เครื่องยนต์ไอน้ำ 5 ประเภทหลัก - เทคโนโลยี - 2026

แตกต่างกันประเภทเครื่องยนต์ไอน้ำมีการเปลี่ยนแปลงไปมากตลอดประวัติศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องได้รับอนุญาตให้พวกเขาที่จะพัฒนาขึ้นในทางที่น่าทึ่ง

โดยพื้นฐานแล้วเครื่องยนต์ไอน้ำเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่เปลี่ยนพลังงานความร้อนของไอน้ำเป็นพลังงานกล พวกเขาถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มพลังให้กับเครื่องสูบน้ำตู้รถไฟเรือและรถแทรกเตอร์ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่จำเป็นสำหรับการปฏิวัติอุตสาหกรรม ปัจจุบันใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยใช้กังหันไอน้ำ

เครื่องจักรไอน้ำประกอบด้วยหม้อไอน้ำที่ใช้ต้มน้ำและผลิตไอน้ำ ไอน้ำจะขยายตัวและดันลูกสูบหรือกังหันซึ่งการเคลื่อนที่จะทำงานในการหมุนล้อหรือขับเคลื่อนเครื่องจักรอื่น ๆ

รถจักรไอน้ำเครื่องแรกคิดค้นโดย Heron of Alexandria ในศตวรรษที่ 1 และถูกเรียกว่า Eolipila ประกอบด้วยทรงกลมกลวงที่เชื่อมต่อกับหม้อไอน้ำซึ่งมีท่อโค้งสองท่อติดอยู่ ทรงกลมนั้นเต็มไปด้วยน้ำที่ต้มทำให้ไอน้ำถูกขับออกมาทางท่อด้วยความเร็วสูงทำให้ลูกบอลหมุน

แม้ว่า eolipila ไม่ได้มีจุดประสงค์ในทางปฏิบัติ แต่ก็แสดงถึงการนำไอน้ำมาใช้เป็นแหล่งขับเคลื่อนอย่างไม่ต้องสงสัย

นกอีโอลิเปียนของนกกระสา

อย่างไรก็ตามระบบส่วนใหญ่ที่ใช้ไอน้ำสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทคือเครื่องลูกสูบและกังหันไอน้ำ

ประเภทหลักของเครื่องจักรไอน้ำ

1- เครื่องลูกสูบ

เครื่องลูกสูบใช้ไอน้ำแรงดัน ผ่านลูกสูบที่ทำหน้าที่สองชั้นไอน้ำแรงดันจะเข้าสู่แต่ละด้านสลับกันในขณะที่อีกด้านหนึ่งจะถูกปล่อยหรือส่งไปยังคอนเดนเซอร์

พลังงานจะถูกดูดซับโดยแถบเลื่อนที่ปิดผนึกไม่ให้ไอน้ำไหลออกมา ในทางกลับกันก้านนี้จะขับเคลื่อนก้านสูบที่เชื่อมต่อกับข้อเหวี่ยงเพื่อแปลงการเคลื่อนที่แบบลูกสูบเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุน

นอกจากนี้ยังใช้ข้อเหวี่ยงอื่นในการขับเคลื่อนเฟืองวาล์วซึ่งโดยปกติจะใช้กลไกที่ช่วยให้สามารถหมุนกลับได้

เมื่อใช้ลูกสูบคู่หนึ่งคู่การเลื่อนข้อเหวี่ยงจะหักล้างกันด้วยมุม 90 องศา เพื่อให้แน่ใจว่ามอเตอร์จะทำงานตลอดเวลาไม่ว่าข้อเหวี่ยงจะอยู่ในตำแหน่งใดก็ตาม

2- มอเตอร์ขยายหลายตัว

เครื่องจักรไอน้ำอีกประเภทหนึ่งใช้กระบอกสูบที่ทำหน้าที่เดียวหลายตัวซึ่งจะเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและการเคลื่อนที่ไปเรื่อย ๆ ไอน้ำแรงดันสูงจากหม้อไอน้ำถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนลูกสูบตัวแรกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กลง

ในการเคลื่อนที่ขึ้นไอน้ำที่ขยายตัวบางส่วนจะถูกขับเคลื่อนไปยังกระบอกสูบที่สองซึ่งกำลังเริ่มเคลื่อนที่ลง สิ่งนี้ทำให้เกิดการขยายตัวของความดันที่ค่อนข้างสูงที่ปล่อยออกมาในห้องแรก

นอกจากนี้ห้องกลางจะปล่อยไปยังห้องสุดท้ายซึ่งจะถูกปล่อยไปยังคอนเดนเซอร์ การดัดแปลงเครื่องยนต์ประเภทนี้ประกอบด้วยลูกสูบขนาดเล็กสองตัวในห้องสุดท้าย

การพัฒนาเครื่องยนต์ประเภทนี้มีความสำคัญต่อการใช้งานในเรือไอน้ำเนื่องจากคอนเดนเซอร์เมื่อฟื้นกำลังเพียงเล็กน้อยก็จะเปลี่ยนไอน้ำเป็นน้ำเพื่อนำกลับมาใช้ในหม้อไอน้ำอีกครั้ง

เครื่องจักรไอน้ำบนบกสามารถระบายไอน้ำออกไปได้มากและเติมจากอ่างเก็บน้ำจืด แต่ในทะเลไม่สามารถทำได้

ก่อนและระหว่างสงครามโลกครั้งที่สองเครื่องยนต์ขยายถูกใช้ในยานพาหนะทางทะเลที่ไม่จำเป็นต้องวิ่งด้วยความเร็วสูง อย่างไรก็ตามเมื่อต้องการความเร็วมากขึ้นกังหันไอน้ำก็ถูกแทนที่ด้วย

3- Uniflow หรือมอเตอร์ไหลสม่ำเสมอ

เครื่องลูกสูบอีกประเภทหนึ่งคือมอเตอร์ไหลแบบยูนิโฟลว์หรือสม่ำเสมอ เครื่องยนต์ประเภทนี้ใช้ไอน้ำที่ไหลไปในทิศทางเดียวในแต่ละครึ่งของกระบอกสูบเท่านั้น

ประสิทธิภาพเชิงความร้อนทำได้โดยมีการไล่ระดับอุณหภูมิทั่วกระบอกสูบ ไอน้ำจะเข้าสู่ปลายร้อนของกระบอกสูบเสมอและออกทางช่องตรงกลางของเครื่องทำความเย็น

ส่งผลให้ความร้อนและความเย็นของผนังกระบอกสูบลดลง

ในเครื่องยนต์ยูนิโฟลว์ทางเข้าของไอน้ำมักจะถูกควบคุมโดยวาล์วก้านสูบ (ซึ่งทำงานคล้ายกับที่ใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน) ที่ทำงานโดยเพลาลูกเบี้ยว

วาล์วทางเข้าเปิดเพื่อรับไอน้ำเมื่อถึงปริมาตรการขยายตัวต่ำสุดเมื่อเริ่มต้น

ในช่วงเวลาหนึ่งระหว่างการหมุนของข้อเหวี่ยงไอน้ำจะเข้ามาและทางเข้าของฝาปิดจะปิดลงทำให้ไอน้ำขยายตัวอย่างต่อเนื่องทำให้ลูกสูบทำงาน

ในตอนท้ายของจังหวะลูกสูบจะค้นพบวงแหวนของรูไอเสียรอบ ๆ ศูนย์กลางของกระบอกสูบ

รูเหล่านี้เชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์ทำให้ความดันในห้องลดลงทำให้เกิดการคลายตัวอย่างรวดเร็ว การหมุนอย่างต่อเนื่องของข้อเหวี่ยงคือสิ่งที่ทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่

4- กังหันไอน้ำ

กังหันไอน้ำพลังสูงใช้ชุดจานหมุนที่มีใบพัดชนิดหนึ่งอยู่ที่ขอบด้านนอก แผ่นดิสก์หรือโรเตอร์ที่เคลื่อนย้ายได้เหล่านี้จะสลับกับวงแหวนหรือสเตเตอร์ที่อยู่กับที่ซึ่งติดอยู่กับโครงสร้างกังหันเพื่อเปลี่ยนทิศทางการไหลของไอน้ำ

เนื่องจากการทำงานมีความเร็วสูงโดยปกติกังหันดังกล่าวจะเชื่อมต่อกับเฟืองทดเพื่อขับเคลื่อนกลไกอื่นเช่นใบพัดของเรือ

กังหันไอน้ำมีความทนทานและต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่าเครื่องลูกสูบ นอกจากนี้ยังสร้างแรงหมุนที่นุ่มนวลขึ้นบนเพลาส่งออกซึ่งก่อให้เกิดความต้องการในการบำรุงรักษาต่ำและสึกหรอน้อยลง

การใช้กังหันไอน้ำเป็นหลักในสถานีผลิตไฟฟ้าซึ่งการทำงานด้วยความเร็วสูงถือเป็นข้อได้เปรียบและปริมาณสัมพัทธ์ไม่ใช่ข้อเสีย

นอกจากนี้ยังใช้ในงานทางทะเลขับเคลื่อนเรือขนาดใหญ่และเรือดำน้ำ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แทบทุกแห่งผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการให้ความร้อนแก่น้ำและป้อนกังหันไอน้ำ

5- เครื่องยนต์ขับเคลื่อน

มีเครื่องยนต์ขับเคลื่อนใต้น้ำที่ใช้ไอน้ำแรงดันสูงเพื่อดึงน้ำผ่านไอดีที่ด้านหน้าและขับออกด้วยความเร็วสูงที่ด้านหลัง

เมื่อไอน้ำควบแน่นบนน้ำจะสร้างคลื่นกระแทกที่ไล่น้ำออกจากด้านหลัง

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เครื่องยนต์จะดึงอากาศเข้ามาทางช่องระบายอากาศด้านหน้าเครื่องพ่นไอน้ำซึ่งจะสร้างฟองอากาศและเปลี่ยนวิธีที่ไอน้ำผสมกับน้ำ

อ้างอิง

1. Marshall Brain (2017). "เครื่องยนต์ไอน้ำทำงานอย่างไร" สืบค้นเมื่อ 14 มิถุนายน 2017 ที่ science.howstuffworks.com.
2. สารานุกรมโลกใหม่ (2558). “ เครื่องจักรไอน้ำ”. สืบค้นเมื่อวันที่ 14 มิถุนายน 2017 ที่ newworldencyclopedia.org.
3. เด็ก SOS (2551-2552) “ เครื่องจักรไอน้ำ”. สืบค้นเมื่อ 14 มิถุนายน 2560 ที่ cs.mcgill.ca.
4. วูดฟอร์ดคริส (2017) "เครื่องยนต์ไอน้ำ". สืบค้นเมื่อวันที่ 14 มิถุนายน 2017 ที่ explainthatstuff.com.