Паровые поршневые  двигатели были основными энергетическими установками, которые  составляли основу техники более 100 лет.

Примерно с 20-30-х годов 19 го века, когда появились первые  паровозы и пароходы, до  середины 20-го века, когда подобные транспортные средства в развитых странах были вытеснены  установками на основе двигателей внутреннего сгорания, поршневые паровые машины были сами распространенными силовыми установками в мире.

46

Да и сегодня, около 70% мировой электроэнергии вырабатывается на электростанциях с паросиловыми установками, где пар высокого давления из котлов вращает лопатки паровых турбин. Но вот беда- паровые турбины при масштабировании в сторону уменьшения своих размеров резко теряют эффективность и КПД, оставаясь при этом  очень дорогими силовыми машинами. Поэтому в размерах менее 2-1,5 мВт паровые турбины не производит почти никто.

Тогда давайте рассмотрим небольшие паровые машины- паросиловые установки с поршневыми двигателями, которые были очень распространены в начале 19-го и первой половине 20-го века, и разберемся – почему они сошли с исторической  сцены и давно не используются
Heder

ПЕРВАЯ ПРИЧИНА::  у таких   паросиловых установок с малыми паровыми  поршневыми двигателями весьма мал КПД.  Особенно это касалось паровых машин, которые работали «на выхлоп» отработавшего пара из  цилиндров двигателя в атмосферу. Именно так работали все паровозы и поэтому имели КПД в 6-8%.  Конечно – можно было замкнуть контур и пускать отработавший пар в конденсатор и затем опять пускать получившуюся воду через насос в котел.  Но это заметно усложняло конструкцию,  и проще было мириться с предельно низким КПД, но зато иметь простую и надежную конструкцию паровоза.  Так же  низкий КПД обусловлен слабыми характеристиками воды и водяного пара – как рабочего тела.   В большой электроэнергетике для повышения КПД (до 30%) пар подвергают очень высокой степени перегрева – до 550 град и добиваются огромного давления пара- до 250 атм.  Но это возможно лишь в крупных установках, а в малых паросиловых установках столетней давности это устроить было невозможно, отсюда и низкий КПД на малых давлениях и невысоких температурах.

ВТОРАЯ  ПРИЧИНА::  у таких   паросиловых установок с малыми паровыми  поршневыми двигателями очень невысок показатель скорости вращения выходного вала мощности. Т.е. поршневые паровые двигатели не могут развивать высокие обороты. Средний показатель скорости   вращения  поршневого парового двигателя – это 200-400 оборотов в минуту, иногда до 600.  Такие  характеристики   вполне подходили для  транспортных машин прошлого века – паровозов,  пароходов и проч. Но вот  для привода электрогенераторов это уже малые обороты. Поэтому для  выработки электричества приходилось ставить дорогие и громоздкие повышающие редукторы, чтобы  давать скорость вращения  генераторам от 1500 до 3000 оборотов в минуту.

ТРЕТЬЯ  ПРИЧИНА:  Повышать обороты в поршневых машинах не было реальной возможности, ибо повышение оборотов требовало активной смазки пара трения «поршень-цилиндр»,  но смазывать  такую поверхность  при температуре пара и стенок цилиндра в 120-140 градусов- уже затруднительно, и кроме того смазка вместе с паром шла на выхлоп. А при закрытом контуре пара – когда возможен хоть какой-то приемлемый КПД, масло обязательно попадало в котел, где пригорало к кипятильным трубкам при сильно нагреве в процессе выработки пара.
Т.е. во избежание этого нужно делать устройства по отделению  масла от конденсата, что еще более удорожало конструкцию паровой машины.
033

Но все эти недостатки можно устранить, если   в паросиловом контуре вместо воды применить легкокипящие жидкости, а вместо  архаического  поршневого парового двигателя паровозного типа использовать роторный двигатель или маленький аксиально- поршневой с встречным движением поршней. Именно так старая добрая паровая машина может получить второе рождение и снова начать исправно трудится на благо человека, и прежде всего для приводов электрогенераторов в области  автономного, малого (альтернативного-распределенного)  электроснабжения .

Перейти  —     страница о «Паровые Роторные Двигатели»

Перейти   –                      страница о «Твердом Топливе»