построенных установок Newcomen. Ватт лицензировал свою конструкцию на основе топлива, которое она экономила бы по сравнению с аналогичным двигателем Newcomen.

Действующая копия раннего двигателя Ньюкомена была построена в Живом музее Черной страны в Дадли.

См. Также

Внешние ссылки

»Паровоз Newcomen

Настоящий двигатель Ньюкомена из 1760

На следующих фотографиях изображен самый старый из сохранившихся двигателей Ньюкомена.Этот двигатель, известный как Fairbottom Bobs, использовался для слива воды из угольных карьеров Каннел недалеко от реки Медлок, примерно в полумиле от Парк-Бридж, Эштон-андер-Лайн, в Англии. Название возникло из-за покачивания деревянной балки. Двигатель, построенный в 1760 году, использовался до 1834 года. Двигатели Ньюкомена впервые появились около 1712 года, поэтому этот конкретный двигатель представляет собой «усовершенствованную» конструкцию, включающую, например, подачу воды в котел (для поддержания его доливки водой), вспомогательный насос. чтобы бачок постоянно оставался наполненным, и водяной затвор в верхней части цилиндра.

На этой фотографии, сделанной в 1880-х годах, показан двигатель в том виде, в котором он был установлен, но уже находился в состоянии разрушения, так как он не использовался в течение пятидесяти лет. Эта фотография была скопирована с сайта Эштон-андер-Лайн на северо-западе Англии, где находился оригинальный двигатель. К 20-м годам прошлого века двигатель был запущен и пришел в крайне плохое состояние. Он был куплен Генри Фордом в 1929 году и привезен в Америку, где сегодня находится в музее Генри Форда в Дирборне, штат Мичиган, и выставлен вместе с другими машинами, которые помогли добиться перемен.Общая выходная мощность этого двигателя составляет примерно 20 лошадиных сил. Двигатель работал со скоростью примерно 14 тактов в минуту, имел диаметр цилиндра 28 дюймов и ход поршня 72 дюйма.

Посетитель этого места (Ричард Холлидей), живущий в этом районе, сказал мне, что глубина шахты составляет около 200 футов. Он добывал шахты Каннел, которые были частью группы угольных шахт Фэрботтома (Мэри, Парк и, возможно, шахта Стаббса). Бобс входил в группу шахт Фэрботтома, в которую входили шахты Фэрботтом / мостовая яма / коперы (позже лесной парк) и карьер Бардсли … все это были угольные шахты в средних угольных разрезах, единственная, кто выжил в 20-м веке, был лесной шахтой который закрылся в 1957 году и имел глубину 510 ярдов.Сегодня (2008 г.) местность изображена ниже (Фото Ричарда). Ясно показаны 2 вала с заглушками и основание дымохода.

Можно предположить, что Fairbottom Bobs был двухступенчатым насосом из-за расположения угольных пластов — шахты будут перекачиваться в домик в шахте Park / Stubbs в первом подъемнике, а затем на поверхность во втором подъемнике, как Fairbottom был самым нижним и последним пластом, который нужно было обработать в этом районе.

Рядом с районом Бобса была яма под названием Роше-Вейл, в которой также была ранняя балочная машина, а в районе вокруг Боба есть 15 старых шахт, возможно, намного больше.Девяносто процентов этих шахт представляли собой шахты с одной шахтой, вырытые до 1800 года, и на руднике Бобса некоторые из них использовались как воздушные шахты. Также сообщалось, что примерно в 50 футах к западу от стволов, показанных на сегодняшней фотографии местности (сделанной в 2008 году), в русле реки есть несколько струй ржавой воды, хлынувшей через трещины в нижележащих горных породах, когда затопленные угольные выработки находятся на большей высоте, и вода находится под большим давлением… окрашивая реку в оранжевый цвет.

Показанный здесь двигатель имел выходную мощность примерно 14.9 кВт (20 л.

паровой двигатель | Encyclopedia.com

История

Принцип работы паровой машины

Ресурсы

Паровая машина — это машина, которая преобразует тепловую энергию пара в механическую с помощью поршня, движущегося в цилиндре. Как двигатель внешнего сгорания — поскольку он сжигает свое топливо вне двигателя, паровой двигатель передает свой пар в цилиндр, где пар затем толкает поршень вперед и назад.Именно с этим движением поршня двигатель может выполнять механическую работу. Паровая машина была основным источником энергии в ходе промышленной революции (которая началась в Англии в восемнадцатом веке) и доминировала в промышленности и транспорте в течение 150 лет. Это все еще полезно сегодня в определенных ситуациях и во многих развивающихся странах.

Самыми ранними известными паровыми двигателями были новинки, созданные греческим инженером и математиком Героем (Героном) Александрийским (ок. 10–70), жившим в первом веке нашей эры.Его самое известное изобретение было названо элиопилом. Это изобретение представляло собой небольшую полую сферу, к которой были прикреплены две изогнутые трубки. Сфера была прикреплена к котлу, производившему пар. Когда пар выходил из полых трубок сферы, сама сфера начинала кружиться и вращаться. Герой и несколько других греков разработали множество других паровых устройств, таких как паровой орган и автоматические двери, но всегда в контексте игривости и, по-видимому, без какого-либо интереса к использованию пара на практике.Тем не менее, их работа установила принцип силы пара, и их игровые устройства были реальной демонстрацией преобразования энергии пара в какое-то движение.

Хотя греки установили принцип паровой энергии, он игнорировался более 1500 лет до конца 1600-х годов в Европе. В течение этого длительного периода основными источниками энергии были, в первую очередь, сила мускулов человека или тягловые животные, а затем энергия ветра и воды. Ветряные мельницы и водяные колеса подходили для медленных повторяющихся работ, например, для измельчения кукурузы, когда отключение электричества не имело особых последствий.Однако для некоторых работ, таких как откачка воды из шахты, источник энергии, который мог отключиться в любой момент, не всегда был удовлетворительным. Фактически, сама глубина английских шахт подтолкнула инженеров к поиску насосов, которые были бы быстрее старых водяных насосов. К середине шестнадцатого века работа над воздушными насосами привела к появлению представления о поршне, работающем в цилиндре, и около 1680 года французский физик Дени Папен (1647–1712) налил немного воды на дно трубы, нагрел ее, преобразовал он превратился в пар, и увидел, что расширенный пар с силой толкает и перемещает поршень прямо перед ним.Когда трубка остыла, поршень вернулся в исходное положение. Хотя Папену было хорошо известно, что он создал двигатель, который в конечном итоге мог работать, его отпугнули вполне реальные механические трудности своего времени, и он решил работать в меньшем масштабе, создав первую в мире скороварку.

Вслед за Папином английский военный инженер Томас Савери (около 1650–1715 гг.) Построил то, что многие считают первым практическим паровым двигателем. В отличие от системы Папена, у этой машины не было поршня, поскольку Савери хотел только черпать воду из угольных шахт глубоко под землей.Зная, что он может использовать пар для создания вакуума в сосуде, он соединил такой сосуд с трубкой, ведущей в воду внизу. Затем вакуум всасывал воду в трубку и выдувал ее под давлением пара. Систему Savery назвали «Друг шахтера», поскольку она поднимала воду из шахт за счет всасывания, производимого конденсацией пара. Несколько лет спустя английский инженер и партнер Savery Томас Ньюкомен (1663–1729) усовершенствовал паровой насос, повторно установив поршень. К 1712 году он построил двигатель, который использовал пар атмосферного давления (обычная кипящая вода), и его было довольно легко построить.Его поршневой двигатель был очень надежен и стал широко использоваться в Англии примерно в 1725 году. Его машина была названа балочным двигателем, потому что наверху у него был огромный качающийся рычаг или поперечный рычаг, движение которого передавало мощность от единственного цилиндра двигателя к двигателю. Помпа.

Понимание того, как работает двигатель Ньюкомена, дает представление обо всех последующих паровых двигателях. Во-первых, вся машина находилась в машинном отделении высотой около трех этажей, из верхней стены которого торчала длинная дубовая балка, которая могла качаться вверх и вниз.Дом был построен сбоку от шахты. Внизу вала находился водяной насос, который соединялся с двигателем длинной штангой насоса. Под балкой внутри дома находился длинный латунный цилиндр, который находился на кирпичном котле. Котел питался углем и подавал пар. Внутри цилиндра находился поршень, который мог скользить вверх и вниз и был соединен с балкой наверху. Двигатель всегда запускался с поршнем в верхнем положении. Затем пар заполнил цилиндр из открытого клапана.При заполнении цилиндр опрыскивался водой, в результате чего пар внутри конденсировался в воду и создавал частичный вакуум. В соответствии с этим изобретением давление наружного воздуха вынудило бы поршень опускаться, который раскачивал балку, поднимал штоки насоса и всасывал около 12 галлонов (45 л) воды. Затем поршень вернулся в исходное положение (вверх) в цилиндре, и процесс был повторен. Помимо того, что двигатель Ньюкомена назывался балочным двигателем, его также называли атмосферным двигателем, поскольку он использовал давление воздуха для перемещения поршня (вниз).

Наиболее важное улучшение в конструкции паровой машины было внесено шотландским инженером Джеймсом Ваттом (1736–1819). В 1763 году Ватта попросили отремонтировать двигатель Ньюкомена, и он был поражен тем, что он считал его неэффективным. Он намеревался улучшить его характеристики и к 1769 году пришел к выводу, что, если пар конденсируется отдельно от цилиндра, последний всегда можно поддерживать горячим. В том же году он представил паровой двигатель с отдельным конденсатором. Поскольку это позволяло разделить процессы нагрева и охлаждения, его машина могла работать постоянно без длительных пауз в каждом цикле для повторного нагрева цилиндра.Ватт продолжал улучшать свой двигатель и сделал три очень важных дополнения. Во-первых, он сделал его двойным, позволив пару входить поочередно с обеих сторон поршня. Это позволяло двигателю работать быстро и передавать мощность как при нижнем, так и при восходящем ходе поршня. Во-вторых, он изобрел солнечно-планетарную передачу, которая могла переводить возвратно-поступательное движение луча во вращательное движение. В-третьих, он добавил центробежный регулятор, который поддерживал постоянную скорость двигателя, несмотря на меняющиеся нагрузки.Это в высшей степени инновационное устройство знаменует собой ранние истоки автоматизации, поскольку Ватт создал систему, которая, по сути, была саморегулирующейся. Ватт также разработал манометр, который добавил к своему двигателю. К 1790 году улучшенные паровые машины Ватта стали мощным и надежным источником энергии, который можно было разместить практически где угодно. Это означало, что фабрики больше не нужно было располагать рядом с источниками воды, а можно было строить ближе как к их сырью, так и к транспортным системам. Больше всего на свете паровая машина Ватта ускорила промышленную революцию как в Англии, так и во всем мире.

Паровая машина Ватта, однако, не была идеальной и имела одно существенное ограничение; он использовал пар под низким давлением. Пар высокого давления означал большую мощность для двигателей меньшего размера, но также означал крайнюю опасность, поскольку взрывы плохо сделанных котлов были обычным явлением. Первым, кто продемонстрировал реальный успех, был английский изобретатель Ричард Тревитик (1771–1833). К концу восемнадцатого века методы металлургии совершенствовались, и Тревитик считал, что сможет построить систему, которая будет обрабатывать пар под высоким давлением.К 1803 году Тревитик построил мощный двигатель высокого давления, которым он приводил в движение поезд. Его технические новшества были поистине замечательными, но двигатели высокого давления заработали в Англии такую ​​плохую репутацию, что пройдет двадцать лет, прежде чем английский изобретатель Джордж Стефенсон (1781–1848) подтвердит свою ценность с собственными локомотивами.

В Соединенных Штатах, однако, было мало предубеждений против мощности пара или почти ничего не знали о ней. К концу восемнадцатого века Эванс начал работу над паровой машиной высокого давления, которую он мог использовать в качестве стационарного двигателя для промышленных целей, а также для наземного и водного транспорта.К 1801 году он построил стационарный двигатель, который использовал для дробления известняка. Его главная инновация в области высокого давления разместила цилиндр и коленчатый вал на одном конце балки, а не на противоположных концах. Это позволило ему использовать гораздо более легкий луч.

За эти годы компания Evans построила около 50 паровых двигателей, которые использовались не только на заводах, но и для питания землеройных экскаваторов. Пар под высоким давлением создавал эту странно выглядящую шалость, представлявшую собой земснаряд, который мог двигаться как по суше, так и по воде.Это был первый дорожный транспорт с двигателем, который работал в Соединенных Штатах.

Несмотря на упорный труд и настоящий гений Эванса, его новаторские усилия в области Steam при его жизни не увенчались успехом. Производители часто встречали его безразличие или простое нежелание менять свои старые методы и переходить на пар. Его использование пара для движения по суше сдерживалось плохими дорогами, личным интересом к лошадям и ужасно неадекватными материалами. После Эванса пар высокого давления стал широко использоваться в Америке, в отличие от Англии, где двигатели низкого давления Ватта требовали много времени для замены.Но, тем не менее, улучшения были внесены, и железо в конечном итоге заменило дерево в конструкции двигателей, а горизонтальные двигатели стали даже более эффективными, чем старые вертикальные.

На протяжении всего процесса разработки и усовершенствования паровой машины никто не знал, что за наука стоит за ней. Вся эта работа была выполнена на эмпирической основе без ссылки на какую-либо теорию. Лишь в 1824 году эта ситуация изменилась с публикацией французского физика Николя Леонарда Сади Карно (1796–1832) книги Reflexions sur La Puissance Motrice du Feu .В своей книге О движущей силе огня Карно основал науку о термодинамике (или тепловом движении) и был первым, кто количественно рассмотрел способ взаимосвязи тепла и работы. Определяя работу как «подъем веса на высоту», он попытался определить, насколько эффективен или сколько работы может произвести двигатель Ватта. Карно смог доказать, что существует максимальный теоретический предел эффективности любого двигателя, и что это зависит от разницы температур в двигателе.Он показал, что для достижения высокого КПД пар должен проходить через широкий диапазон температур, поскольку он расширяется внутри двигателя. Наивысшая эффективность достигается за счет использования низкой температуры конденсатора и высокого давления в котле. Пар был успешно адаптирован для работы на лодках в 1802 году и на железных дорогах в 1829 году. Позже некоторые из первых автомобилей приводились в движение паром, а в 1880-х годах английский инженер Чарльз А. Парсонс (1854–1931) произвел первую паровую турбину. Эта мощная и высокоэффективная турбина могла вырабатывать не только механическую, но и электрическую энергию.К 1900 году паровая машина превратилась в очень сложный и мощный двигатель, который приводил в движение огромные корабли в океанах и приводил в действие турбогенераторы, снабжавшие электричеством.

Когда-то доминирующим источником энергии, паровые двигатели со временем потеряли свою популярность по мере того, как стали доступны другие источники энергии. Хотя в период с 1897 по 1927 год в Соединенных Штатах было произведено более 60 000 паровых машин, паровая машина в конечном итоге дала

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Конденсатор — инструмент для сжатия воздуха или газов.

Цилиндр — камера двигателя, в которой движется поршень.

Регулятор — механическое регулирующее устройство, которое работает автоматически и позволяет саморегулировать скорость двигателя.

Поршень — скользящая деталь, которая перемещается или движется против давления жидкости внутри цилиндрического сосуда или камеры.

путь к двигателю внутреннего сгорания для приведения в движение автомобиля. Сегодня интерес к пару в некоторой степени возродился, поскольку усовершенствования делают его более эффективным, а низкий уровень загрязнения — более привлекательным.

См. Также Дизельный двигатель; Реактивный двигатель.

КНИГИ

Хиндл, Брук и Стивен Любар. Двигатели перемен. Вашингтон: Smithsonian Institution Press, 1986.

Lohani, Ashwani. Курящие красавицы: паровозы мира. Нью-Дели, Индия: Дерево мудрости, 2004.

Ратленд, Джонатан. Эпоха Steam. Нью-Йорк: Рэндом Хаус, 1987.

ДРУГОЕ

Исторические ресурсы, Университет Рочестера. «Рост парового двигателя». (по состоянию на 29 октября 2006 г.).

Леонард К. Бруно

Атмосферный двигатель — определение чего угодно

— ранний вариант двигателя одностороннего действия, в котором рабочий ход обеспечивается за счет атмосферного давления, действующего на поршень в отработанном цилиндре.
исторических примера

преобразование «атмосферного двигателя» новичков в современную паровую машину было теперь завершено в его существенных деталях.
— история развития паровой машины Роберт Х. Терстон

, как мы видели, это был атмосферный двигатель, ни в коем случае не паровой двигатель.
джеймс ватт эндрю карнеги

Основные характеристики атмосферного двигателя не были новостью.
истории изобретения Эдварда Э. hale

цилиндр спускался в верхнюю часть котла и, как и атмосферный двигатель Ньюкомена, не имел крышки цилиндра.
жизнь ричарда тревитика, том ii (из 2) франсис тревитик

, насколько мне известно, Савори заявляет, что является изобретателем атмосферного двигателя.
катехизис кочегара w. j. коннор

, этот поршень действует только в одном направлении, как и у атмосферного двигателя, что уже устарело!
новый век изобретений джеймс уайт

, напротив, мощность атмосферного двигателя ограничивалась только размерами поршня.
объяснение и опровержение паровой машины (седьмое издание) дионисий ларднер

• Атмосферная инверсия

  (по умолчанию 12).

• Атмосферная перспектива

  . техника передачи глубины или расстояния в живописи путем изменения тона или оттенка и отчетливости объектов, воспринимаемых как удаляющиеся от плоскости изображения, в частности, за счет уменьшения характерных локальных цветов и контрастов света и темноты до однородного светло-голубовато-серого цвета. исторические примеры к этой линейной перспективе добавлены, кроме того, […]

• Атмосферное давление

  Давление, оказываемое земной атмосферой в любой данной точке, являющееся произведением м-сс атмосферного столба единицы площади над данной точкой и ускорения свободного падения в данной точке.значение стандартного или нормального атмосферного давления, эквивалентное давлению, оказываемому колонной […]

• Атмосферный прилив

  движение в атмосфере, вызванное гравитационным притяжением солнца и луны и ежедневным солнечным нагревом. Исторические примеры: этот атмосферный прилив, без сомнения, вызван той же причиной, которая вызывает водные приливы, — притяжением Луны. воспоминания о службе на плаву во время войны между государствами raphael semmes

• Атмосферное окно

  Любая из длин волн, на которой электромагнитное излучение из космоса может проникать в атмосферу Земли.существительные длины волн электромагнитного спектра, которые могут передаваться через атмосферу Земли. атмосферные окна возникают в видимой, инфракрасной и радиодиапазоне спектра

Заявление об ограничении ответственности: определение / значение атмосферного двигателя не следует считать полным, актуальным и не предназначено для использования вместо посещения, консультации или совета юриста, врача или любого другого специалиста. Все материалы на этом веб-сайте предназначены только для информационных целей.

— обзор

6 Двигатели Стирлинга

Двигатель Стирлинга, созданный в 1816 году, является одним из нескольких типов двигателей с горячим воздухом, которым в XIX веке уделялось много внимания. Стимулом для разработки этих альтернатив паровой машине был высокий уровень аварийности паровых котлов. Предпосылки и история двигателей горячего воздуха подробно исследованы Флинном и др. (1960) и Мейером (1960).

Работа над современным двигателем Стирлинга была начата в 1930-х годах на заводе Н.V. Лаборатории Philips в Эйндховене, Нидерланды. Philips хотела разработать небольшой источник питания для радиоприемников и другого коммуникационного оборудования для использования в тех частях мира, где нет доступных батарей. Текущий интерес к двигателю для использования в автомобилях обусловлен его низким уровнем выбросов выхлопных газов, тихой работой и потенциалом высокого КПД.

У Министерства энергетики (DOE) есть крупная программа по разработке двигателей Стирлинга и газотурбинных двигателей для автомобильной промышленности.Первоначальной целью программы для обоих двигателей, начатой ​​в рамках EPA в 1971 году, была разработка двигателей с пониженным уровнем выбросов выхлопных газов. Вторая цель — высокая экономия топлива была добавлена ​​в 1972 году. После передачи в Министерство энергетики цели программы продолжали меняться. Первоначальная цель программы Министерства энергетики состояла в том, чтобы продемонстрировать к 1983 году двигатель с улучшением экономии топлива по крайней мере на 30% по сравнению с двигателем с искровым зажиганием 1977 года; Выбросы HC, CO и NO ниже 0,41, 3,4 и 0,4 соответственно; возможность использовать самые разные виды топлива; и потенциал для конкурентоспособного по стоимости массового производства.Цели по экономии топлива были изменены на 30% -ное улучшение по сравнению с двигателем с искровым зажиганием 1984 года в автомобиле с одинаковой мощностью 3000 фунтов.

Stirling — двигатель внешнего сгорания с замкнутым циклом. Два наиболее распространенных устройства двигателя показаны на рис. 19 и 20. Последняя конструкция (двигатель двойного действия) механически проще и разрабатывается для многоцилиндровых приложений. Работу системы лучше всего можно описать, обратившись к рис.19, на котором показаны основные компоненты одноцилиндрового буйкового двигателя и диаграмма P-V . Как показано на рис. 19a, поршневой поршень находится в верхнем положении, рабочий поршень находится в нижнем положении, а цилиндр содержит холодную рабочую жидкость — условия, которые соответствуют точке 1 на диаграмме P-V . Затем рабочий поршень движется вверх к линии охладитель-регенератор-нагреватель, сжимая холодную жидкость из точки 1 в точку 2. Затем поршневой поршень перемещается вниз к рабочему поршню, проталкивая холодную жидкость через регенератор и нагреватель в верхнюю часть. часть цилиндра — от точки 2 до точки 3.Горячий газ в цилиндре, который теперь находится под более высоким давлением, перемещает оба поршня в их нижнее положение — из точки 3 в точку 4. Затем поршневой поршень возвращается в свое верхнее положение, прогоняя горячий газ через регенератор и охладитель, таким образом отклоняя тепло из цикла. Этот шаг соответствует пути от точки 4 до точки 1 на схеме. На практике движение поршней является непрерывным, а не прерывистым, и диаграмма P-V становится эллиптической.

Фиг.19. Схема (а) одноцилиндрового вытеснительного двигателя Стирлинга и (б) диаграмма P-V цикла Стирлинга.

Рис. 20. Схема многоцилиндрового двигателя Стирлинга двустороннего действия.

Производительность двигателя Стирлинга зависит от давления в цилиндре, рабочей жидкости, скорости двигателя и температуры нагревателя и охладителя. Влияние некоторых из этих параметров на КПД и мощность показано на рис. 21, 22 и 23. Данные испытаний на этих рисунках не включают вспомогательные потери.В текущих разработках двигателей используется водород под давлением до 3000 фунтов на квадратный дюйм.

Рис. 21. Мощность и КПД одноцилиндрового буйкового двигателя Стирлинга мощностью 40 л.с. в зависимости от частоты вращения двигателя и давления в системе (1 кг / см ² = 14,22 фунта на квадратный дюйм).

Рис. 22. Мощность и КПД двигателя Стирлинга мощностью 40 л.с. в зависимости от температуры нагревателя.

Рис. 23. Влияние рабочего тела на двигатель Стирлинга мощностью 225 л.с.

Большая часть работ по большим двигателям Стирлинга была проделана Philips, United Stirling of Sweden, Ford Motor Co. и General Motors. United Stirling является лицензиатом Philips, а Philips принимала участие в работе Ford и GM. General Motors начала свою работу в 1958 году и прекратила ее в 1968 году, тогда как Ford начал свои исследования в 1971 году и стал основным участником программы DOE в 1977 году. Однако Ford прекратил свою программу в 1978 году.Программа разработки двигателей Министерства энергетики США продолжается командой, в которую входят Mechanical Technology, Inc., United Stirling и American Motors.

Хотя некоторые из протестированных одноцилиндровых двигателей показывают КПД 35-40%, а компьютерное моделирование многодвигательных агрегатов показывает аналогичный или лучший КПД, фактические результаты для многоцилиндровых двигателей показывают пиковый КПД 32-33% (Дауди и др. , 1978, Том II). Кроме того, работа с частичной нагрузкой и частые изменения нагрузки, типичные для ездового цикла, приводят к большим потерям в системе регулирования давления, используемой в этих двигателях.Испытания, проведенные Ford четырехцилиндровым двигателем двойного действия мощностью 170 л.с., показали, что экономия топлива в комбинированном цикле составила 12,5–13,0 миль на галлон — меньше, чем базовый показатель на 15,5 миль на галлон для обычного двигателя 1977 года в легковом автомобиле массой 4500 фунтов (Kitzner, 1979; Мартини, 1978). Подробный анализ этих тестов показал несколько областей, в которых можно добиться значительных улучшений, и есть оптимизм в отношении того, что первоначальная цель 20,2 миль на галлон — 30% улучшение по сравнению с исходным уровнем 1977 года — может быть превышена (Martini, 1978; Ragsdale, 1979). Для сравнения, экономия топлива в смешанном цикле EPA для Oldsmobile 1978 года с дизельным двигателем V-8 350-CID составляла 24 мили на галлон.

United Stirling также представила данные о характеристиках двигателя Стирлинга мощностью 40 кВт, установленного на Opal 1977 года, изначально оснащенном дизельным двигателем (Rosenqvist, 1979). С маленьким двигателем Стирлинга этот автомобиль был недостаточно мощным и давал гораздо более слабое ускорение и более низкую максимальную скорость, чем с дизельным двигателем. Экономия топлива у обоих была одинаковой. Измеренные выбросы HC, CO и NO _x составили 0,32, 1,6 и 1,5, соответственно, для дизельного двигателя и только 0,1, 0,4 и 0,4 для двигателя Стирлинга.

Текущие программы Министерства энергетики также включают работы по керамическим материалам для усовершенствованных конструкций дизельных (адиабатических), Стирлинга и газотурбинных двигателей (Управление энергетических исследований и разработок США, 1977). Эффективность двигателя Стирлинга ограничена температурой трубок нагревателя и головки двигателя, в которых теперь используются дорогие сплавы, обладающие жаропрочностью. Повышение температуры с 1350 до 2000 ° F увеличит эффективность цикла на пять-десять пунктов (Дауди и др. ., 1978, т. II).

На данном этапе разработки двигатель Стирлинга показал очень низкие выбросы выхлопных газов. Однако его потенциал для повышения экономии топлива еще предстоит продемонстрировать.

5 основных элементов тюнинга двигателя | ТЮНИНГ

ТЮНИНГ

5 основных элементов тюнинга двигателя

Детали впускные

Для повышения эффективности всасывания самое важное — удалить все, что может стать препятствием, и беспрепятственно направить воздух в двигатель.Однако стандартный воздухоочиститель разработан для снижения шума всасывания и предотвращения засорения фильтра в течение длительного периода использования в различных условиях. Это делает штатную систему забора воздуха очень неэффективной с точки зрения производительности. Это похоже на марафон в противогазе!
HKS разработала и создала Super Hybrid Filter и Super Power Flow как часть своей линейки воздухозаборников. Супергибридный фильтр — это стандартный фильтр заменяемого типа, в котором используется стандартная коробка воздухоочистителя и заменяется фильтр на фильтр, обеспечивающий больший поток воздуха, тем самым повышая общую эффективность всасывания.Комплект Super Power Flow удаляет корпус воздухоочистителя и заменяет его узлом открытого типа с фильтром, который способен справиться с требованиями более высоких уровней настройки. Хотя эти системы впуска сменного типа воздушной камеры способны обеспечить повышенную эффективность забора воздуха, цикл обслуживания короче, чем у стандартного воздушного фильтра, и поэтому для поддержания оптимальной производительности требуется регулярное обслуживание.

Детали выхлопной системы

Основы настройки выхлопа заключаются в повышении эффективности выхлопа, но неверно предполагать, что наименьшее сопротивление приводит к наивысшей эффективности.При снятии глушителя сопротивление выхлопа радикально снижается, но также уменьшается крутящий момент двигателя, что отрицательно сказывается на запуске и ускорении транспортного средства, поэтому необходимо иметь правильную величину противодавления (сопротивления) выхлопных газов. Выпускные коллекторы являются хорошим примером этого, когда можно изменять характеристики двигателя с помощью формы, стыков и длины коллектора. Выхлопная система играет жизненно важную роль в выбросах выхлопных газов и уровне шума автомобиля. Стандартные глушители, как правило, имеют крутые изгибы и раздробленные участки, чтобы снизить производственные затраты и снизить затраты на компоновку.Особое внимание в конструкции уделяется снижению уровня шума и увеличению крутящего момента на самых низких оборотах двигателя. Спортивные глушители имеют более плавные изгибы для повышения эффективности выхлопной системы, и каждая система настроена на конкретный автомобиль, чтобы спортивные автомобили могли иметь эффективную мощность во всем диапазоне оборотов, в то время как седаны и универсалы будут уделять больше внимания созданию крутящего момента. Звук также настраивается в соответствии с приложением, в то же время давая достаточно, чтобы констатировать его присутствие. Турбины (подробнее позже) используют энергию выхлопных газов для выработки мощности и, таким образом, становятся сопротивлением в выхлопной системе, поэтому глушители для автомобилей с турбонаддувом имеют меньшее сопротивление по сравнению с автомобилями NA.В зависимости от типа транспортного средства и глушителя можно повысить уровень наддува и добиться значительного увеличения мощности.

Сток глушитель

Обычно угол изгиба патрубков штатных выхлопных систем довольно острый, потому что при проектировании системы основное внимание уделяется затратам, снижению шума и низкому крутящему моменту. Глушитель представляет собой конструкцию переборки, которая отводит выхлопные газы с перегородкой внутри глушителя.

Спортивный глушитель

Выхлопные системы спортивного типа обычно ориентированы на повышение эффективности выхлопа; следовательно, угол изгиба трубы ровный, а глушитель представляет собой прямую конструкцию, через которую труба проходит прямо внутри глушителя.Уровень шума выхлопных газов имеет тенденцию становиться выше, но в последнее время увеличивается количество бесшумных выхлопных систем спортивного типа.

Металлический катализатор улучшил как эффективность выхлопа, так и очищающие свойства

Катализатор очищает выхлопные газы, делая их менее вредными для окружающей среды. Катализатор имеет мелкоячеистую структуру с множеством крошечных отверстий, препятствующих потоку выхлопных газов. Если рассматривать только эффективность выхлопных газов, наилучшие результаты будут достигнуты при удалении катализатора, но это приведет к выбросу большого количества вредных газов в атмосферу и сделает звук выхлопа очень громким.По этим причинам снятие катализатора с автомобиля запрещено законом во многих странах. Чтобы решить эту проблему, был разработан металлический катализатор с ячейками HKS 150, который имеет гораздо более крупную сетку (ячейку), что обеспечивает более эффективный поток выхлопных газов, сохраняя при этом очищающие свойства благодаря инновационному дизайну, сочетающему эффективность с социальной ответственностью.

Перейти к HKS EXHAUST Products

Принудительная индукция

Что такое турбокомпрессор?

Используя энергию выхлопных газов двигателя, лопасти, подобные тем, что используются в ветряной мельнице, вращаются с помощью компрессора, установленного на той же оси.Это сжимает воздух и нагнетает его в двигатель, позволяя получить от двигателя более высокую мощность. Количество воздуха (давления), нагнетаемого в двигатель, называется давлением наддува, и его можно регулировать, контролируя количество выхлопных газов, проходящих через турбонагнетатель. Эта регулировка выполняется с помощью перепускного клапана, который находится между двигателем и турбонаддувом и может выпускать выхлопные газы, не проходя через турбонаддув. Это активируется давлением компрессора.
Повышая давление наддува, двигатель может всасывать больше воздуха, но из-за ограничений в мощности двигателя и экстремального сгорания (известного как детонация или детонация) давление наддува ограничено.Стандартное давление наддува обычно ограничено большим запасом прочности, чтобы справиться с широким спектром применений, а также по экологическим причинам.

2 типа перепускного клапана

Байпасные клапаны делятся на 2 основных типа. Типы приводов и типы перепускных клапанов. Оба работают, открывая перепускной клапан при достижении заданного уровня наддува и позволяя выхлопным газам выходить без прохождения через турбонагнетатель, что предотвращает дальнейшее повышение наддува.Оба они выполняют одну и ту же работу, но привод является компактным и может быть выполнен как единое целое с турбоагрегатом, в то время как перепускная заслонка требует трубопроводов и фитингов перед турбонаддувом, пропускная способность байпаса может быть увеличена на перепускной заслонке, что дает более стабильные настройки наддува. Исходя из этих характеристик, обычно приводы используются на стандартных и небольших турбинах, в то время как перепускные клапаны используются на более крупных турбинах для приложений с большей мощностью.

Что такое «Boost Up»?

Увеличивая количество нагнетаемого воздуха в двигатель, увеличивается сила взрыва, что увеличивает мощность двигателя.«Повышение» увеличивает консервативные уровни прироста акций, чтобы полностью раскрыть потенциал сетапа акций. Наиболее распространенный способ повышения наддува — установка контроллера наддува EVC (электронный контроллер клапана). Также можно заменить привод на более прочную пружину. Хотя форсирование — это относительно простой способ увеличения мощности, существует множество возможных осложнений, таких как детонация управления подачей топлива или прекращение форсирования, которые могут привести к возможному повреждению двигателя, поэтому важно знать возможности автомобиля.

Что такое «Турбо-своппинг»?

Турбо-замена — это следующий шаг по сравнению с ускорением. Ограничения стандартного турбонаддува могут быть легко достигнуты, и те, кому нужно больше, могут заменить свой турбо на тот, который может обрабатывать больший воздушный поток.
Обычно можно подумать, что с одним и тем же двигателем и давлением наддува малый турбонаддув и большой турбонаддув будут производить одинаковую мощность. Однако это не так, и больший турбонаддув будет производить больше мощности.Это вызвано разницей в эффективности турбонаддува, поскольку турбонагнетатель каждого размера имеет давление наддува (расход воздуха), при котором он может работать наиболее эффективно, а использование неэффективного давления наддува вызовет повышение температуры воздуха, снижая плотность воздуха, тем самым уменьшая количество воздуха. в двигатель даже при том же давлении наддува.

Что такое интеркулер?

Интеркулер — это теплообменник (охлаждающее устройство), предназначенный для охлаждения воздуха, нагретого турбиной во время сжатия.
Популярная настройка в этой области включает добавление или замену промежуточного охладителя на более производительный и эффективный. Хороший интеркулер должен уменьшать сопротивление воздушному потоку (потерю давления), а также максимально снижать температуру воздуха. Это два противоположных свойства, поэтому добиться того и другого вместе сложно. HKS продолжила разработку промежуточных охладителей, стремясь достичь обоих критериев.

Что такое нагнетатель?

В отличие от турбонагнетателя, который использует мощность выхлопных газов, нагнетатель заимствует небольшую мощность непосредственно от двигателя для работы компрессора.В частности, для вращения компрессора чаще всего используют ремень и шкив от коленчатого вала двигателя. В результате компрессор будет работать на низких оборотах, обеспечивая хороший отклик с момента нажатия педали акселератора. В турбонагнетателе, в котором используется поток выхлопных газов, возникает задержка перед генерацией потока выхлопных газов, необходимых для работы компрессора. Однако при более высоких оборотах двигателя (об / мин) нагнетатели, использующие мощность двигателя, становятся менее эффективными, чем турбокомпрессор.

Обычные типы нагнетателей

Тип корней: 2 ротора сцепляются вместе и выталкивают воздух из корпуса.Большинство обычных нагнетателей относятся к этому типу. Поскольку нагнетатель типа Рутс не сжимает воздух внутри устройства, для получения большой выходной мощности может потребоваться корпус большего размера.

Центробежный тип: по форме напоминает турбонагнетатель, но приводится в движение непосредственно двигателем, а не выхлопными газами. Внутренняя структура делится на несколько дополнительных подгрупп. HKS использует так называемый «тип привода с реакцией на крутящий момент» и с внутренним механизмом сжатия и тяги, способным обеспечить подходящее сжатие на всех оборотах двигателя.

Перейти к продукту HKS

Управление топливом

Для полного сгорания топлива необходимо примерно 15 г воздуха на каждый 1 г топлива (15: 1), и это называется стехиометрическим соотношением воздух-топливо. Однако на практике воздушно-топливное соотношение двигателя имеет тенденцию быть богаче топливом, чем стехиометрическое соотношение из-за таких условий, как распыление топлива (насколько хорошо топливо смешивается с воздухом) и охлаждающего эффекта, который топливо оказывает на двигатель.Датчик A / F (воздух-топливо) используется для измерения соотношения, и многие системы контроля запасов будут использовать датчик O2 для грубой регулировки. В нормальных условиях бортовой компьютер автомобиля измеряет количество воздуха, втянутого двигателем, с помощью расходомера воздуха и рассчитывает необходимое количество необходимого топлива. Это зависит от того, что транспортное средство находится в стандартных условиях, и после того, как количество воздуха изменится с помощью «наддува» или чего-то подобного, то заправку, как правило, следует отрегулировать в соответствии с требованиями. При настройке заправки можно использовать опыт, но использование измерителя A / F и регистратора данных, которые могут регистрировать различные различные параметры, является обычной практикой.
Компания HKS разработала F-CON как продукт, позволяющий контролировать заправку. В сигнал форсунки вносятся изменения для регулирования объема топлива при различных обстоятельствах. Также можно изменить сигнал расходомера воздуха, чтобы компьютер запаса обнаруживал поток воздуха, отличный от того, который фактически присутствует, чтобы повлиять на заправку топливом. HKS AFR и FCD являются продуктами этого типа.

F-CON V Pro совместим с системами D-Jetronic

Во многих традиционных установках количество впрыскиваемого топлива рассчитывается с помощью расходомера воздуха с использованием того, что часто называют системой L-Jetronic.В системах L-Jetronic обычно используется датчик с горячей пружиной, который размещается во впускном трубопроводе, который может ограничивать поток воздуха, а также имеет ограничения на объем воздуха, который они могут измерять. В системах D-Jetronic используется датчик давления во впускном коллекторе для измерения количества присутствующего воздуха, что делает его более эффективным для воздушного потока. Системы D-Jetronic могут также называться «безвоздушными», а использование F-CON V Pro может превратить систему L-Jetronic в систему D-Jetronic.

Инструмент регулировки топлива для обеспечения полного сгорания

Зажигание

Самый популярный вариант при настройке системы зажигания — это замена свечей зажигания.Свечи зажигания имеют значение теплового диапазона, и, как правило, более низкие значения (тип с низким тепловым диапазоном) подходят для использования в более низких тепловых условиях, однако в более горячих условиях свечи зажигания могут вызывать детонацию (детонацию). Свечи зажигания с большим диапазоном нагрева хорошо работают при более высоких температурах, но могут вызывать более слабое зажигание при более низких температурах и, возможно, пропуски зажигания. Во время разгона или другой настройки взрывная сила в камере сгорания увеличивается, повышая температуру, что облегчает возникновение детонации, которая может привести к повреждению двигателя, и поэтому необходимо перейти на свечи зажигания с более высоким диапазоном нагрева.
Также важно контролировать время зажигания, которое обычно достигается с помощью компьютерного управления, например, заправки топливом. Время зажигания означает, когда сгорает топливно-воздушная смесь, и правильное время зажигания может варьироваться в зависимости от условий. Как правило, более раннее (расширенное) зажигание увеличивает мощность, но становится более восприимчивым к детонации, тогда как отложенное (замедленное) зажигание снижает вероятность детонации, но также имеет тенденцию к снижению мощности и реакции. Продукция HKS F-CON может точно настраивать угол опережения зажигания в зависимости от потребностей пользователя.

Детали системы зажигания, обеспечивающие получение сильных искр и надежное зажигание