"Триумф искусства и техники. Ни один корабль в мире не достигал еще такого!" Отзыв Чарльза Крампа о первом круге испытаний "Варяга". При волнение моря в 10 баллов крейсер "Варяг" показывает мировой рекорд для крейсеров своего класса по скорости - 24,59 узла.
подробнее...

Альтернативная история Паровые машины
Чем лимитировалась мощность паровых машин? На первый взгляд форсирование по оборотам (кроме прочности, при неизменном давлении пара) требует только больших по производительности конденсаторов, которые (дополнительные) могут быть и проточные.

Ответов - 53, стр: 1 2

Охлаждением подшипников (естественным практически). Ну и производительностью котлов, естественно.
В том числе - гидравлическим сопротивлением системы клапанов - чем больше расход пара (т.е. выше обороты при прочих равных), тем болше сопротивление, тем ниже КПД.
Заинька пишет: Ну и производительностью котлов, естественно Коннечно. Это подразумевалось, извините не выделил. yuu2 пишет: В том числе - гидравлическим сопротивлением системы клапанов - чем больше расход пара (т.е. выше обороты при прочих равных), тем болше сопротивление, тем ниже КПД. Но не в 1,5 раза при увеличениипаропроизводительности КУ в 1,5 раза для увеличения мощности требуется или увеличить объем ПМ или число оборотов, на сколько возрастет мощность с учетом падения КПД?
pun пишет: Чем лимитировалась мощность паровых машин? Тем же, чем и любых поршневых машин - балансировкой и ускорениями подвижных частей (т.е. все та же прочность)
2 yy2 вдогон: Т.е. замена клапанной коробки (упрощенно) сообразно повышенному расходу пара того же давления, увеличенная емкость конденсаторов (причем даже без своих насосов, т.к. ход судна при полной мощности позволит обойтись проточными) и все сводится к банальному упрочнению конструкции в расчете на повышенные обороты? Похоже Крому придется пересчитывать свои проекты в сторону УМЕНЬШЕНИЯ КМУ
pun пишет: Похоже Крому придется пересчитывать свои проекты в сторону УМЕНЬШЕНИЯ КМУ Увы, нет.поршню вредно заходить за габариты клапана. Т.е. чем больше "хайло" клапана, тем больше "довесок" к высоте цилиндра (по сравнению с рабочим ходом поршня). Плюс "балансировка" - это не только механика поршень-шатун-вал, но и распределение фаз открытия клапанов. Сегодня на "продвинутых" ДВС этим вообще электроника занимается. Так что не всё так просто :(
pun пишет: Похоже Крому придется пересчитывать свои проекты в сторону УМЕНЬШЕНИЯ КМ Не думаю. Ув. yuu2 написал уже. Отдельное - "банальное" упрочнение конструкции" требует "небанальных" материалов или "небанального" веса. Ну, а регулировка клапанов и фаз поршней с увеличением оборотов - все более непростое дело... А в силе того, что у ПМ это делается механически - всегда остается нек. несогласованность, т.е. вибрации ... С учете технологий того периода (все поголовно делалось или поковкой из стали (для не очень сложной конфигурации деталей) или литием из чугуна с последующей (нелегкой - чугун твердый и хрупкий и крайне труднообрабатываемый механически - для нек. сортов - до невозможности) чисто ручной мех. дообработки. Ну, и кое-что из бронзи тоже... Отдельное - слово подшипник в тех времен означало далеко не то, что сейчась. Это была по сути центрирующая втулка (нет никаких ролоков и т.д. ) заливаемая т. наз. "белого метала"...
yuu2 пишет: том числе - гидравлическим сопротивлением системы клапанов - чем больше расход пара (т.е. выше обороты при прочих равных), тем болше сопротивление, тем ниже КПД. Поэтому у ПМ большой мощности увеличали хода поршней, т.е. - высоте цилиндров, т.е. высоте самой ПМ (в т.ч. - за пределов бронепалубы), а не оборотов.
Krom Kruah пишет: Поэтому у ПМ большой мощности увеличали хода поршней, т.е. - высоте цилиндров, т.е. высоте самой ПМ (в т.ч. - за пределов бронепалубы), а не оборотов. Не согласен: Рюрик 83 об/мин (3312лс); Аскольд 128 об/мин (7833 лс); Диана 135 об/мин (3870);Варяг 150 об/мин (7078 лс); Боярин 198 об/мин (5800 лс). Вы противоречите сами себе - больше обороты - меньше ход поршня, а если сравнить веса МКУ, в снижении веса "виноваты" не только более прогрессивные котлы. Причем давление пара практически одинаковое 14-16 атм. А какой конструкции стояли ПМ на старых кораблях, есть информация? Подозреваю, что плохие характеристики у Диан, к примеру, обусловлены "неправильным выбором" типа. И какую мощность и экономичность показали бы ее машины при увеличении парообразования, к примеру в 1,5 раза, с увеличением оборотов до 202 в мин.? Похоже уменьшение размеров неизбежно. P.S.
Нашел еще:Расход пара при 14 атм колеблется в зависимости от типа (кг/и.л.с. час.): Простого расширения Skinner ..........................................4,95 Двойного расширения Ленца ..........................................4,95-5,2 Двойного расширения трехцилиндр., Бурмейстер и Вайн ...5,4 Двойного расширения Христиансен и Мейер ....................5,25-5,9 Тройного расширения золотниковая ................................5,15-5,35 Т пара 3000 С, 100 об/мин. (По ЦНИИВТ) p.s. решил поправить. Скорее всего предки были не дурнее нас, тем более из ПМ в рассматриваемом периоде выжали почти все что можно...
pun пишет: плохие характеристики у Диан, к примеру, обусловлены "неправильным выбором" типа. И какую мощность и экономичность показали бы ее машины при увеличении парообразования, к примеру в 1,5 раза, с увеличением оборотов до 202 в мин.? Так у машин Диан было проектное ограничение оборотов (по памяти что-то ок.140 об/мин), откуда и взялся запас производительности (т.е. котлы еще могут, а машины уже нельзя), т.е. опять вопрос прочности.
И всеж таки хочу поупираться. Для себя. Кто могет и имеет желание помогите. Перелистал "судовые паровые установки, ч.2 паровые машины", в теории вопрос повышения оборотов практически обойден вниманием. Только упоминание вскользь, что повышение оборотов есть дальнейший путь совершенствования ПМ (полностью согласуется с теорией ДВС) и ведет к уменьшению потерь в цикле. Кстати гидравлическое сопротивление во многом зависит от применяемого типа парораспредиления (золотниковое-клапанное-прямоточное, указал по мере уменьшения сопроитвления). В общем пришел к выводу, что при определенном "тюнинге" можно было выжать из малооборотных ПМ дополнительно 20-30% мощности. При упрочнении конструкции разумеется и при наиболее сбалансированной схеме (тройного расширения с ЦНД посередине или Шлика с 2хЦНД).
Продолжаю упираться: Огнетрубные котлы ползволяют форсировать ПМ на от 30%, так? За счет чего? Явно не за счет повышения температуры, а за счет увеличения количества пара. (При увеличении температуры, к примеру, улучшается только экономичность, КПД цикла). Что еще остается? Да все пожалуй, только давление и/или количество пара. И узким горлышком, в этом случае, становится вакуум, вернее его недостаток в конденсаторе. Классический "помпаж" паровой машины. Но сами-то ПМ выходит позволяли превышение объемного расхода и/или допускали больший перепад давления! А недостаток вакуума, можно компенсировать экстенсивным путем, т.е. простым увеличением емкости конденсатора. К примеру установку второго конденсатора, проточного (работающего только на больших ходах и не требующего доп насосов на прокачку воды), этакие "противопомпажные створки" для ПМ. Обороты при этом возможно и не возрастут. Где неправ? Табуретки ПЛЗ...
pun пишет: Огнетрубные котлы ползволяют форсировать ПМ на от 30%, так? За счет чего? Явно не за счет повышения температуры, а за счет увеличения количества пара. Точно так. Из-за бОльшего количества воды (по сравн. с водотрубных) огнетрубы в состоянием произвести на форсаже большего количества пара... А недостаток вакуума, можно компенсировать экстенсивным путем, т.е. простым увеличением емкости конденсатора. Тоже верно. Если посмотреть на ПМ Аскольда или Новика размер конденсатора прямо бросается в глаза!
pun пишет: Перелистал "судовые паровые установки, ч.2 паровые машины" А предложить обсчеству е-копию? А то ведь не Вы один проблемой интересуетесь ;)
pun пишет: При упрочнении конструкции разумеется и при наиболее сбалансированной схеме (тройного расширения с ЦНД посередине или Шлика с 2хЦНД Самая сбалансированная по гидравлическим потерям схема - рядная: ЦВД-ЦСД-ЦНД. Все прочие возникают из-за проблем с изготовлением (с габаритами) ЦНД. Сейчас потихоньку кропаю "котельную альтернативу". По времени (с прологом) где-то с 1865 по 1903. (намеренно не хочу соваться в войну) Так вот для апгрейда старых кораблей пришлось идти на двухрядную V-образную компоновку машин - иначе в старые отсеки не вписывались.
yuu2 пишет: А предложить обсчеству е-копию? А то ведь не Вы один проблемой интересуетесь ;) Побойтесь Бога! 392 страницы и отсутствие сканера. К тому же бумага уже желтая, все же 1940 год! Ну и это не "атлас конструкций", за который стоит биться невзирая ни на что и не Расчет конструкции, а тепловой расчет. Кстати, заказал в свое время в библиотеке моркого университета им. Невельского во Владике. По е-мылу. Они же и сканируют, но я люблю живьем . yuu2 пишет: Самая сбалансированная по гидравлическим потерям схема - рядная: ЦВД-ЦСД-ЦНД. Все прочие возникают из-за проблем с изготовлением (с габаритами) ЦНД. Я писал про сбалансированность по моментам инерции, т.к. была мысля о повышении мощности за счет повышения оборотов. yuu2 пишет: Сейчас потихоньку кропаю "котельную альтернативу". По времени (с прологом) где-то с 1865 по 1903. (намеренно не хочу соваться в войну) Ждем с нетерпением. Сам на такой подвиг не способен, пользователь я по жизни . Но будут вопросы, отвечу, можно и в личку. yuu2 пишет: Так вот для апгрейда старых кораблей пришлось идти на двухрядную V-образную компоновку машин - иначе в старые отсеки не вписывались. Здесь я Вас могу обрадовать. 1. Предыдущий пост, насчет увеличения мощности при форсировке огнетрубных котлов (увеличивайте мощность конденсатора). 2. Обратите внимание на ПМ однократного!!! расширения. Сам когда прочитал - страшно удивился. Тип Скиннер, расход пара 4,95 кг/и.л.с., прямоточный ход пара, по сути 2-х тактный, малооборотный дизель со щелевой продувкой. Вертикальные судовые машины Скиннер: Число цилиндров........................3.............4..............5................4 Диаметр,мм..............................484..........484...........636.............484 Ход поршня,мм.........................508..........508...........610.............508 Число об/мин........................170-185.......200...........135.............200 Мощность, л.с. .....................800-1000.....1502.........1700...........1400 Давление пара, ата..................17,6..........20.............14..............20 Перегрев пара 0С.....................110...........110...........56...............83 Давление в холодильн., ата......0,13.........0,13..........0,13............0,13 Назначение судна.................Толкачи....Морские....Феррибот....Феррибот речные пассажир
pun пишет: Обратите внимание на ПМ однократного!!! расширения Обратите внимание на диаметр цилиндра. Да военные 19 века при 5 цилиндрах 600мм на 1700 сил просто застрелились бы. Все и сразу.
yuu2 пишет: Обратите внимание на диаметр цилиндра. Да военные 19 века при 5 цилиндрах 600мм на 1700 сил просто застрелились бы. Все и сразу. Так для алтернативы, к тому же это было в реале. Массштабируйте до ЦСД Боярина (1009 мм, 205 об/мин) ход поршня 710 мм. 1. Если посмотрите по реальным ПМ на боевых кораблях того времени, то увидете, что соотношение диаметр/ход (ввиду большой разности диаметров ЦВД и ЦНД) позволит уговорить на что угодно. 2. Если посмотрите на ПМ Рюрика, то при соединенной муфте получите 6 цилиндров в ряд. ИМХО уговорите и на 8, если докажете лучшую жесткость схемы и выберете даметры цилиндров подобно ЦСД. 3. Вот от предложения V-образной компоновки застрелятся быстрее, не находите? Ипользовали сблокированные ПМ (ЭМ Кит), но каждая ПМ работала на свой вал и была вертикальной. А сблокированной была, скорее всего потому, что силовая схема крышки - т.н. "усиленная" и было очень легко выполнить все в одной отливке. Но это мое мнение, какие причины были в реале, не знаю.
pun пишет: соотношение диаметр/ход ... уговорить на что угодно Так важно ведь не диаметр/ход, а степень близости к адиабате. три ступени последовательного расширения теоретически полнее "подгоняются" под адиабату, чем одна. Практически же появляются дополнительные сопротивления в клапанах и потери при согласовании фаз. Вот от предложения V-образной компоновки застрелятся быстрее, не находите? А как раз V за счёт работы двух комплектов на один вал позволяет упростить проблему фазораспределения. Идеал, конечно Х , но в том-то и прелесть ПМ, что поршень попеременно с обоих торцов цилиндра толкается. Т.е. геометрически V, механически Х.
yuu2 пишет: Так важно ведь не диаметр/ход, а степень близости к адиабате. три ступени последовательного расширения теоретически полнее "подгоняются" под адиабату, чем одна. Практически же появляются дополнительные сопротивления в клапанах и потери при согласовании фаз. Так вот из-за потерь при впуске, при золотниковом распредилении они наибольшие (потери теплоты в охлаждаемых отработанным паром золотниках) пришли сначала к клапанному парораспредилению, а затем к прямоточной схеме. К тому же при золотниковом распредилении болшые потери из-за мертвого объема на каждом цилиндре, особенно в ЦНД. При одинаковом, золотниковом, парораспредилении, несоммненно выгоднее ПМ тройного расширения, при клапанном вернулись уже к ПМ компаунд, а при применении прямоточной схемы стали строить ПМ прямого расширения. К тому же, при прямот. схеме отпадает необходимость подогревать паром стенки цилиндра, что как увеличивает вес конструкции, та и снижает КПД. Я же приводил расход пара - 4,95кг/и.л.с. для прямоточной ПМ и 5,35кг/и.л.с. минимум для золотниковой ПМТР. Это ли не показатель. Но впрочем, хозяин барин, проектируете Вы, а не я.
pun пишет: Так вот из-за потерь при впуске, при золотниковом распредилении они наибольшие У меня начало - примерно 1865. Но это пролог к котельной части. К 1870 появляется первый работающий аппарат. К 1876-78 - первый флотский заказ. На то время, если не изменяет память, компаунды уже были, но клапана так и оставались золотниковыми. Дальше 1880 пока характеристики не считал. И литературную часть, соответственно, не писал. И времени нет, и книги путные ищу.
yuu2 пишет: А как раз V за счёт работы двух комплектов на один вал позволяет упростить проблему фазораспределения. Идеал, конечно Х , но в том-то и прелесть ПМ, что поршень попеременно с обоих торцов цилиндра толкается. Т.е. геометрически V, механически Х. В своё время от горизонтальных и наклонных ПМ отказались вследствие неравномерных нагрузок на опрные подшипники и т.д. - по Шапиро, в Залесском ("Одесса" выходит в море). МТК пропустит ли?
von Echenbach пишет: В своё время от горизонтальных и наклонных ПМ отказались вследствие неравномерных нагрузок на опрные подшипники так именно, что при V оно всё гораздо мягче. V на ПМ с двухсторонней подачей пара в цилиндр - оно почти как "звезда" на моторах истребителей - после первичной отладки (заводской) вполне надёжная вещь.
Тогда - удачи в Вашей альтернативе. Почитать дадите? :-)
Тут цепочка развития ПМ в реале вырисовывается следующая: ПМ прямого расширеня, золотниковое подача пара ПМ компаунд, золотниковое подача пара ПМТР, золотниковое подача пара ПМТР, ввиду больших потерь от мертвого объема при золотниковой подаче пара, бОльших гидравлических потерях и бОльших потерях тепла, пришли к клапанной подаче пара ПМТР, ввиду больших потерь на обогрев стенок цилиндра пришли к прямоточной подаче пара ПМ компаунд, подача в ЦВД золотником, в ЦНД либо клапан, либо прямоточно ПМ прямого расширения, подача пара прямоточно Кроме Скиннера (США) последнюю схему использовали в ПМ Яффа (Голландия) ПМ прямого расширения стали возможны с введением в практику перегрева пара, что исключало конденсацию при больших степенях сжатия.
pun пишет: ПМ компаунд, золотниковое подача пара Вот-вот. Моя сейчас именно в этой фазе - 1870е-1880е гг. ПМ прямого расширения стали возможны с введением в практику перегрева пара Оно понятно, вот только перегрев пара на 100С - это уже 20 век.
yuu2 пишет: Оно понятно, вот только перегрев пара на 100С - это уже 20 век. При достигнутых рабочих параметрах пара 14-20 атм и 300 0С, перегрев до 100 0С не такое уж и достижение. И ессно, не сложнее в котле, чем экономайзер. Для альтернативы, даже не натяжка, так натяжечка.
pun пишет: Для альтернативы, даже не натяжка, так натяжечка "Мы пойдём другим путём" Подробности - по написании ;)
yuu2 пишет: А предложить обсчеству е-копию? А то ведь не Вы один проблемой интересуетесь ;) Скоро сделаю дежавюшные "Паровые двигатели" 1951 года. Весь расчет, что машин, что турбин. yuu2 пишет: Сейчас потихоньку кропаю "котельную альтернативу". По времени (с прологом) где-то с 1865 по 1903 И что в итоге ? Интересно узнать. В случае чего книги по тепловому расчету могу скинуть. Krom Kruah пишет: ПМ Аскольда или Новика размер конденсатора прямо бросается в глаза! Вы на электростанции еще не были. Вот там конденсаторы что надо
yuu2 пишет: Сейчас потихоньку кропаю "котельную альтернативу". ждём-с
Машинист пишет: Скоро сделаю дежавюшные "Паровые двигатели" 1951 года. Весь расчет, что машин, что турбин. Заранее облизываюсь Машинист пишет: В случае чего книги по тепловому расчету могу скинуть. А что у Вас есть в e-виде? "Огласите весь список, пожалуйста.." (с)
Машинист пишет: Скоро сделаю дежавюшные "Паровые двигатели" 1951 года. Весь расчет, что машин, что турбин. Ждем с нетерпением!
Прошу простить, сейчас сессия, поэтому задержался. Есть "Топливо, топки и котельные установки". Щеголев, 1953., "Современные паровые автомобили",1937, "Котельные агрегаты",Стырикович,1959., "Аварии на объектах котлонадзора" - это уже сам делал. "Паровые двигатели" будут не сегодня-завтра. Еще есть по паровозам. Но все перечисленное к судовой энергетике малоприменимо, увы. Зато на Торренте видел Советскую энциклопедию за 1928-1933 (вроде), откуда Ольга брала инфу по котлам.
Машинист пишет: Есть "Топливо, топки и котельные установки". Щеголев, 1953., "Современные паровые автомобили",1937, "Котельные агрегаты",Стырикович,1959., "Аварии на объектах котлонадзора" - это уже сам делал. "Паровые двигатели" будут не сегодня-завтра. Еще есть по паровозам. Но все перечисленное к судовой энергетике малоприменимо, увы. Всего и побольше! Если не на мэйл, так хоть ссылками.
ТУТ "Аварии объектов..." и паровозные книги. Вообще отличный сайт. Остальное - поищу ссылки, не найду - вышлю на мыло.
Машинист пишет: "Паровые двигатели" будут не сегодня-завтра. Ждем, ждем Машинист пишет: не найду - вышлю на мыло. А для всеобщего пользования?
pun пишет: А для всеобщего пользования? А куда дежавю выложить можно ?
Под свист пара и стук цилиндров топот и свист табуреток выкладываю: Паровые двигатели
Оно не открывается или что ?