el del el del motor de vapor del término puede también referir a una locomotora de vapor entera del ferrocarril . Un motor de vapor del es un motor de calor externo de la combustión que hace uso de la energía del calor que existe en el vapor, convirtiéndolo al trabajo mecánico .

Los motores de vapor fueron utilizados como el motor en camiones del vapor de los motores de tracción de las naves del vapor de las locomotoras de las estaciones de bombeo y otros vehículos de camino. Eran esenciales para la Revolución industrial y vieron uso comercial extenso el conducir de la maquinaria en fábricas y molinos, aunque la mayoría hayan sido reemplazadas desde entonces por los motores y los motores eléctricos de la combustión interna

Las turbinas de vapor técnico un tipo de motor de vapor, son todavía ampliamente utilizadas para generar la electricidad . El cerca de 86% de toda la energía eléctrica en el mundo se genera por medio de las turbinas de vapor.

Un motor de vapor requiere una caldera calentar el agua en el vapor. La extensión del vapor ejerce la fuerza sobre un pistón o una lámina de turbina, cuyo movimiento se puede enjaezar para el trabajo de ruedas el torneado o de conducir la otra maquinaria. Una de las ventajas del motor de vapor es que cualquier fuente de calor se puede utilizar para levantar el vapor en la caldera; pero el más común es un fuego aprovisionado de combustible por la madera, el carbón o el aceite .

Invención y desarrollo

El dispositivo vapor-accionado primero registrado, el eolipila, fue descrito por el héroe de Alexandría (garza) en el 1r Egipto romano del siglo, en su seu Pneumatica de Spiritalia del del manuscrito. El vapor expulsado tangencial de inyectores hizo una bola girada girar; esto sugiere que la conversión de la presión del vapor en el movimiento mecánico fuera sabida en Egipto romano en el 1r siglo, el dispositivo fue utilizada para un cierto trabajo simple, tal como puertas del templo de la abertura, pero no vio ninguna otra aplicacion importante.

Una turbina de vapor más práctica fue inventada mucho más adelante por el al-Dinar de Taqi, un filósofo árabe, el astrónomo, y el ingeniero en el otomano Egipto del siglo XVI, que expuso un método para girar una escupida por medio de un jet del vapor que jugaba en las paletas rotatorias alrededor de la periferia de una rueda. Una máquina similar es demostrada por el Juan Branca, ingeniero italiano, en 1629 para dar vuelta a un dispositivo cilíndrico de la fuga que alternativamente levantó y dejó caída a los pares de majas que trabajaban en morteros. El flujo del vapor de estas turbinas de vapor tempranas sin embargo, no fue concentrado y mucha de su energía fue disipada en todas las direcciones y habría llevado a una considerable pérdida de energía y generalmente se llama " mills".

El desarrollo comercial del motor de vapor, sin embargo, requirió un clima económico en el cual los reveladores de motores podrían beneficiarse por sus creaciones. Las civilizaciones medievales y del renacimiento clásicas, y posteriores no proporcionaron ningún tal clima. Incluso durante tarde como el siglo XVII, los motores de vapor fueron creados como curiosidades únicas. La primera máquina fue creada por el español Jerónimo Ayánz de Beaumont, una patente del inventor que influenció Savery. La dificultad en el estallido de esta situación es juicio evidente por las dificultades encontradas por el el marqués de Worcester y más adelante por su viuda en la adquisición de la inversión financiera en el uso práctico de sus ideas para la explotación de la energía de vapor. En 1663, él publicó los diseños para, e instaló un dispositivo vapor-accionado para levantar el agua en la pared de la gran torre en el castillo del raglán (los surcos en la pared donde el motor fue instalado debían todavía ser considerados en el siglo XIX). Sin embargo, nadie fue preparada para arriesgar el dinero en este nuevo concepto revolucionario, y sin los soportes la máquina seguía siendo subdesarrollada.

Uno de Denis Papin ' centros de s del interés consistía en crear de un vacío en un cilindro cerrado y en París en el mediados de 1670s él colaboró con el físico holandés, Huygens' que trabajaba en un motor que expulsó el aire de un cilindro estallando la pólvora dentro de él. Realizar el estado incompleto del vacío presentó por este medios y en la mudanza a Inglaterra en 1680, Papin ideó una versión del mismo cilindro que obtuvo un vacío más completo del agua hirvienda y después de permitir que el vapor condense; de esta manera él podía levantar pesos atando el extremo del pistón a una cuerda que pasaba sobre una polea. Como un modelo de la demostración que el sistema trabajó, pero para repetir el proceso el aparato entero tuvo que ser desmontado y ser vuelto a montar. Papin vio rápidamente que eso hacer un ciclo automático el vapor tendría que ser generada por separado en una caldera; sin embargo como él no tomó el proyecto más lejos todo podemos decir somos que él inventó el motor de vapor de intercambio conceptual y pavimentó así la manera al motor de Newcomen. Papin también diseñó un barco de paleta conducido por un jet que jugaba en una molino-rueda en una combinación de conceptos del dinar y de Savery del al de Taqi y; también le acreditan con un número de dispositivos significativos tales como la válvula de seguridad .

Motores industriales tempranos

No se aplicó ningunos de los progresos precedentes prácticamente como medio para la empresa de ninguna tarea útil temprana. Otro motor de vapor industrial temprano era el " fuego-engine", diseñado por el Thomas Savery en 1698. Esto era una bomba de vapor pistonless, y al parecer no muy eficiente. Era así Thomas Newcomen y su " atmosférico-engine" de 1712 que demostró el primer motor industrial práctico para el cual podría haber una demanda comercial. Newcomen aparece haber basado su desarrollo en la descripción de Papin de experimentos tempranos en la sociedad real a quien él tenía muy probablemente acceso con conocido con un miembro de la sociedad, Roberto Hooke que sí mismo había trabajado con Papin.

Los primeros usos industriales del motor de Newcomen consistían en el bombeo del agua de pozos de extracción profundos. En bombas del pozo de extracción una viga de intercambio fue conectada con una barra del funcionamiento que descendió el eje a un compartimiento de la bomba. Las oscilaciones de la barra del funcionamiento fueron transferidas a un pistón de bomba que movió el agua a la tapa del eje. Las válvulas de los motores tempranos de Newcomen fueron abiertas y cerradas manualmente por un asistente. Una mejora temprana era la automatización de la operación de válvulas derivando el movimiento de el del motor sí mismo (la leyenda lo tiene que éste era primer hecho en 1713 por un muchacho, alfarero de Humphrey, encargado de abrir las válvulas; cuando él creció aburrido y quiso jugar con los otros niños que él fijó cuerdas para automatizar el proceso.), no obstante antes de 1715 esto había sido alcanzada ya por un sistema de la fuga activado por una viga vertical del enchufe del suspendida de la viga del motor.

El Humphrey Gainsborough produjo un modelo que condensaba el motor de vapor de en los 1760s, que él demostró al Richard Lovell Edgeworth, un miembro de la sociedad lunar . En el vatio 1769 de James, otro miembro de la sociedad lunar, patentó las primeras mejoras significativas al tipo motor de Newcomen del vacío que la hizo mucho más económica en combustible. El salto del vatio era separar la fase de condensación del motor del vacío en un compartimiento separado, mientras que guardaba el pistón y el cilindro en la temperatura del vapor. Gainsborough creyó que el vatio había utilizado sus ideas para la invención, pero no hay prueba de esto. Trevithick construyó los motores de efecto simple de alta presión industriales acertados conocidos como motores de Cornualles sin embargo, con la presión creciente vino mucho peligro pues los motores y las calderas eran probables ahora fallar mecánicamente por hacia fuera una explosión violenta, y había muchos desastres tempranos. El refinamiento más importante al motor de alta presión a este punto era la válvula de seguridad, que libra la superpresión. La operación confiable y segura vino solamente con mucha de experiencia y de codificación de la construcción, del funcionamiento, y de los procedimientos de mantenimiento.

El Nicolás-José Cugnot demostró el primer vehículo automotor funcional del vapor, su " fardier" (carro del vapor), en 1769. Discutible, éste era el primer automóvil . Mientras que no generalmente es acertado como dispositivo del transporte, el tractor automotor del vapor probó muy útil como fuente de energía móvil del uno mismo para conducir la otra maquinaria de granja tal como trilladoras de grano o las prensas del heno en 1788, un barco de vapor construyeron por Juan Fitch funcionado en servicio comercial regular a lo largo del río de Delaware entre PA y Burlington NJ, el llevar de Philadelphia tanto como 30 pasajeros. Este barco podía hacer típicamente 7 a 8 kilómetros por hora, y viajó más que durante su longitud del servicio corta. El barco de vapor de Fitch no era un éxito comercial, pues esta ruta del recorrido fue cubierta adecuado por los caminos relativamente buenos del carro. En el 1802 Guillermo Symington construyó un barco de vapor práctico, y en el 1807 Robert Fulton utilizó el motor de vapor del vatio para accionar el primer barco de vapor comercialmente acertado . El el el 21 de febrero, el 1804 en las industrias siderúrgicas de Penydarren en el Merthyr Tydfil en el del sur País de Gales, el motor de vapor ferroviario del primer automotor o locomotora de vapor, construida por Richard Trevithick, fue demostrado.

Motores de intercambio

Los motores de intercambio utilizan la acción del vapor para mover un pistón en un compartimiento sellado o un cilindro. La acción de intercambio del pistón se puede traducir vía un acoplamiento mecánico al movimiento linear, generalmente para las bombas de trabajo del agua o de aire, o bien al movimiento rotatorio para conducir la rueda volante de un motor inmóvil, o bien de las ruedas de un vehículo.

Motores del vacío

Motores de vapor tempranos, o " " de los coches de bomberos; como estaban al principio llamado por ejemplo " atmospheric" y " del vatio; condensing" los motores, trabajados en el principio del vacío y se conocen así como motores del vacío del . Aunque patente de Savery 1698 del 2 de julio demandado, además de " el aumento del water", la capacidad al " ocasionar… el movimiento a todas las clases de molino-works" no hay evidencia que fueron utilizadas para cualquier propósito con excepción del bombeo.

Habían sido repetidos y derrochadores el enfriamiento y el recalentamiento del cilindro de funcionamiento eran una fuente de ineficacia, no obstante estos motores permitieron el bombeo de mayores volúmenes de agua y/o de mayores profundidades que hasta ahora posible. La versión de del vatio de este motor según lo convertida y puesta 1774 hacia adelante en sociedad con el Matthew Boulton, fue significada para mejorar eficacia con uso de un compartimiento de condensación separado sumergido en un baño de la agua fría, conectado con el cilindro de funcionamiento por una pipa y controlado por una válvula. Una pequeña bomba de vacío conectó con el lado de la bomba de la viga retiró el condensado caliente y entregada le al caliente bien, al mismo tiempo ayudando a crear el vacío y a dibujar el condensado del cilindro. El pozo caliente era también una fuente de agua precalentada para la caldera. Otro cambio radical era cerrarse de la tapa del cilindro e introducir el vapor de presión baja sobre las chaquetas del vapor del pistón y del interior que mantuvieron constante de la temperatura del cilindro. En el movimiento de vuelta ascendente, el vapor en tapa fue transferido a través de una pipa al superficie inferior del pistón que se condensará para el movimiento hacia abajo. Así el motor era así no más " atmospheric", el movimiento de energía dependiendo del diferencial entre el vapor de baja presión y el vacío parcial. El lacre del pistón en un motor de Newcomen fue alcanzado manteniendo una pequeña cantidad de agua en su lado superior. Esto era no más posible en el motor del vatio debido a la presencia del vapor; tan el aislamiento del pistón y de su lubricación fue obtenido usando una mezcla de sebo y de aceite. La barra de pistón también pasó a través de una glándula en la cubierta superior del cilindro sellada de una manera similar.

Limpiar los motores con la aspiradora, aunque en el general limitado en su eficacia, eran por lo menos relativamente seguro, uso del vapor de presión muy baja que es preferible debido al estado primitivo de la tecnología de la caldera del siglo XVIII. La energía fue limitada por la presión baja, la dislocación del and&mdash de las tarifas del cilindro, de la combustión y de evaporación; donde present— capacidad del condensador. La eficacia teórica máxima fue limitada por el diferencial de la temperatura relativamente baja de cualquier lado del pistón; esto significó eso para que un motor del vacío proporcione una cantidad de energía usable, los primeros motores de la producción industrial tuvieron que ser muy grandes, y eran así costosos construir e instalación.

Requirieron a Richard 1811 Trevithick poner al día un motor de bombeo del vatio para adaptarlo a una de sus calderas de Cornualles del nuevo . Cocer la presión al vapor sobre el pistón fue aumentado eventual alcanzando 40 PSI (2.8 barras) y ahora proporcionó mucha de la energía para el movimiento hacia abajo; al mismo tiempo la condensación fue mejorada. Esta eficacia considerablemente levantada y fomenta los motores de bombeo en el sistema de Cornualles (sabido a menudo como los motores de Cornualles eran nuevos construido a través del siglo XIX, motores más viejos del vatio que son puestos al día para conformar. Muchos de estos motores fueron suministrados por todo el mundo y dieron servicio confiable y eficiente sobre un grande muchos años con la consumición grandemente reducida del carbón. Algunos de ellos eran muy grandes y el tipo continuo para ser construido hasta los 1890' S.

Motores de alta presión

En un motor de alta presión del, el vapor de se levanta en una caldera a una alta presión y a una temperatura, entonces se admite a un compartimiento de trabajo adonde se amplía y actúa sobre un pistón. En " Quot de Cornualles de los motores ; la presión y el vacío del vapor se aplican al pistón simultáneamente. Mientras que la presión se aplica a la tapa del pistón, el vapor del ciclo anterior se condensa para proporcionar un vacío debajo del pistón. En el extremo del movimiento la válvula del equilibrio se abre para permitir que el vapor sobre el pistón sea transferido a la parte más inferior del cilindro mientras que el pistón es levantado por el peso del extremo de la bomba de la viga. El pistón por lo tanto intercambia, como en el motor del vacío.

La importancia de levantar el vapor bajo presión (de un punto de vista termodinámico ) es que logra una temperatura más alta. Así, cualquier motor usar tal vapor funciona en un diferencial más alto de la temperatura que posible con un motor del vacío de la presión baja. Después de desplazar el motor del vacío, el motor de alta presión se convirtió en la base para el desarrollo adicional de intercambiar tecnología del vapor.

El vapor también tiene la ventaja que los motores pueden ser mucho más pequeños para una gama de energía dada, y así menos costoso de alta presión. Hay también la ventaja que los motores de vapor entonces podrían ser desarrollados que eran bastante pequeños y bastante de gran alcance propulsarse mientras que hacían el trabajo útil. Consecuentemente, la energía de vapor para el transporte se convirtió en un sentido práctico, especialmente las locomotoras de vapor y las naves, que revolucionaron negocios del cargo, recorrido, estrategia militar, y esencialmente cada aspecto de la sociedad en ese entonces.

Motor doble

El avance principal siguiente en los motores de vapor de alta presión era hacerles el doble. En el motor de alta presión de efecto simple arriba, el cilindro es vertical y las vueltas del pistón al start— o bottom— del movimiento por el ímpetu de la rueda volante (no demostrada).

En el motor doble, el vapor se admite alternativamente a cada lado del pistón mientras que el otro está agotando. Esto requiere puertos de la entrada y de extractor en cualquier extremo del cilindro (véase el motor animated de la extensión abajo) con el flujo del vapor que es controlado por las válvulas. Este sistema aumenta la velocidad y la suavidad de la reciprocación y permite que el cilindro sea montado horizontalmente o en ángulo.

La energía es transmitida del pistón por un rod&mdash de desplazamiento; sellado al cilindro para prevenir el escape del steam— cuál alternadamente conduce una biela vía una cruceta de desplazamiento ). Esto conjuntamente con la biela convierte el movimiento de intercambio al movimiento rotatorio. La entrada y las válvulas de escape tienen su movimiento de intercambio derivado del movimiento rotatorio por un montado manivela adicional excéntrico ( es decir excéntrico) del eje impulsor. El engranaje de la válvula puede incluir un mecanismo de inversión para permitir la revocación del movimiento rotatorio.

Un motor de pistón doble proporciona tanta energía como un motor de efecto simple más costoso de 2 pistones, y también permite el uso de una rueda volante mucho más pequeña que qué sería requerida por un motor de efecto simple del uno-pistón. Ambas consideraciones hicieron el motor de pistón doble más pequeño y menos costoso para una gama de energía dada.

La mayoría de los motores de vapor de intercambio ahora utilizan esta tecnología, ejemplos notables incluyendo las locomotoras de vapor y motores marinas. Cuando un par (o más) de cilindros temporarios dobles, por ejemplo en una locomotora de vapor, está conectado con un eje de transmisión común su organización de la manivela es compensada por un ángulo de el 90°. Esto se llama que cuartea y se asegura de que el motor comenzará siempre, no importa qué la posición la manivela es adentro.

Algunos motores marinas han utilizado solamente un solo cilindro doble, conduciendo las ruedas de paletas en cada lado. Al cerrar tal motor era importante que el pistón esté lejos de cualquier gama extrema de su recorrido de modo que pudiera ser recomenzado fácilmente (pues no había un segundo cuarteó el pistón para facilitar esto).

Distribución del vapor

la mayoría de los motores de pistón de intercambio el vapor invierten su dirección del flujo en cada movimiento (contracorriente), entrando y agotando del cilindro por el mismo puerto. El ciclo completo del motor ocupa una rotación de la manivela y de dos movimientos del pistón; el ciclo también abarca cuatro acontecimientos del - admisión, extensión, extractor, compresión . Estos acontecimientos son controlados por las válvulas que trabajan a menudo dentro de un pecho de vapor del adyacente al cilindro; las válvulas distribuyen el vapor abriendo y cerrando los puertos vapor que comunican con los fines del cilindro y son conducidas por el engranaje de la válvula, cuyo hay muchos tipos. Los engranajes más simples de la válvula dan acontecimientos de la longitud fija durante el ciclo del motor y hacen a menudo que el motor gira en solamente una dirección. La mayoría sin embargo tienen un mecanismo de inversión que pueda proporcionar además los medios para ahorrar el vapor mientras que la velocidad y el ímpetu son ganados por gradualmente el " disminución del " del atajo ; o algo, acortando el acontecimiento de la admisión; esto alternadamente alarga proporcionalmente el período de la extensión. Sin embargo, como uno y la misma válvula controla generalmente flujos del vapor, un atajo corto en la admisión afecta al contrario a los períodos del extractor y de la compresión que se deben ideal siempre mantener bastante constantes; si el acontecimiento del extractor es demasiado breve, la totalidad del vapor de escape no puede evacuar el cilindro, estrangulándolo y dando la compresión excesiva (" del ; back" del retroceso; ). En el 1840s y el 50s había tentativas de superar este problema por medio de los varios engranajes de la válvula de la patente con las válvulas de atajo variables separadas que montaban en la parte posterior de la válvula de diapositiva principal; estes 3ultimo habían fijado generalmente o atajo limitado. La disposición combinada dio una aproximación justa de los acontecimientos ideales, a expensas de la fricción y del desgaste crecientes, y el mecanismo tendido para ser complicado. La solución de compromiso generalmente desde que ha sido proporcionar el regazo del alargando las superficies del frotamiento de la válvula a fin de traslapar el puerto en el lado de la admisión, con el efecto que el lado del extractor sigue siendo abierto por un período más largo después de que haya ocurrido el atajo en el lado de la admisión. Este expediente desde entonces se ha considerado satisfactorio para la mayoría de los propósitos y hace generalmente posible el uso más simple Stephenson, de la alegría y de los movimientos de Walschaerts . Más adelante, los engranajes de la válvula de válvula de disco con movimiento vertical tenían admisión separada y las válvulas de escape conducidas por las levas perfilaron para dar acontecimientos ideales; sin embargo la mayor parte de estos engranajes nunca tuvieron éxito en la sustitución de los engranajes convencionales debido a las otras ediciones incluyendo salida y mecanismos más delicados.

Compresión

Antes de extractor la fase es absolutamente completa, el lado del extractor de la válvula se cierra, cerrando una porción del vapor de escape dentro del cilindro. Esto determina la fase de la compresión donde un amortiguador del vapor se forma contra el cual el pistón trabaja mientras que su velocidad está disminuyendo rápido; por otra parte evita el choque de la presión y de la temperatura, que sería causado de otra manera por la admisión repentina del vapor de alta presión al principio del ciclo siguiente.

Plomo

Los efectos antedichos son realzados más a fondo proporcionando el plomo del : como fue descubierto más adelante con el motor de combustión interna, se ha encontrado ventajoso puesto que el último 1830s avanzar la fase de la admisión, dando el plomo del de la válvula de modo que la admisión ocurra poco antes del extremo del movimiento de extractor para llenar el volumen de separación del que abarca los puertos y los extremos del cilindro (no parte del volumen pistón-barrido) antes de que el vapor comience a ejercer esfuerzo en el pistón.

Extensión simple

Esto significa que una carga del vapor trabaja solamente una vez en el cilindro. Entonces se agota directo en la atmósfera o en un condensador, pero el calor restante puede ser recuperado si es necesario para calentar un espacio vivo, o para proporcionar el agua de alimentación caliente para la caldera.

Composición

Mientras que el vapor se amplía en un motor de alta presión su temperatura cae; porque no se lanza ningún calor del sistema, esto se conoce como la extensión adibática y resultados en el vapor que entra en el cilindro en la temperatura alta y que se va en la baja temperatura. Esto causa un ciclo de la calefacción y el enfriamiento del cilindro con cada movimiento que sea una fuente de ineficacia.

Un método para disminuir la magnitud de esta calefacción y de enfriamiento fue inventado en 1804 por el británico Arturo Woolf del ingeniero, que patentó su motor compuesto del de alta presión de Woolf del en 1805. En el motor compuesto, el vapor de alta presión de la caldera se amplía en un cilindro (HP) de alta presión y después inscribe uno o más cilindros subsecuentes de una presión (LP) más baja. La extensión completa del vapor ahora ocurre a través de los cilindros múltiples y como menos extensión ahora ocurre en cada cilindro así que menos calor es perdida por el vapor en cada uno. Esto reduce la magnitud de calefacción y de enfriamiento del cilindro, aumentando la eficacia del motor. Para derivar el trabajo igual del vapor de una presión más baja requiere un volumen más grande del cilindro mientras que este vapor ocupa un mayor volumen. Por lo tanto aumentan al alesaje, y a menudo al movimiento, de cilindros de la presión baja dando por resultado cilindros más grandes.

Los motores dobles de la extensión (conocida generalmente como compuesto ) ampliaron el vapor en dos etapas. Los pares pueden ser duplicados o el trabajo del cilindro grande del LP se puede partir con un cilindro del HP que agota en uno o el otro, dando una disposición de 3 cilindros donde está casi igual el diámetro del cilindro y del pistón haciendo las masas de intercambio más fáciles balancear.

Los compuestos bicilíndricos se pueden arreglar como:
La cruz del compone - los cilindros son side-by-side.
Compuestos en tándem - los cilindros son extremo a terminar, conduciendo una biela común
El ángulo del compone - los cilindros se arreglan en una uve (generalmente a un ángulo del 90°) y conducen una manivela común.

Con los compuestos bicilíndricos usados en trabajo ferroviario, los pistones están conectados con las manivelas como con un simple bicilíndrico en el 90° fuera de fase con uno a ( cuarteado ). Cuando duplican al grupo doble de la extensión, produciendo un cilindro 4 compuesto, los pistones individuales dentro del grupo son generalmente equilibrados en 180°, los grupos que son fijados en el 90° el uno al otro. En un caso (el primer tipo de compuesto de Vauclain), los pistones trabajados en la misma fase que conduce una cruceta y una manivela comunes, fijan otra vez en el 90° en cuanto a un motor bicilíndrico. Con el arreglo compuesto de 3 cilindros, las manivelas del LP eran o sistema en el 90° con el HP uno en 135° a los otros dos, o las tres manivelas fueron fijadas en algunos casos en 120°.

La adopción del composición era común para las unidades industriales, para los motores del camino y casi el universal para los motores marinas después de 1880; no era universal popular en las locomotoras ferroviarias donde fue percibida a menudo según lo complicado. Esto es en parte debido a las condiciones ferroviarias ásperas y al espacio limitado producidos por el calibrador de cargamento (particularmente en Gran Bretaña, donde nunca estaba campo común el composición y no empleado después de 1930). Sin embargo aunque nunca en la mayoría fuera popular en muchos otros países

Extensión múltiple

Es una extensión lógica del motor compuesto arriba para partir la extensión en con todo más etapas para aumentar eficacia. El resultado es el motor múltiple de la extensión del . Tales motores utilizan tres o cuatro etapas de la extensión y se conocen como el triple del y motores cuádruples de la extensión del respectivamente. Estos motores utilizan una serie de cilindros dobles del diámetro y/o movimiento y por lo tanto volumen progresivamente cada vez mayores. Estos cilindros se diseñan para dividir el trabajo en tres o cuatro, como porciones apropiadas, iguales para cada etapa de la extensión. Como con el motor doble de la extensión, donde está el espacio en un premio, dos cilindros más pequeños de un volumen de la gran cantidad se pueden utilizar para la etapa de presión baja. Los motores múltiples de la extensión tenían típicamente los cilindros arreglaron en línea, pero las otras formaciones fueron utilizadas.

Las imágenes a la demostración izquierda un modelo y una animación de un motor triple de la extensión. El vapor viaja a través del motor de izquierda a derecha. El pecho de válvula para cada uno de los cilindros está a la izquierda del cilindro correspondiente.

El desarrollo de este tipo de motor era importante para su uso en buques de vapor como agotando a un condensador el agua se puede reclamar para alimentar la caldera, que no puede utilizar el agua de mar . Los motores de vapor cones base en tierra podrían agotar mucho de su vapor, pues el agua de alimentación era generalmente fácilmente disponible. Antes y durante de la Segunda Guerra Mundial, el motor de la extensión dominó usos marinas donde no estaba esencial la alta velocidad del recipiente. Sin embargo fue reemplazado por la turbina de vapor británica de la invención donde la velocidad fue requerida, por ejemplo en buques de guerra y el HMS '' Dreadnought '' de los revestimientos marinos de 1905 estaba el primer buque de guerra del comandante para substituir la tecnología probada del motor de intercambio por la turbina de vapor de la entonces-novela.

Motor de Uniflow (o unaflow)

considera también:

l motor de vapor de Uniflow Esto se piensa para remediar las dificultades que se presentan del ciclo generalmente de la contracorriente mencionado sobre cuál significa que en cada movimiento el puerto y las paredes del cilindro serán refrescados por el vapor de escape de paso, mientras que el vapor entrante más caliente de la admisión perderá algo de su energía en la restauración de temperatura de trabajo. La puntería del uniflow es remediar este defecto proporcionando un puerto adicional destapado por el pistón en el extremo de su mitad-movimiento que hace que el vapor fluye solamente en una dirección. Por este los medios, eficacia termal son mejorados teniendo un gradiente de temperatura constante a lo largo del cilindro. El motor del uniflow de la simple-extensión se divulga para dar la eficacia equivalente a la de sistemas compuestos clásicos con la ventaja agregada del funcionamiento superior de la parte-carga. Es también fácilmente adaptable a las aplicaciones de alta velocidad y era una manera común conducir los generadores de la electricidad hacia el final del siglo XIX antes de venir de la turbina de vapor.

Los motores de Uniflow se han producido en versiones de efecto simple, dobles, simples, y compuestas. El en tándem de efecto simple Great Lakes de la energía dos de los motores compuestos del cilindro de la manivela 8 de Skinner 4 envía todavía el comercio hoy (2007). Éstos son el desafiador, de que de Marys del santo del en 2005 terminaron 100 años de operación continua como un portador accionado (el motor de Skinner fue cabido en 1950) y el transbordador de coche, tejón del .

En los comienzos de los años 50 el motor de Ultimax, 2 un arreglo del cilindro de la manivela 4 similar a Skinner, fue desarrollado por el Abner Doble para el proyecto del coche de Paxton con los cilindros de efecto simple opuestos en tándem que daban la doble-acción eficaz.

Motores de turbina

considera también:

la turbina de vapor Una turbina de vapor del consiste en una serie de alternancia de discos giratorios montados en un eje impulsor, los rotores “, y los discos estáticos fijados al armazón de turbina, estatores de ”. Los rotores tienen a propulsor-como el arreglo de láminas en el borde externo. El vapor actúa sobre estas láminas, produciendo el movimiento rotatorio. El estator consiste en un similar, pero fijo, serie de láminas que sirvan volver a dirigir el flujo del vapor sobre la etapa siguiente del rotor. Extractores de una turbina de vapor en un condensador que proporciona un vacío. Las etapas de una turbina de vapor se arreglan típicamente para extraer el trabajo potencial máximo de una velocidad y de una presión específicas del vapor, dando lugar a una serie de etapas variable clasificadas de la presión del cielo y tierra. Las turbinas giran en muy de alta velocidad, por lo tanto están conectadas generalmente con el engranaje de la reducción para conducir otro mecanismo, tal como propulsor de una nave, a una velocidad más baja. Un rotor de turbina es también capaz de proporcionar energía al girar en una dirección solamente. Por lo tanto una etapa o una caja de engranajes de inversión se requiere generalmente donde la energía se requiere en la dirección opuesta.

Las turbinas de vapor proporcionan la fuerza rotatoria directa y por lo tanto no requieren un mecanismo del acoplamiento convertir el intercambio al movimiento rotatorio. Así, producen fuerzas rotatorias más lisas en el eje de salida. Esto contribuye a un requisito de mantenimiento más bajo y a menos desgaste en la maquinaria que accionan que un motor de intercambio comparable.

El uso principal para las turbinas de vapor está en la producción eléctrica (el cerca de 86% de la producción eléctrica del mundo está por medio de las turbinas de vapor) y en un grado inferior como motores marinas. En el anterior, la velocidad de la rotación es una ventaja, y en ambos casos el bulto relativo no es una desventaja. Virtualmente todas las plantas y algunos submarinos nucleares de la energía atómica generan electricidad calentando el agua para proporcionar el vapor que conduce una turbina conectada con un generador eléctrico para la propulsión principal. Un número limitado de las locomotoras del ferrocarril de la turbina de vapor era manufacturado. Algunos non-condensing dirigir-conducen las locomotoras resolvieron con un cierto éxito para las operaciones de la carga del avión transcontinental en el Suecia, pero no fueron repetidas. A otra parte, notablemente en los E., diseños avanzados con la transmisión eléctrica fueron construidos experimental, pero no reproducidos. Fue encontrado que las turbinas de vapor no fueron adaptadas ideal al ambiente del ferrocarril y a estas locomotoras no podidos para expulsar la unidad de intercambio clásica del vapor de la manera que la tracción diesel y eléctrica moderna ha hecho.

Otros motores

Otros tipos de motor de vapor se han producido y se han propuesto, pero no se han adoptado casi tan extensamente como el intercambio o motores de turbina.

Motores de vapor rotatorios

Es posible utilizar un mecanismo basado en un motor rotatorio de Pistonless tal como el motor de Wankel en lugar de los cilindros y del engranaje de la válvula de un motor de vapor de intercambio convencional. Muchos tales motores se han diseñado, desde el vatio de James al hoy, pero relativamente pocos fueron construidos realmente e incluso menos entraron la producción de la cantidad; ver el acoplamiento en la parte inferior del artículo para más detalles. El problema grave es la dificultad de sellar los rotores para hacerlos vapor-apretados frente a desgaste y a la extensión termal; la salida resultante los hizo muy ineficaces. La carencia del funcionamiento expansivo, o cualquier medio del control del atajo es también un problema grave con muchos tales diseños. Por el 1840s estaba claro que el concepto tenía problemas inherentes y los motores rotatorios fueron tratados con una cierta mofa en la prensa técnica. Sin embargo, la llegada de la electricidad en la escena, y las ventajas obvias de conducir un dínamo directo de un motor de alta velocidad, llevadas algo de un renacimiento en interés en los 1880s y los 1890s, y algunos diseños tenían cierto éxito limitado.

De los pocos diseños que fueron fabricados en cantidad, los del Hult Brothers Rotary Steam Engine Company de Estocolmo, Suecia, y el motor esférico de la torre de Beauchamp son notables. Los motores de la torre fueron utilizados por el gran ferrocarril del este para conducir los dínamos de la iluminación en sus locomotoras, y por el el Ministerio de marina para conducir los dínamos a bordo de las naves de la marina de guerra real . Fueron substituidos eventual en estos usos del lugar por las turbinas de vapor.

Tipo del jet

Inventado por las quemaduras australianas de Alan del ingeniero y convertido en Gran Bretaña por los ingenieros en las dinámicas de la búsqueda, este vapor de alta presión de jet de las aplicaciones subacuáticas del motor para dibujar en agua a través de un producto en el frente y para expelerlo en la velocidad a través de la parte posterior. Cuando el vapor condensa en agua, una onda expansiva es creada y enfocada por el compartimiento para arruinar el agua fuera de la parte posterior. Para mejorar la eficacia del motor, el motor dibuja en aire a través de un respiradero delante del chorro de vapor, que crea burbujas de aire y cambia la manera que el vapor se mezcla con el agua.

Desemejante en de los motores de vapor convencionales, no hay piezas móviles a usarse, y el agua del extractor es solamente calentador de varios grados en pruebas. El motor puede también servir como la bomba y mezclador. Este tipo de sistema es referido como “tecnología de PDX” por Pursuit Dynamics.

Tipo de Rocket

El eolipila representa el uso del vapor por el principio de la cohete-reacción, aunque no para la propulsión directa.

En más tiempos modernos ha habido uso limitado del vapor para el rocketry— particularmente para los coches del cohete. La técnica es simple en concepto, llena simplemente un recipiente del reactor de la agua caliente en la alta presión, y abre una válvula que lleva a un inyector conveniente. La gota en la presión hierve inmediatamente algo del agua y el vapor se va a través de un inyector, dando una fuerza propulsiva significativa.

Puede ser que se espere que el agua en el recipiente del reactor deba estar en la alta presión; pero el recipiente del reactor tiene en la práctica considerable masa, que reduce la aceleración del vehículo. Por lo tanto una presión mucho más baja se utiliza, que permite un recipiente del reactor más ligero, que alternadamente da la velocidad final más alta.

Hay incluso planes especulativos para el uso interplanetario. Aunque los cohetes del vapor sean relativamente ineficaces en su uso del propulsor, éste puede no importar muy bien mientras que la Sistema Solar se cree para tener almacenes extremadamente grandes del hielo de agua que se puedan utilizar como propulsor. La extracción de esta agua y usarla en cohetes interplanetarios requiere varias órdenes de la magnitud menos equipo que rompiéndolo abajo al hidrógeno y al oxígeno para el rocketry convencional.

Usos

Los motores de vapor se pueden clasificar por su uso:

Motores inmóviles

Los motores de vapor inmóviles se pueden clasificar en dos tipos principales:
Motores del laminador de las máquinas de extracción, burros (motores marinas) del vapor y usos similares que necesitan parar e invertir con frecuencia.
Motores que proporcionan energía, que paran raramente y no necesitan invertir. Éstos incluyen los motores usados en las centrales eléctricas termales y los que fueron utilizados en los molinos, fábricas y accionar los ferrocarriles de cable y los tranvías de cable antes del uso extenso de la energía eléctrica . Mismo los motores de las energías bajas se utilizan para accionar las naves modelo y los usos de la especialidad tales como el vapor registran .

El burro del vapor es técnico un motor inmóvil pero se monta en resbalones para ser semi-portable. Se diseña para el que registra uso de y puede arrastrarse a una nueva localización. Asegurando el cable del torno a un árbol robusto en la destinación deseada, la máquina se moverá hacia el punto de anclaje como el cable winched adentro.

Motores de vehículo

Los motores de vapor se han utilizado para accionar una amplia gama de tipos de vehículo:
Barco de vapor y buque de vapor
Vehículos de tierra: Locomotora de vapor
Coche del vapor
Rodillo del vapor
Pala de vapor
Motor de tracción
Aviones del vapor

Ventajas

La fuerza del motor de vapor para los propósitos modernos está en su capacidad al calor de convertido de casi cualquier fuente en trabajo mecánico. Desemejante del motor de combustión interna, el motor de vapor no es particular sobre la fuente de calor. Especialmente, sin el uso de una energía nuclear del motor de vapor no se podría enjaezar para el trabajo útil, pues un reactor nuclear no genera directo el trabajo mecánico o el energy&mdash eléctrico; el reactor sí mismo calienta o hierve simplemente el agua. Es el motor de vapor que convierte la energía térmica en trabajo útil. El vapor se puede también producir sin la combustión del combustible, a través de concentradores solares. Una central eléctrica de la demostración se ha construido usar un calor central que recogía la torre y una gran cantidad de espejos de seguimiento solares, (llamados los helióstatos . (véase el proyecto de Whitecliffs [HTTP //people.ch/rossen/solar/wcengine.html])

Las ventajas similares se encuentran en un diverso tipo de motor de combustión externa, el motor de Stirling, que puede ofrecer energía eficiente (con los regeneradores avanzados y los radiadores grandes) en el coste de un cociente mucho más bajo del energía-a-tamaño/peso que incluso los motores de vapor modernos con las calderas compactas.

Las locomotoras de vapor son especialmente ventajosas en las altas elevaciones pues no son afectadas al contrario por la presión atmosférica más baja. Esto fue descubierta inadvertidamente cuando las locomotoras de vapor funcionadas en las muchas altitudes en las montañas de Suramérica fueron substituidas por las unidades diesel-eléctricas de energía equivalente del nivel del mar. Éstos fueron substituidos rápidamente por locomotoras mucho más de gran alcance capaces de producir suficiente energía en la mucha altitud.

En las nuevas locomotoras de vapor del estante de Suiza (Brienz Rothhorn) y de Austria (Schafberg Bahn) han probado muy acertado. Fueron diseñadas basaron en un diseño de los años 30 de los trabajos suizos de la locomotora y de la máquina (SLM) pero con todas las mejoras posibles de hoy como los rodamientos de rodillos, aislamiento de calor, leña del luz-aceite, mejoraron aerodinamizar interno, uno-hombre-conduciendo y así sucesivamente. Éstos dieron lugar al 60 por ciento de consumición de combustible más baja por pasajero y redujeron masivo los costes para el mantenimiento y dirigir. La economía es similar o mejor ahora que con los sistemas diesel o eléctricos más avanzados. También un tren del vapor con velocidad y capacidad similares es alumbrador del 50 por ciento que un tren eléctrico o diesel, así, especialmente en ferrocarriles de estante, perceptiblemente reduciendo desgaste y el rasgón en la pista. También, un nuevo motor de vapor para una nave del vapor de la paleta en el lago Ginebra, el Montreux, fue diseñado y construido, siendo el primer motor de vapor del mismo tamaño de la nave del mundo con un electrónico teledirigido [HTTP //www.uk/Roger %20Waller%27s%20IMechE%20Paper. El grupo del vapor de SLM en 2000 creó a compañía en propiedad absoluta llamada DLM para diseñar los motores de vapor y las locomotoras de vapor modernos.

Eficacia

considera también:

termodinámico de la eficacia La eficacia de un motor puede ser calculada dividiendo el número de julios de trabajo mecánico que el motor produzca por el número de julios de entrada de energía al motor por el combustible ardiente. El resto de la energía se descarga en el ambiente como calor.

Ningún motor de calor puro puede ser más eficiente que el ciclo de Carnot, en el cual el calor se mueve desde un depósito de alta temperatura a uno en una baja temperatura, y la eficacia depende de la diferencia de la temperatura. Por lo tanto, los motores de vapor se deben funcionar ideal en la temperatura más alta del vapor posible (el vapor sobrecalentado ), y lanzan el calor residual en la temperatura más baja posible.

En la práctica, un motor de vapor que agota el vapor a la atmósfera tendrá una eficacia (caldera incluyendo) de el 1% a el 8%, pero con la adición de un condensador y de motores múltiples de la extensión la eficacia puede ser mejorada grandemente hasta el 25% o mejorar. Una central eléctrica con el recalentamiento del vapor, el etc. alcanzará la eficacia del 30% a del 42%. El ciclo combinado en el cual el material ardiente primero se utiliza para conducir una turbina de gas puede producir la eficacia del 50% a del 60%. Es también posible capturar el calor residual usar la cogeneración en la cual el vapor residual se utiliza para la calefacción. Es por lo tanto posible utilizar el cerca de 90% de la energía producida quemando el fuel— el solamente 10% de la energía produjeron por la combustión del combustible va perdido en la atmósfera.

La razón de eficacias diversas está debido a la regla termodinámica del ciclo de Carnot. La eficacia es la temperatura absoluta del depósito frío sobre la temperatura absoluta del vapor, restada a partir de la una. Mientras que los cambios de temperatura en estaciones, la eficacia cambian con ella, a menos que el depósito frío se mantenga un estado isotérmico . Debe ser observado que el de los cálculos del ciclo de Carnot requiere temperaturas absolutas de .

Una fuente de ineficacia es que las pérdidas de las causas del condensador siendo algo más caliente que el mundo exterior, aunque esto pueda ser atenuada condensando el vapor en un cambiador de calor y usando el calor recuperado, por ejemplo precalentar el aire que es utilizado en la hornilla de un motor de combustión externa.

La operación de la porción del motor solamente no es dependiente sobre el vapor; cualquier gas a presión puede ser utilizado. El aire comprimido se utiliza a veces para probar o para demostrar el " del pequeño modelo; steam" motores.

Motores poco convencionales

En el desafío de Scrapheap del international 2007, que marcó con hoyos los ingenieros británicos y americanos cara a cara para construir los paleta-barcos en el alcohol del reino Brunel de Isambard, el equipo británico eligió accionar sus paletas vía uso de un motor de vapor construido rasguño. Este motor, algo que usar un acoplamiento mecánico para controlar la alimentación de vapor a los pistones, utilizó microconmutadores limpiadas y las válvulas del solenoide en un sistema eléctrico creído por los presentadores del scrapheap para ser las primeras tal sistema funcional intentaron nunca. El paleta-vapor - así construido - competía con contra la versión diesel americano . Ambos hacían progreso similar hasta que una pérdida catastrófica de presión parara su tentativa.

Ver también

style=" del
Cronología de la energía de vapor
Energía de vapor durante la Revolución industrial
Caldera
Engranaje de la válvula
Locomotora compuesta
Vapor vivo
Reloj del vapor
Coche del vapor
Barco de vapor
Motor de intercambio
Motor regenerador del ciclón del calor