Vakuový motor - Vacuum engine

Animace vakuového motoru
Fotografie motoru lízajícího oheň

A vakuový motor (také zvaný plamen-lízací motor, plamenný motor, plamenná tanečnice) odvozuje svoji sílu tlak vzduchu proti jedné straně pístu, který má a částečné vakuum na jeho druhé straně. Na začátku outstroku se ventil v hlavě válce otevře a připustí nálož hořícího plynu a vzduchu, která se zachytí zavřením ventilu a roztáhne se. Ke konci zdvihu nálož přijde do styku s vodou nebo vzduchem chlazenou částí válce a je chlazená, což způsobí náhlý pokles tlaku dostatečný k nasávání pístu, který je otevřený směrem k klikě, zpět na zpět mrtvice. Ventil se znovu otevře včas, aby píst vytlačil spálené plyny, než začne další zdvih.

Dějiny

Hlavní článek: Historie spalovacího motoru

Někteří brzy plynové motory pracoval na principu "vakua" nebo "atmosférického" podobným způsobem jako Parní stroj Newcomen. Směs plynu a vzduchu byla nasávána do válce a zapálena; směs expandovala a část z ní unikla výfukovým ventilem; ventil se poté zavřel, směs se ochladila a stáhla a atmosférický tlak tlačil píst dovnitř. Tyto motory byly velmi neúčinné a byly nahrazeny motory pracujícími na Otto cyklus.

Vakuový motor

Ve vakuovém motoru je částečné vakuum vytvářeno externím čerpadlem. Tyto motory se běžně používaly k napájení železniční točny v Spojené království, pomocí vakua vytvořeného a parní lokomotiva je vakuová brzda vyhazovač. Princip fungování je podobný parnímu stroji - v obou případech je síla odebírána z rozdílu tlaku.[i]

K provozu se také používaly malé vakuové motory Stěrače v automobily. V tomto případě byly motory poháněny motorem vakuum v potrubí. Toto uspořádání nebylo příliš uspokojivé, protože pokud plyn byly dokořán, stěrače by se zpomalily nebo dokonce zastavily. Moderní automobily používají elektricky poháněné stěrače. Moderní automobily stále používají vakuový motor svého druhu, nicméně vakuové servo. Brzdy jsou ovládány hydraulickým systémem, ale k zesílení síly poskytované řidičem používají „vakuový motor“. Od konce 60. let se k ovládání používaly také malé vakuové motory servomechanismy jako jsou dveřní zámky,[ii] ovládání topení[iii] nebo pohyblivé ventilační klapky kapoty.[iv]

Dalo by se říci, že globální průmyslová revoluce vznikla kvůli „vakuovému motoru“, protože všechny rané parní stroje, zejména průkopnické motory Boulton a Watt, fungovaly s téměř atmosférickým tlakem páry. Demonstrační vakuový motor můžete snadno vyrobit pomocí setrvačníku, jednoduchých instalatérských dílů a několika dalších jednoduchých komponent, jak ukazuje Neil A Downie v odkazu.

K přenosu síly lze použít vakuový systém, i když maximální výkon, který lze přenést na vakuový motor, je menší než u běžné pneumatiky. Optimální tlak pro provoz vakuového systému přenosu energie je kolem 0,4 bar (8 psig), jak ukazuje i Downie. Přestože je méně účinný než pneumatika, může být dokonale funkční. Například 22 mm (7/8 ") trubka ve vakuu může přenášet tolik energie na 0,4 bar (8 psig) jako 6 mm (1/4") trubka na 8 bar (100 psig). Systém je dostatečně efektivní na to, aby Boulton a Watt ve své továrně používali přenos vakua. Vakuový rozvod v továrně nazvali „vodovodní potrubí“. [1][2]

Ideální termodynamický proces

Na rozdíl od ideálu Otto cyklus vakuový motor spoléhá na konstantní zdroj tepla zajišťovaný spalováním paliva. Jak již bylo uvedeno výše, ventil umožňuje příjem tepla do komory pístu. Odhad tepla v nebo Qin je konstantní v prostoru řízeného objemu, rovnice ideálního plynu PV = nRT znamená zvýšení tlaku v pístové komoře. Po uzavření ventilu prochází píst během zdvihu dolů adiabatickým procesem. Jakmile píst dosáhne dna svého zdvihu, je komora chlazena buď okolním vzduchem nebo vodou a výsledný Qout nutí tlak v pístu klesat. Systém poté podstoupí další adiabatické stlačení plynu v komoře, který je následně uvolňován ventilem v horní části zdvihu válce, a současně umožňuje vstupu nového zahřátého plynu do komory.

Jedním z hlavních problémů, s nimiž se tento motor během vývoje setkal, byla skutečnost, že účinnost tohoto modelu byla v reálných aplikacích extrémně nízká. Protože zdroj tepla není obsažen v určité oblasti, spotřebovává se k pohonu motoru pouze malá část potenciálního paliva. Protože Účinnost motoru je definován vztahem mezi množstvím odvedené práce a potenciální energií ve spotřebovaném palivu, je vidět, že ve vakuovém motoru se na pohon motoru používá jen malé množství hořícího paliva. Zbytek energie paliva se ztrácí do okolní atmosféry.

Viz také

Reference

  1. ^ Motor je podobný parnímu stroji, není totožný, protože parní stroje pracují z horké páry, která také obsahuje entalpie ve formě tepla.
  2. ^ Mercedes-Benz
  3. ^ Lancia Beta Montecarlo
  4. ^ Dodge charger


  1. ^ Downie, Neil A., Exploding Disk Cannons, Slimemobiles a 32 dalších projektů pro Sobotní vědu, Baltimore, Johns Hopkins University Press (2006).
  2. ^ Úsměv, Samuel, Životy inženýrů, Parní stroj, Boulton a Watt, Londýn, John Murray (1878).

externí odkazy