Составной двигатель - Compound engine

Дуплексный циклон Wright R-3350 двигатель с турбонаддувом
Баварский S 3/6 составной локомотив, показывая два баллоны высокого давления установлен по центру в раме, а два немного больше баллоны низкого давления по обе стороны

А составной двигатель является двигатель который имеет более одной ступени для восстановления энергии из одного и того же рабочая жидкость, при этом выхлоп из первой ступени проходит через вторую ступень, а в некоторых случаях затем на другую последующую ступень или даже ступени. Изначально изобретено как средство изготовления Паровые двигатели более эффективный, компаундирование двигателей с использованием нескольких стадий также использовалось на двигатель внутреннего сгорания и продолжает иметь там нишевые рынки.

Стадии составного двигателя могут быть как из разных, так и схожих технологий, например:

  • В турбокомпрессорный двигатель, то выхлопной газ из цилиндров проходит через турбину, причем две ступени не похожи друг на друга.
  • В составной паровоз, пар проходит из цилиндра или цилиндров высокого давления в цилиндр или цилиндры низкого давления, причем эти две ступени аналогичны.
  • В тройное расширение В паровой машине пар проходит через три последовательно расположенных цилиндра, размер которых увеличивается и давление уменьшается. Такие двигатели были наиболее распространенными морскими двигателями в золотой век пара.

Эти примеры и составные турбины - это основное, но не единственное использование компаундирования в двигателях, см. ниже.

Терминология

Составной двигатель использует несколько стадий для производства своей продукции.

Не все двигатели, использующие несколько ступеней, называются составные двигатели. В частности, если двигатель использует более позднюю стадию исключительно для извлечения энергии из выхлопных газов для каких-либо других целей, а именно для турбо зарядка, не называется составной двигатель. Точно так же предлагаемые двигатели, использующие свободный поршневой двигатель гнать турбину не назовешь составные двигатели, так как только второй каскад производит выходную мощность.

Однако, если двигатель с турбонаддувом также с наддувом подавая часть мощности на валу обратно в нагнетатель, как в некоторых авиационных двигателях, он по-прежнему остается составным двигателем. Использование терминов с наддувом и с турбонаддувом менялась со временем, например, создатели двигателя Wright R-3350 Duplex-Cyclone описывали его в то время как с турбонаддувом. Однако это составной двигатель, и аналогичный двигатель, производимый сегодня, будет описан как с наддувом скорее, чем с турбонаддувом.

Период, термин компаундирование немного менее строгий, чем составной двигатель. Большой составные турбины являются приложением компаундирования, как и несколько рядов лезвий, используемых во многих газовые турбины, но ни то, ни другое обычно не называют составным двигателем. Несколько наборов лопаток в одной турбине, возможно, лучше рассматривать как аналогичные в принципе прямоточный паровой двигатель чем к рецептуре. В отличие от однопоточного парового двигателя, который нашел только нишевое применение, многорядные турбины нашли огромное практическое применение.

Двигатель, в котором не используется компаундирование, называется простой двигатель, особенно в случае паровоз, а точнее как простой механизм расширения, особенно в случае морской паровой двигатель.

Однако обратите внимание, что в случае любого паровой двигатель, простой двигатель также может означать тот, который не использует конденсатор для создания отрицательного давления и повышения эффективности. Использование отдельных конденсаторов для этой цели - одна из ключевых особенностей, отличающих Паровой двигатель ватта 1765 г. из Паровая машина Ньюкомена 1712 г.

В случае паровоза не возникает двусмысленности, как в случае с паровозом. конденсационный паровоз конденсатор предназначен не для повышения эффективности, а может даже снизить эффективность для экономии воды и сокращения выбросов. Так, например, Метрополитенская железная дорога класса А во всех смыслах просто локомотив, несмотря на его конденсаторы, и термин простой двигатель Применяемый к паровозам на практике всегда означает паровоз, в котором не используется компаундирование, опять же, независимо от использования конденсаторов. Условия локомотив простого расширения и простой механизм расширения иногда применяются к локомотивам, чтобы избежать путаницы.

История

Пар

Вульф сложный луч двигателя, 1858 г., где отчетливо видны светлые баллоны высокого и низкого давления

Самые старые примеры составных двигателей: составные паровые машины. В 1805 г. Артур Вульф запатентовал Составной двигатель высокого давления Woolf который использовал этот принцип.

Компаундирование особенно использовалось на стационарные паровые машины, судовые паровые машины, и на некоторых, но далеко не на всех паровозы начиная с 1850-х годов, особенно, но не только в континентальной Европе.[1]

Трехступенчатая или тройное расширение поршневые паровые машины с тремя цилиндрами увеличивающегося диаметра в линию были особенно популярны для пароход двигательная установка. "Врач" Александр Карнеги Кирк, экспериментально установил свой первый двигатель тройного расширения на корабль под названием Пропонтис в 1874 году. В 1881 году Кирк установил усовершенствованную версию своего двигателя в SS Абердин на Clydeside, Шотландия.[2] Этот корабль доказал преимущества мощности и экономичности нового двигателя на коммерческой службе между Соединенным Королевством и Дальний Восток.[3] Первый военный корабль быть таким оснащенным Испанский военный корабль Деструктор, который также был построен на Клайдесайде, и первый двигатель этого типа использовался на кораблях Королевский флот был разработан Дж. У. Ридом, который также создал Водотрубный бойлер Reed.[4][5] Вскоре последовали другие военно-морские силы и коммерческие судовладельцы. Также использовались четырехступенчатые или четырехступенчатые двигатели расширения.

Несколько классов паровозов существовали как в простой, так и в составной форме, чаще всего, когда локомотивы, изначально построенные как составные, были преобразованы в простые, чтобы получить мощность за счет эффективности, например, большинство локомотивов. NZR X класс. Другие преобразования включали переработку деталей компаундирования, например, многие составные локомотивы, разработанные Альфред де Глен и современное состояние в свое время было изменено Андре Шапелон использовать его более позднюю схему.

Внутреннее сгорание

Были предприняты попытки построить комплекс двигатель внутреннего сгорания с цилиндрами высокого и низкого давления, но они не имели большого успеха. Примеры включают: Deutz 1879, Forest-Gallice 1888, Connelly 1888, Diesel 1897, Bales 1897, Babled 1903, Butler 1904, Eisenhuth 1904-7, Abbot 1910.[6]

Совсем недавно турбо-компаундирование было применено к двигатель внутреннего сгорания. Турбо-составные двигатели широко использовались как авиационные двигатели сразу после Вторая мировая война.[7][8]

Дизельные турбированные двигатели по-прежнему используются в грузовиках и сельскохозяйственной технике.[9]

Примеры

Napier Nomad турбо-соединение авиационный двигатель, показывая турбину ниже. Аналогичную конфигурацию используют современные составные двигатели грузовиков и машин.
Составные паровые машины

  • Схема в разрезе паровой машины четырехкратного расширения, показывающая четыре цилиндры двустороннего действия увеличивающегося размера

  • Схема, показывающая работу судового двигателя тройного расширения

  • Вырезанная схема установки морского парового двигателя тройного расширения, около 1918 г.

  • Сложный тяговый двигатель с одним баллоном высокого давления и большим баллоном низкого давления, расположенным рядом на верхней части котла. Это была обычная конфигурация.

Смотрите также

Теория

Изобретатели и конструкторы

Аналогичная технология

Рекомендации

  1. ^ Эволюция составных локомотивов http://mikes.railhistory.railfan.net/r043.html получено 7 декабря 2012 г.
  2. ^ Дэй, Лэнс и Макнил, Ян (редакторы) 2013 г., Биографический словарь истории техники Рутледж, ISBN  0-203-02829-5 (Стр.694)
  3. ^ Городские архивы друзей Данди - Морская инженерия 1814-1984 гг. Дэвид Миддлтон
  4. ^ Макси, Кеннет Технологии на войне, ISBN  0-85368-825-7 стр.38
  5. ^ Анон. (18 марта 1932 г.). "Покойный мистер Дж. У. Рид" (PDF). Инженер: 303. OCLC  5743177. В архиве (PDF) из оригинала 15 февраля 2017 г.. Получено 15 февраля 2017.
  6. ^ http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/unusualICeng/compoundIC/compoundIC.htm
  7. ^ а б http://www.enginehistory.org/Wright/Kuhns/CurtissWrightTC18/TurboCompounds.shtml В архиве 2016-11-08 в Wayback Machine получено 9 декабря 2012 г.
  8. ^ а б http://www.superconstellation.org/TechnicalInformation/motor/motor-en.html В архиве 2018-10-20 на Wayback Machine получено 9 декабря 2012 г.
  9. ^ http://www.demanddetroit.com/pdf/engines/2007-dd15-brochure.pdf[постоянная мертвая ссылка ] получено 7 декабря 2012 г. Пятьдесят бесплатных лошадиных сил брошюра для клиентов
  10. ^ 1941 Локомотивная циклопедия американской практики, одиннадцатое издание, Simmons-Boardman Publishing Corporation, 30 Church Street, New York, стр. 813
  11. ^ http://www.der-wankelmotor.de/Motoren/Rolls-Royce/rolls-royce.html (в Немецкий ) получено 7 декабря 2012 г.