Parní stroj: Porovnání verzí

← Přejít na předchozí porovnání Přejít na další porovnání →

Smazaný obsah Přidaný obsah

V textu

Verze z 10. 4. 2015, 16:37

Parní stroj je pístový tepelný stroj, přeměňující tepelnou energii vodní páry na energii mechanickou, nejčastěji rotační pohyb.

Historie parního stroje

První mechanický stroj poháněný parou sestrojil Hérón Alexandrijský v 1. století našeho letopočtu. Považoval jej ale jen za hračku a na praktické využití nedošlo. Dnes je vynález parního stroje obvykle připisován Jamesi Wattovi, který ho vynalezl v roce 1765. Ve skutečnosti Watt „pouze“ významně zdokonalil stroje Thomase Saveryho a Thomase Newcomena. Jednalo se o stroje na principu kondenzace syté páry ve válci a využití síly vyvolané podtlakem k čerpání vody.

V případě atmosferického parního stroje Thomase Newcomena ^[1] byl prostor pod pístem naplněn párou o normálním tlaku. Pomocí studené vody, která byla vstřikována pod píst, došlo ke kondenzaci páry a vzniku podtlaku. Píst byl tlačen atmosferickým tlakem a prostřednictvím táhla, které s ním bylo pevně spojeno, prováděl práci kývavým pohybem nahoru a dolů jako zahradní pumpa. V letech 1722 - 1724 postavil Newcomenův atmosferický parní stroj ang. mechanik Issak Potter v Nové Bani na Slovensku. V r. 1736 získal Jonathan Hull či Hulls první patent na kolesovou loď poháněnou Newcomenovým atmosferickým parním strojem.

Prvním Wattovým zlepšením bylo oddělení kondenzace do zvláštního prostoru mimo válec. Díky tomu se stěny válce neochlazovaly a zvýšila se účinnost stroje. Později jej napadlo pohánět stroj párou o vyšším než atmosférickém tlaku. V průběhu druhé poloviny 18. století si pak Watt nechal patentovat řadu vynálezů, které byly dále využity po celou éru parních strojů. Jmenujme například dvojčinný parní stroj, převod posuvného pohybu pístu na otáčivý, nebo Wattův odstředivý regulátor.

V 19. století se parní stroj stal nejvýznamnějším zdrojem energie jak v průmyslu, tak v dopravě. Proto se tomuto století také říká století páry. Dopravě kralovaly vlaky tažené parními lokomotivami, vody brázdily parníky, průmyslové podniky měly stroje poháněné transmisemi od centrálního parního stroje, na polích se objevily parní oračky, parní mlátičky a parní lokomobily. Povrch silnic pak upravovaly parní válcovačky resp. parní válce.

Ve 20. století význam parního stroje postupně upadá. Z dopravy byl vytlačen spalovacím motorem a z průmyslu elektrickými stroji a parní turbínou. Nejdéle sloužily těžní parní stroje, které v některých dolech vydržely až do devadesátých let 20. století (viz Muzeum Krásno). V současnosti je možné se s provozem parních strojů setkat především u nostalgických jízd parních lokomotiv.

V průmyslu se také používaly speciální stroje podobné či konstrukčně příbuzné parnímu stroji. Byla v nich využívána přímočará hnací síla přenášená na pracovní nástroj z pístu jednoduchého parního stroje. Jednalo se o parní kladiva, parní buchary či parní lisy a podobná strojní zařízení. Dnes jsou nahrazena jinými technickými principy či jinými technologickými postupy. Na letadlových lodích se dodnes využívá parní katapult, což je vlastně speciální parní stroj s několika desítkami metrů dlouhým válcem.

Účinnost

Proti současným tepelným strojům má parní stroj nízkou účinnost přeměny energie (maximálně 30 %). Spolu s kotlem, který má tepelnou účinnost okolo 50 % je výsledná účinnost (podle typu stroje a kotle) mezi 5 % – 15 %. To je proti spalovacím motorům s běžně dosahovanou účinností okolo 35 % nedostačující. Tam, kde je dostatek levného uhlí, se ale může ekonomicky užívat i dnes - proti jiným typům strojů se vyznačuje vysokou spolehlivostí a schopností práce v mnoha pracovních režimech (různé otáčky i výkony, snadná reverzace). Nespornou výhodou parního stroje je, že mu nevadí přetížení, a nedojde k jeho poškození, ani když se přetížením zcela zastaví.

Popis práce

Pára z kotle je přes regulátor vedena do ústrojí vnitřního rozvodu (nejčastěji šoupátkové komory) a odtud je rozdělována do válce. Tam svým tlakem způsobuje pohyb pístu. Použitá pára je opět přes šoupátkovou komoru vypouštěna ven. Posuvný pohyb pístu je přes pístní tyč, křižák a ojnici přenášen na kliku, která posuvný pohyb převádí na otáčivý (rotační).

Část výkonu stroje je odebírána ústrojím vnějšího rozvodu, které řídí nucený pohyb částí vnitřního rozvodu (šoupátka, řidčeji ventilů), usnadňuje rozběh stroje, umožňuje nastavit stupeň plnění válce a také změnu směru otáčení (reverzaci), je-li požadována.

Animované schéma práce stroje je v článku Lokomotivní parní stroj.

Reverzace

Reverzace chodu parního stroje se provádí za klidu stroje přestavením rozvodu. Stroj se znovu rozběhne tak, že pára je přiváděna na stranu pístu, odkud byla předtím vytlačována, a naopak.

Animované schéma reverzace stroje je v hesle Lokomotivní parní stroj.

pV diagram

pV diagram popisuje práci tepelného stroje v průběhu jednoho pracovního cyklu (vizte také Carnotův cyklus). Skutečný tvar tohoto diagramu, malovaný speciálním přístrojem, se nazývá indikátorový diagram.

Plnotlaké a expanzní stroje

Pokud je pára přiváděna do válce po celou dobu pohybu pístu, mluvíme o plnotlakém parním stroji. Takové byly především první parní stroje. Pokud je pára vpouštěna jen po část pohybu pístu, mluvíme o expanzních strojích. Poměr mezi celkovým objemem válce a objemem v okamžiku uzavření přívodu páry se nazývá plněním. Obvyklá plnění se pohybují mezi 100 % (plnotlaké stroje) a zhruba 10 – 20 %. Využití expanze páry umožnilo několikanásobně zvýšit účinnost parního stroje. Dalším vývojovým stádiem pak bylo využití několikanásobné expanze ve sdružených parních strojích

Využití parního stroje

Reference

↑ "The World Inventions in Dates" František Jílek, Josef Kuba, Jaroslava Jílková, Nár. tech. muzeum, 1979

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu parní stroj na Wikimedia Commons
Encyklopedické heslo Parní stroj v Ottově slovníku naučném ve Wikizdrojích
Animace a obrázky

[1] "The World Inventions in Dates" František Jílek, Josef Kuba, Jaroslava Jílková, Nár. tech. muzeum, 1979

[1]

@@ Řádek 6: / Řádek 6: @@
 == Historie parního stroje ==
-První mechanický stroj poháněný parou sestrojil [[Hérón Alexandrijský]] v [[1. století]] našeho letopočtu. Považoval jej ale jen za hračku a na praktické využití nedošlo. Dnes je vynález parního stroje obvykle připisován [[James Watt|Jamesi Wattovi]], který ho vynalezl v roce [[1765]]. Ve skutečnosti Watt „pouze“ významně zdokonalil a udělal stroje [[Thomas Savery|Thomase Saveryho]] a [[Thomas Newcomen|Thomase Newcomena]]. Jednalo se o stroje na principu [[kapalnění|kondenzace]] syté páry ve válci a využití síly vyvolané podtlakem k čerpání vody.
+První mechanický stroj poháněný parou sestrojil [[Hérón Alexandrijský]] v [[1. století]] našeho letopočtu. Považoval jej ale jen za hračku a na praktické využití nedošlo. Dnes je vynález parního stroje obvykle připisován [[James Watt|Jamesi Wattovi]], který ho vynalezl v roce [[1765]]. Ve skutečnosti Watt „pouze“ významně zdokonalil stroje [[Thomas Savery|Thomase Saveryho]] a [[Thomas Newcomen|Thomase Newcomena]]. Jednalo se o stroje na principu [[kapalnění|kondenzace]] syté páry ve válci a využití síly vyvolané podtlakem k čerpání vody.
 V případě [[Atmosferický parní stroj|atmosferického parního stroje]] Thomase Newcomena <ref>"The World Inventions in Dates" František Jílek, Josef Kuba, Jaroslava Jílková, Nár. tech. muzeum, 1979</ref> byl prostor pod pístem naplněn párou o normálním tlaku. Pomocí studené vody, která byla vstřikována pod píst, došlo ke kondenzaci páry a vzniku podtlaku. Píst byl tlačen atmosferickým tlakem a prostřednictvím táhla, které s ním bylo pevně spojeno, prováděl práci kývavým pohybem nahoru a dolů jako zahradní pumpa. V letech 1722 - 1724 postavil Newcomenův atmosferický parní stroj ang. mechanik Issak Potter v Nové Bani na Slovensku. V r. 1736 získal [[Jonathan Hull]] či Hulls první patent na kolesovou loď poháněnou Newcomenovým atmosferickým parním strojem.