Паровой двигатель для Тром-8

[dil]

Котел на газовой горелке, трубка змеевика из тормозной, она выдерживает давление в 250-300 кг. см., правда при обычной температуре

Выделил я. Тут то и собака порылась. Трубы в котле без воды будут греться до красна или до бела, уже не важно, там совсеи другая прочность метала получается. Что по этому поводу думает уважаемый Дмитрий Александрович ? Или эти мелочи решаем в рабочем порядке?

[remix59]

Есть мысли и на этот счет.
Если конструктивно котел разделить на рабочие объемы, первый где происходит горение топлива и второй где расположен змеевик, то возможно несколько способов регулировки по температуре.
При использовании легкого топлива- газ, керосин, солярка, используем горелку, как ими управлять варианты есть.
При использовании твердого топлива используем пару заслонок регулирующих подвод тепла или к змеевику или мимо.
Твердое топливо конечно будет частично гореть зря, но и найти его в лесу проще.
Хотя существует пара конструкций позволяющих быстро и точно регулировать горение твердого топлива.

[dil]

remix59
Я бы не взялся за такой регулятор. ИМХО- утопия.

[remix59]

Просто есть опыт в таких девайсах.
Сложней сделать саму "машину".
А вот сам принцип не взрывоопасного парогенератора заманивает.

[Дмитрий Александрович]

Ну, если интерес есть, то можн взяться за капитальные рассчёты, благо - методика давно отработана и не мало книг на эту тему написано, например была такая "Паровые автомобили и тракторы", весьма подробно расписано что и как должно быть устроено, про те же самые машины Добля даже со схемами устройства их узлов и агрегатов. В принцыпе, могу попробовать подключить к этому специалистов из иркутского политеха, там целый институт энергетики есть при нём, спецы по паровым установкам, правда промышленным, должны быть. Стоит сразу делать поправки на современные материалы, для тех же уплотнений и бесшатунную кинематику для двигателя.

Теперь о давлении - чем оно выше, равно как и температура пара, тём лучше! Недаром у Добля было 120 атмосфер, снижать особого смысла нет, разве что в погоне за экономичностью котла, при чуть меньшем давлении расход топлива будет пониже. Для транспорта пригодно только жидкое или газообразное топливо, если хотим сделать стационарный генератор например, там пожалуйста, можно и на твёрдом, только у твёрдого ооплива большая инертность, а для автомобиля нужно оперативное регулирование параметров пара. Газ тоже не плохо, но представим ситуацию, если вдруг, случайно, горелка потухнет... замкнутый объём топочной камеры, разогретые детали змеевика и.... газ.... а тут ещё зажигание вдруг сработает и поездка будет короткой:-( Да не удобно на машине в тайге с газом возиться, думаю, соляркой или бензином заправиться куда проще, к тому же котлу всё равно на октановые числа, составы и прочие параметры топлива, лишь бы оно вообще поджигалось и горело! Конечно на разных видах топлива эффективность его работы будет отличаться, но главное, он будет работать, а ДВС нет!

По конструкции двигателя - лучше всё ж таки поршневой! Турбина для автомобиля очень неудобна, из за своей скоростной характеристики, ведь с паровым двигателем мы заморачиваемся ради одной цели - убрать коробку передач и сделать плавное регулирование крутящего момента на колёсах, в зависимости от нагрузки, во всём диапазоне рабочих оборотов- то, что не позволит сделать ни один ДВС! А на это способен только поршневой паровой двигатель. Ещё существует коловратный паровой двигатель или коловратная машина, в царские времена весьма известная в России штуковина, соданная русским же инженером. Весьма компактный агрегат, очень ростой конструктивно, спообный развивать большой крутящий момент и идеально уравновешенный, благодаря конструкции, в которой нет возвратно- поступательного движения. Применялся даже на лёгких кораблях, при том, весьма успешно. Делать с электроприводом от турбогенератора смысла никакого! С тем же успехам можно поставить генератор с бензиновым или дизельным двигателем, только электромотор таких возможностей, как у паровой машины, не обеспечит, и управлять им намного труднее, нужна электроника сложная, нужно охлаждение самого мотора, да и как- то не очень я к электрике отношусь в болоте:-)

При использовании пересушенного пара ни поршень ни цилиндр не поржавеют! В этом пару нет воды, он сухой! Это трудно представить, но поверьте на слово, это именно так. Утечки через поршневые кольца будут в любом случае, вопрос лишь в том, насколько сильными они будут и насколько успешно мы сможем поймать весь отработанный пар и пустить его в конденсатор. Хотя, для паровой машины двухстороннего действия утечка (небольшая) через кольца роным счётом никак не мешает!

Немного о температурах в котле. Если включить горелку и не подавать в котёл воду, то трубки очень быстро прогорят! Дело в том, что при прохождении по змеевикам воды, а в последствии пара, они охлаждаются этим самым паром, и при том, весьма успешно. У горелки есть выключатель по давлению пара и температуре, тоесть при пустых змеевиках она отключается, что спасает их от прогара.Параметры подбираются с таким рассчётом, чтобы обеспечить непрерывное охлаждение трубок. К тому же котёл условно можно разделить на температурные зоны, где нагрев сильнее или меньше, самая наряжённая - там, где происходит отделение пара от воды, в этом месте охлажение хуже, поэтому применяются разные технические ухищрения для его организации, например именьшение интенсивности нагрева в этой зоне, принудительное охлаждение водой, которая вот - вот будет закачана в котёл, способы есть разные. Зимой, действительно трудности могут быть, с этиленгликолем не подскажу, не знаю, как он поведёт себя при таком нагреве и какой будет пар. Думаю не очень хорошо получится. Как вариант, сделать систему с маленьким объёмом воды, литров на 10 и термосом, в который после выключения, будет закачиваться ещё горячая вода. В термосе должен быть электроподогреватель, хотябы, на случай, если всё ж таки замёрзнет. Хотя Добль как- то заводился на морозе, возможно придумали какой- то выход уже тогда...

Регулирование оборотов делается при помощи дросселя на главном паропроводе двигателя, открыл клапан - больше пара пошло, а вот подача воды зависит от оборотов, насос не регулируется и жёстко связан с коленвалом двигателя. Больше обороты - больше подача, а грелка управляется в зависимости от количества поданной воды, скорости, температуры и положения дросселя. Вот тут и нужны будут датчики и электронный блок управления, во времена Добля с этим было, мягко говоря, тяжеловато, а электромеханические регуляторы себя не оправдали.

Помнится давно видел одну передачу английскую, по- моему, не то битва на свалке, не то как- то так называлась, там две команды, из хлама на свалке должны собрать какую - нибудь машину, на заданную тему и посоревноваться друг с другом. Вот одна из команд и построила пароходик с электронным управлением котлом, а вторая дизельный катер. И что вы думаете- пароходик показал себя очень даже не плохо! Вот бы найти ту запись - давно было, нигде не встречал...

[lunatik-1]

Дмитрий Александрович


как вставить фото: http://lunohoda.net/forum/viewtopic.php?t=1092

[lunatik-1]

и бесшатунную кинематику для двигателя.

можно попросить наглядную элюстрацию ?

[Дмитрий Александрович]

Спасибо за подсказку! Сейчас попробую добавить картинки.

Собственно самая простая компоновка бесшатунного двигателя



Чем он нам интересен. Дело в том, что в обычном ДВС рабочий процесс идёт с одной стороны поршня, если сделать по такому же принципу паровую машину, то её эффективность будет очень низкой, потому то и придумали машину двухстороннего действия. По этому принцыпу работает абсолютное большинство поршневых паровых машин. Обеспечить радочий процесс по обе стороны поршня, при обычном кривошипно- шатунном механизме невозможно, поэтому в паровых машинах применяют крэйцкопфный механизм, его иногда называют кривошипно- ползунным.



Суть вот в чём- поршень жёстко соединён со штоком, и вся эта деталь движется возвратно- поступательно в цилиндре. Шток уплотнён в нижней крышке цилиндра лабиринтным сальиком, который препятсвует утечке пара. На конце штока находится креэйцкопф, или ползун, который движется по направляющим, а в нём закреплена верхняя головка шатуна, как в поршне у ДВС. Остальной кривошипно- шатунный механизм принципиально не отличается. Вроде бы всё ладно и работает хорошо, но есть и недостаток, а именно- большая длина двигателя, ведь из за такого механизма он будет длиннее обычного ДВС на величину хода поршня. А это затрудняет компоновку и увеличивает вес.

У бесшатунного двигателя поршень так же соединён с жёстким штоком, но нет крэйцкопфов, рабочий процесс может быть организован по обе стороны поршня даже для ДВС.

[remix59]

Опасения на счет потухло и бахнуло решаются просто, бахают даже печки, в топке предусматривается взрывной клапан, крышка приличных размеров, подпружиненная и все. В топках ведь нет давления.

Водяной насос конечно привязан механически к колен валу но должен иметь регулировку по производительности, если это кулачок на валу и плунжерный насос, достаточно отодвигать его от кулачка и придвигать, ход плунжера будет меняться и воды будет впрыскиваться больше и меньше, этот привод и будет "газом", или регулятором мощности- оборотов. Заслонки на впуске могут не понадобиться.

При использовании сухого пара в процессе работы поршневая часть двигателя будет сухой, но при останове и остывании влага таки будет иметься во всей паровой системе и будет замерзать при минусовых температурах.

Десять литров дистиллированной воды на длительной стоянке можно и с собой унести, а поршневую как продуть? А еще лучше решить проблему смазки, а проблема там имеется.

Распределение по температуре котла, мне видится достаточно просто, если котел вертикальный, горелка находится внизу, то вода в спиральный испаритель впрыскивается сверху, двигаясь от более холодной зоны топки к более горячей, вниз получаем наиболее плавный нагрев, испарение и перегрев воды и пара. Общепринятый принцип противотока в теплотехнике.

А насчет всяких экзотических видов двигателей, двухходовой поршневой с приводным шатуном на ось колес или фланец моста
самая простая схема. И думаю не стоит усложнять.
Кстаи и идеализировать такой привод то же не следует, пар, это газ, давление будет возрастать, пока на преодолеет силу сцепления колеса, и оно, колесо помчится в букс,(как паровоз при трогании в кино) тут нужны какие то девайсы.

Кстати, в теме о не ступичном приводе колеса забыли про привод ведущих колес паровоза "оглоблей", как она там правильно называется.

[remix59]

Дошло до меня. Момент буксования у паровоза присутствует поскольку пара там не мерено, а в обсуждаемом двигателе количество пара зависит от количества поданной в систему воды, поэтому при срыве колеса в букс, т.е. резкое возрастание скорости вращения, пар будет израсходован и скорость быстро замедлится. Ускорить можно лишь добавив в систему воды педалью "газа".
В общем почти как на ДВС. Мне такой агрегат начинает все больше нравиться.

А интересно, можно где нибудь достать такую действующую модель парового двигателя, чтоб испытать на ней котел и систему регулирования.

[новичок]

добавив в систему воды педалью "газа".

а вот подача воды зависит от оборотов, насос не регулируется и жёстко связан с коленвалом двигателя. Больше обороты - больше подача, а грелка управляется в зависимости от количества поданной воды,

[lunatik-1]

пар будет израсходован и скорость быстро замедлится.

обезвоживание теплоносителя, перегрев?

Ускорить можно лишь добавив в систему воды педалью "газа".

неа, сначала добавив (перенаправив) тепло к испарителю, а затем ввести туда теплоноситель вроде.

Иначе расплавится ведь , или ?

[dil]

По прикидкам получается:
чтобы получить на Треколовском колесе тягу 300 кг, привод прямо на ось кривошипом от цилиндра, давление достаточно 20 атм, ну +/-
Диаметр поршня 100мм, радиус кривошипа 130

[новичок]

Давление пара, которе обеспечивал такой котёл, было порядка 120 атмосфер, при температуре 450 градусов по цельсию. Это сухой пар при закритическом давлении.

А вот уже воду из конденсатра в бак закачивать придётся насосом - сама она через всю машину не дойдёт. Так же как и подавать воду в котёл надо насосом, но тут уже всё давно спроектировано, насос связан с коленчатым валом двигателя и его подача зависит от оборотов вала.

какое давление должен создавать насос если давление в котле 120 атмосфер?

[lunatik-1]

какое давление должен создавать насос если давление в котле 120 атмосфер?

121 атмосфера

Дим, туда любой плунжер подойдёт, в запихивании жидкости под столь низким давлением вообще нет никаких проблем.
Лбые Кархеры с пластиковыми поршнями работают с бОльшими давлениями.