При дальнейшем сообщении тепла сухому насыщенному пару начинается повышение температуры пара, его плотности, давления и удельного объема. Пар становится перегретым со следующими его свойствами и преимуществами. При получении перегретого пара из насыщенного его теплота состоит из теплоты насыщенного пара и теплоты перегрева. При этом давлению насыщенного пара соответствует только одна температура, а перегретый пар при определенном давлении может иметь более высокую температуру. Перегретый пар одинакового давления с насыщенным паром имеет меньшую плотность, более высокую температуру и большее теплосодержание.
Перегретый пар при охлаждении не конденсируется пока его температура не понизится до температуры насыщенного пара при данном давлении. Перегретый пар более подвижен, чем насыщенный, имеет больший удельный объем, т. е. объем 1 кг перегретого пара при том же давлении больше объема 1 кг насыщенного пара. Поэтому при тех же размерах цилиндров машины требуется перегретого пара меньше, чем насыщенного, для получения одной и той же мощности. Это позволяет иметь меньший расход пара и получить экономию воды и топлива. Чем выше температура перегрева пара, тем экономичнее работает паровоз.
Процесс перегрева пара на паровозе заключается в том, что пар из парового пространства котла через паросушитель поступает в элементы пароперегревателя, где перегревается с давлением, равным котловому. Этот процесс позволяет пару расширяться, т. е. увеличивать свой объем при постоянном давлении. Данное свойство важно еще и потому, что для работы пара в цилиндре паровой машины важна не его масса, а объем. Кроме того, применение перегретого пара значительно уменьшает потери на теплообмен со стенками цилиндров в паровой машине. При повышении перегрева на каждые 10 градусов экономится около 1 % топлива и столько же воды. Первый паровоз с перегретым паром был построен Коломенским паровозостроительным заводом в 1902 г.
клапанная коробка
Стефенсон не лучший, но самый простой. ГГ вместо эксцентриков использовал эксцентриковые стержни и кривошипы с двойным возвратом, а также пусковое расширительное звено.
Для тяжелого паровоза Ставр проектируется движки типа Compound Unaflow в конфигурации каскадного компаунда. В паровом двигателе однопоточного типа используется пар, который течет только в одном направлении в каждой половине цилиндра. Тепловой КПД увеличивается за счет температурного градиента вдоль цилиндра. Пар всегда входит в горячие концы цилиндра и выходит через отверстия в более холодном центре. За счет этого уменьшается относительный нагрев и охлаждение стенок цилиндра. Однопоточные двигатели потенциально допускают большее расширение в одном цилиндре без относительно холодного выхлопного пара, протекающего через горячий конец рабочего цилиндра и паровые порты обычного «противотока» паровой двигатель во время такта выпуска. Это условие обеспечивает более высокий тепловой КПД. Выхлопные отверстия открыты только на небольшую часть хода поршня, при этом выпускные отверстия закрываются сразу после того, как поршень начинает движение к входному концу цилиндра. Пар, остающийся в цилиндре после закрытия выпускных отверстий, улавливается, и этот захваченный пар сжимается возвращающимся поршнем. Это термодинамически желательно, так как предварительно нагревается горячий конец цилиндра перед впуском пара. Однако риск чрезмерного сжатия часто приводит к тому, что на головках цилиндров находятся небольшие вспомогательные выпускные отверстия. Такая конструкция называется полупотоковым двигателем. Будет использоваться трехцилиндровый прямоточный двигатель с впускными клапанами типа «Баш» на CO2 цикле.
плюсы паровиков
Пар подаётся в цилиндр с двух сторон, поэтому каждый ход парового двигателя рабочий (у 4-тактного ДВС только один рабочий ход из четырёх). Отсюда хорошая литровая мощность.
Горячий пар имеет меньшую температуру, чем сгорающее топливо, поэтому у парового двигателя более мягкий температурный режим. Ему не требуется специальное охлаждение.
Давление подаваемого пара нарастает не так резко, как при вспышке топливно-воздушной смеси в ДВС. Кроме того, паровой двигатель работает на низких оборотах. Отсюда большой ресурс, надёжность и долговечность.
Паровой двигатель автоматически увеличивает крутящий момент. Он обеспечивает плавный ход без рывков и очень большую силу тяги на низах. Пар расходуется в зависимости от нагрузки, а мощность всегда используется рационально. На ДВС это невозможно в принципе.
Паровой двигатель может обойтись без сцепления и коробки передач. Реверс позволяет ехать вперёд и назад с одинаковой скоростью. Как следствие, трансмиссия значительно упрощается. В удобстве управления паровой автомобиль столетней давности обойдёт большинство современных машин.
В отличие от ДВС, паровой двигатель может запускаться сам, достаточно лишь подать пар. Когда машина останавливается у светофора, паровой двигатель выключается и вообще не расходует пар. ДВС же приходится сжигать топливо вхолостую.
Паровой двигатель простой, компактный и надёжный, его можно объединить с дифференциалом и расположить под полом. Низкий центр тяжести даёт автомобилю хорошую устойчивость. По удобству управления и отличной тяговитости с паровыми двигателями могут посоперничать разве что электромоторы. Он так тихо работает, что на высокой скорости водитель будет слышать разве что шум ветра. То есть это классическая паропоршневая машина для работы с однократным расширением пара: пар из котла поступает параллельно во все цилиндры, подобно тому как поступает топливно-воздушная смесь в цилиндры ДВС. А в классических паровых машинах пар проходит через все цилиндры последовательно и расширяется многократно.
Современная паро-поршневая машина. При частотах вращения 750–1500 об/мин и мощностях до 1200 кВт современные немецкие паровые моторы Spilling и чешские PM-VS имеют расход пара2 в 1,3–1,5 раза меньший, чем у паровых турбин.
Современный швейцарский паровой автомобиль DLM бестопочный на ПА 120 атмосфер, запас хода около 10 км.
Инженер Дековиль придумал изготавливать рельсошпальную решётку из металлических элементов, каждый из которых весил немного, но при этом легко монтировался и демонтировался. Система дешевле щитового гибкого пути, днако требует подготовки земли или ровного участка. Частично заменила щитовой гибкий и жёсткий путь, а всего у князя временных путей уже 35 км. (декавильки 14) чего хватает и на разработку леса, и на прокладку узкоколейки. Вес декавильки с рельсом РД 11 36 тонн на километр, ширина колеи 500 и 350 мм (внутрицеховой формат пневматика). Рельса типа Р 7, скорость укладки километра пути 8 (пн-гайковёрт) −16 часов. (часть элементов таки деревянные, в частности шпалы из досок сращенных нагелями)
https://www.youtube.com/watch?v=Ddgr3BDeMB4&list=TLPQMDYwNzIwMjPJf97M_3EeXQ&index=5
Пароходики https://www.youtube.com/watch?v=QJAY6mkxTIg(малые лодки делали уже с гребными винтами)
https://www.youtube.com/watch?v=zQQtNEiEWC0
тип паровика (один цилиндр) на малой лодке https://www.youtube.com/watch?v=NZWD6Z5uchI Изоляция массовых котлов-аккамуляторов — базальтовой ватой. Планируются более протсые котлы типа https://www.youtube.com/watch?v=mUTzb2jvgFc
Насос Хэмпфри — при сгорании газовой смеси в верхней камере столб воды в трубе получает импульс от расширившихся газов в сторону верхнего резервуара. При этом в верхней камере создается разрежение и вода некоторое время продолжает двигаться. В этот момент впускной клапан засасывает воду и открывается клапан сверху для впуска воздуха для продувки. Столб воды начинает делать обратное движение и отработавшие газы вместе с воздухом для продувки выталкиваются вверх, вода доходит до выпускного клапана и закрывает его. Часть воздуха остается в верхней части в сжатом состоянии и этот воздух толкает воду опять в сторону верхнего резервуара. Опять возникает разрежение, которое используется уже не для засасывания воды, а для засасывания смеси воздуха и газа. Теперь нужно подождать, пока вода опять начнет сжимать уже газовоздушную смесь и при максимальном сжатии — поджечь ее. Все пойдет опять.
