SVETOZOR

Ekonomika a ekonómia     Veda a technika     Filozofia     Príroda    
História     Kultúra a umenie     Zdravie     Školské vedomosti    
Stavebníctvo     Naj, naj, naj     Svet     Ostatné     Home
Parná lokomotíva na prehriatu paru

Parná lokomotíva na prehriatu paru



Na pohon parných strojov sa takmer do konca devätnásteho storočia používala len takzvaná nasýtená para. Pre nasýtenú paru sa tiež používajú názvy sýta para alebo suchá para. Nasýtená para, je para, ktorá je v termodynamickej rovnováhe s kvapalinou o rovnakej teplote a tlaku. Ide o dynamickú rovnováhu, pri ktorej je vyparená látka presne nahradená skondenzovanou (počet molekúl opúšťajúcich hladinu sa rovná počtu molekúl, ktoré sa do kvapaliny po skvapalnení vracajú). Tlak nasýtenej pary nie je závislý na objeme, ktorý zaberá, ale iba od teploty. Nasýtená para má teda iba jeden stupeň voľnosti. Tlak nasýtenej pary stúpa s teplotou. Sýta para nie je ideálny plyn.

Prehriatou parou nazývame paru, ktorej teplota je pri rovnakom tlaku vyššia než teplota pary nasýtenej, ktorá sa tvorí v kotle. Prehriatu paru pre priemyselné účely získavame najúčelnejšie ohrievaním nasýtenej pary v zariadení, ktoré nazývame prehrievač. Prehriata para sa svojimi vlastnosťami podobá plynu, a to tým viac, čím viac sa jej stav odlišuje od stavu nasýtenej páry.

Používanie prehriatej pary poskytuje mnohé výhody, z ktorých vymenujem len najdôležitejšie. Predovšetkým vďaka vyššej teplote, prehriata para vstupujúca do parného valca nekondenzuje na jeho chladnejších stenách; následkom toho je menšia spotreba pary, než pri používaní nasýtenej pary. Ďalej, taktiež následkom vyššej teploty, zväčší sa objem nasýtenej pary, tak že na príklad jeden kilogram uhlia vyvinie pri napätí pary 12 kg na cm2 a pri prehriatí o 100 °C nad teplotu pary nasýtenej asi o 15 % väčší objem pary, než by mala para nasýtená o tlaku 12 kg na cm2. Keďže je práca úmerná objemu spotrebovanej pary, plynie z toho úspora pary a teda tiež uhlia. Spotreba uhlia na prehrievanie pary o 100 °C pri 12 kg tlaku na cm2 je malá; potrebné teplo predstavuje len 10% celkového tepla. Inou výhodou prehriatej pary je, že kladie, následkom menšej hustoty, za kompresie menší odpor pohybu piesta. Stroj sa ľahšie pohybuje pri veľkých rýchlostiach. Dôsledkom týchto rôznych, vážnych okolností je, že pri rovnako veľkom kotle možno docieliť oveľa väčšieho výkonu, alebo naopak, že možno dostať žiadaný výkon s ľahším kotlom menšieho objemu. To je výhoda používania prehriatej pary. Z toho vyplýva jej dôležitosť zvlášť pre železničné lokomotívy, kde sa vyžaduje vysoká ťažná sila a rýchlosť. Používanie prehriatej pary sa obzvlášť rozšírilo koncom devätnásteho storočia v Nemecku pri stacionárnych strojoch. Starostlivo vykonanými pokusmi sa zistilo, že plynuli z neho značné úspory, hoci sa pri strojoch vyskytli aj isté komplikácie, ktoré boli zavinené usporiadaním prehrievačov. A vyskytla sa potom otázka, či by sa dosiahlo tých istých priaznivých výsledkov, keby sa užilo v lokomotívach požívala prehriata para. Chcejúc sa o tom presvedčiť, zverila správa dráh pruského štátu Borsigovej strojárni v Berlíne konštrukciu lokomotívy na prehriatu paru. Táto lokomotíva je na obrázku nad týmto článkom.

Konštrukcia tejto lokomotívy je veľmi dobre do podrobností premyslená. Lokomotíva má dve osi spojené a vpredu dvojosí podvozok; má dva parné valce na jednoduchú expanziu, je teda dvojvalcová. Najzaujímavejšia časť, ktorou sa líši od ostatných lokomotív, je prehrievač, ktorý je umiestnený v dymnici, ktorým

Parná lokomotíva na prehriatu paru
sa zvýši teplota nasýtenej pary, ktorá prichádza z kotla, o 100 ° C, bez toho aby sa zvýšil jej tlak. Prehrievač je Schmidtovej sústavy. Skladá sa z veľkej rúry, umiestnenej vodorovne v ležatom kotle. Táto rúra spája pec s dymnicou, kde ústi do zvláštneho rezerváru, ktorý jest usporiadaný sústredne s plášťom dymnice. Jedna časť

Priečny rez kotlom Priečny rez kotlom

horúcich dymových plynov, ktoré sa vyvinuli spálením uhlia na rošte v peci, prechádza vodorovnú rúrou a rezervoárom v dymnici a odchádza konečne do komína otvormi, ktorých veľkosť sa dá regulovať podľa teploty prehriatia. Horúce dymové plyny pretekajúce sústredným rezervoárom v dymnici prúdia okolo a pozdĺž ohýbaných trubiek, ktorými sa prevádza para z kotla. Na svojom prietoku týmito rúrkami sa para prehrieva, ako už bolo uvedené, asi o 100 ° C nad teplotu nasýtenej pary rovnakého tlaku a prichádza konečne do parných komôr valcov.

Táto lokomotíva bola v roku 1901 porovnaná s dvoma inými lokomotívami, z ktorých jedna bola so združeným parným strojom s dvoma valcami a druhá so združeným parným strojom so štyrmi valcami Boriesovho systému. Tieto tri lokomotívy takmer o rovnakom výkone konali tú istou službu, ťahali rôzne bremená, ktorých veľkosť sa riadila podľa výkonu kotla. Spálilo sa priemerne 400 kg uhlia na 1 m2 roštu. Z týchto porovnávacích pokusov vyplynulo, že čo sa týka ekonómie, teda výkonu v efektívnych konských silách, pripadajúceho na 1 kg uhlia alebo na 1 tonu váhy lokomotívy bez tendra, lokomotíva na prehriatu paru sa takmer vyrovnala, bola len o niečo málo pozadu, lokomotíve dvojvalcovej so združeným parným strojom. Avšak, lokomotíva so združeným parným strojom a štyrmi valcami bola rozhodne lepšia.

V roku 1902 bola konštrukcia vylepšená umiestnením prehrievača do dymových rúrok, čo sa všeobecne rozšírilo. Používanie prehriatej pary sa stalo u parných lokomotív štandardom.




SVETOZOR
© Všetky práva vyhradené. All rights reserved