Parní lodě, modely

Výpočet parního stroje: expanze

Tlak

Pojťmě si nejprve upřesnit a definovat termíny, je to nezbytné pro porozumění vypočtu. Co znamená tlak a přetlak. 'Tlak' (také 'absolutní tlak') chápeme jako tlak od absolutního nulového tlaku. 'Přetlak' je rozdíl dané hodnoty od barometrického. Manometr na kotlích ukazuje hodnotu přetlaku, v praxi mu ale často říkáme právě jen 'tlak', což neni úplně správně, ale nevadí když víme co je myšleno. Zakladní jednotka tlaku podle SI je Pa (Pascal). Barometrický tlak se pohybuje okolo 1 atmosféry, 1 atmosféra (jsou dvě podobné jednotky atmosféry; fyzikální a technická) je přibližně 1 bar, 1 bar je přesně 0,1 MPa.

Expanze

Expanzní stroj využívá expanzi plynu, ve které se skrývá část energie. Já bych uvažoval o "jednoválci", který by umožňoval uzavřít vstupy ve správný čas. Viděl bych dvě možnosti, 1) výfuk by probýhal klasicky celý zdvih - půl otáčky, a plnění jen požadovanou část zdvihu, 2) plnění i výfuk probíhá jen část zdvihu, ale je tu negativní jev - právě druhá část zdvihu při zavřenym výfuku půjde píst do kompreze (vzhledem k nízkému tlaku a tím ploché křivce kompreze se tato malá ztráta vyplatí). Expanzi odpovídá adiabatický (izotermický) děj, probíhá se změnou objemu, tlaku i teploty, jeho křivka vypadá zjednodušeně jako sešlápnutá parabola. Spočítá se podle vzorce p₁·V₁^k = p₂·V₂^k . Exponent kappa je Poissonova konstanta, závisí na plynu, ten vodní je 1,3 pro přehřátou páru, 1,135 pro sytou páru.

Obrázek: pV diagram, energie se počítá z plochy obrazce

Závěr

Výhody expanzního stroje:
+ výkon
+ menší rozměry

Nevýhody:
- složitější konstrukce
- vyšší tlaky

Nechtělo se mi do dílny. Jen sedět doma v teple a počítat je snažší :)