Понятие о рабочем процессе в цилиндре паровой машины

Паровая машина является тепловым двигателем, преобразующим тепловую энергию пара в механическую энергию движения.

Процесс работы паровой машины основан на способности к расширению водяного пара, образующегося в закрытом сосуде- в результате нагрева воды Основной тепловой процесс в паровой машине происходит в ее цилиндрах, в которых размещены поршни, разделяющие каждый цилиндр на две рабочие полости.

Понять сущность происходящего в цилиндре процесса лучше всего, рассматривая индикаторную диаграмму. Индикаторные диаграммы снимаются специальным устройством (индикатором) с каждой полости цилиндра и графически отображают давление пара в цилиндре, а следовательно, и усилие на поршень и положение поршня в цилиндре Таким образом площадь индикаторной диаграммы выражает в определенном масштабе работу, произведенную паром за один ход поршня.

На рис. 32 показана индикаторная диаграмма теоретического, идеального процесса, происходящего в цилиндре Линия ГА соответствует пуску пара в цилиндр и установлению в нем полного рабочего давления. Линия АБ соответствует продолжительности хода поршня, в течение которого в цилиндр поступал свежий пар, при этом в точке Б отражается момент прекращения подачи пара. Кривая БВ - это линия расширения поданного в цилиндр пара без его пополнения, поршень продолжает двигаться под действием расширяющегося пара, давление которого постепенно снижается. Точка В показывает момент полного израсходования энергии пара и остановки поршня Наконец, линия ВГ соответствует удалению отработанного пара под действием внешних сил (маховика или других цилиндров).

На рис 33 показана индикаторная диаграмма реального процесса, при этом для наглядности она нанесена на индикаторную диаграмму идеального процесса. Вся заштрихованная часть диаграммы идеального процесса отображает неизбежные тепловые потери, а следовательно, и потери работы. Такими потерями являются потери пара на заполнение вредных пространств цилиндра, потери на конденсацию, на обогрев стенок цилиндра и внешнее излучение, на преодоление сопротивления при проходе по каналам и через золотник и т. д. В силу ограниченности длины

цилиндра правая часть от линии МР просто отпадает, так как пар выпускается наружу с не полностью использованной энергией.

Если в теоретическом процессе предполагалось, что фазы процесса сменялись мгновенно и на диаграмме точки Л А, Б и В характеризовались явно выраженными углами, то в реальном процессе резких переходов не может быть и на диаграмме реального процесса все углы получают скруг-ления. Кроме того, учитывая, что на проход пара как при впуске, так и при выпуске через каналы требуется время, то практически моменты впуска свежего пара, отсечки и выпуска преднамеренно смещают.

Таким образом в индикаторной диаграмме реального процесса следует различать следующие дополнительные характерные точки:

точка г - предварение впуска; точка а - максимальное давление; точка б - отсечка пара; точка ч - предварение выпуска и точка д - отсечка выпуска. Отношение отрезка пути п поршня, на протяжении которого подается свежий пар ко всему ходу поршня, носит название степени наполнения. Естественно, чем это отношение больше, тем большую мощность может развить машина, но с увеличением степени наполнения повышается расход пара и снижается ее экономичность, практически степень наполнения для крановых паровых машин бывает около 0,5.

Снятие индикаторных диаграмм и их анализ помогает проверять правильность регулировки парораспределения, выявлять многие ненормальности в работе машины.

Рис 33 Индикаторная диаграмма реального процесса работы паровой машины

Техническое освидетельствование котлов | Грузоподъемные краны на железнодорожном ходу | Устройство паровых машин грузоподъемных кранов