Steel Production

http://1epal-esp-trikal.tri.sch.gr/joomla/

www.sch.gr

Στρόβιλοι

Ο στρόβιλος ή τουρμπίνα, είναι ένας κινητήρας που εξάγει ενέργεια από τη ροή ενός ρευστού και τη μετατρέπει σε ωφέλιμο έργο. Αν το ρευστό είναι αέριο καλείται αεριοστρόβιλος ενώ αν είναι ρευστό λέγεται υδροστρόβιλος. Ο στρόβιλος γενικά μπορεί να είναι τόσο ακτινικής όσο και αξονικής ροής.
Η πιο απλή μορφή αεριοστροβίλου είναι μια συνδεσμολογία στροφίου όπου σε έναν άξονα ή τύμπανο προσαρτούνται πτερύγια. Το ρευστό επιδρά στα πτερύγια και αυτά αντιδρώντας στη ροή περιστρέφουν το στροφίο. Παραδείγματα απλών τουρμπίνων αποτελούν οι ανεμόμυλοι και οι νερόμυλοι.

Αεριοστρόβιλος ακτινικής ροής

Ο αεριοστρόβιλος ακτινικής ροής χαρακτηρίζεται από το συμπαγές και στιβαρό της κατασκευής του, ενώ πλεονεκτεί και ως προς τη μέθοδο κατασκευής αφού κατασκευάζεται με χύτευση. Έχει λοιπόν εφαρμογή σε μικρού μεγέθους στροβιλοσυμπιεστές και για κινητήρες που χρησιμοποιούν ελαφρά κλάσματα, αφού παρουσιάζονται δυσκολίες, στην απομάκρυνση κατά τη λειτουργία, σωματιδίων που επικάθονται σε αυτόν. Για μεγαλύτερες κατασκευές το βάρος αυξάνεται σημαντικά ενώ και η χύτευση μεγάλων κομματιών παρουσιάζει δυσκολίες. Οι απώλειες πίεσης που οφείλονται στη μείωση του μεγέθους για τους αξονικούς στροβίλους δεν επηρεάζουν την λειτουργία τους σε υψηλές πιέσεις. Στους αεριοστροβίλους ακτινικής ροής τα καυσαέρια οδηγούνται στο στροφείο μέσω ενός σπειροειδούς κελύφους το οποίο δίνει τη συστροφή στη ροή. Πριν το στροφείο μπορεί να παρεμβάλλεται μια σταθερή πτερύγωση η οποία χρησιμοποιείται για να ρυθμίσει τη γωνία προσπτώσεως της ροής στα κινητά πτερύγια. Με κατάλληλη ρύθμιση της κλίσεως των σταθερών πτερύγιων είναι δυνατή η ρύθμιση της παροχής καυσαερίων, της ισχύος και των στροφών του στροβίλου.

Αεριοστρόβιλος αξονικής ροής

Οι αεριοστρόβιλοι αξονικής ροής μπορεί να είναι μίας ή (σπάνια) δυο βαθμίδων. Κάθε βαθμίδα αποτελείται από μια σειρά σταθερών πτερύγιων που ακολουθείται από μια σειρά κινητών πτερύγιων. Μέσα στον στάτορα η ροή αποκτά συστροφή την οποία αφαιρεί το στροφείο απορροφώντας ενέργεια από το ρευστό. Τα πτερύγια του στροβίλου επειδή διαβρέχονται από τα καυσαέρια, λειτουργούν σε ιδιαίτερα υψηλές θερμοκρασίες. Η μεγάλη ταχύτητα περιστροφής τους δημιουργεί ισχυρές φυγοκεντρικές δυνάμεις οι οποίες σε συνδυασμό με τη υψηλή θερμοκρασία καταπονούν ιδιαίτερα τα πτερύγια. Επιπλέον στην περίπτωση υπάρξεως συστήματος παλμών δημιουργούνται ισχυρές ταλαντώσεις στα πτερύγια. Λόγω των υψηλών θερμοκρασιών λειτουργίας και της οριακής φορτίσεως θα πρέπει να ελέγχεται συνεχώς η μεταβολή της θερμοκρασίας εξόδου των καυσαερίων.

2 χρονος Κινητήρας

Ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης χρειάζεται τις εξής φάσεις για να λειτουργήσει: εισαγωγή μείγματος, συμπίεση, ανάφλεξη-εκτόνωση, εξαγωγή καυσαερίων. Δηλαδή, έχει τέσσερις φάσεις οπωσδήποτε. Σε έναν τετράχρονο κινητήρα, αυτές οι φάσεις διαχωρίζονται πλήρως. Αν, όμως, γίνουν σε δύο χρόνους, τότε ο κινητήρας ονομάζεται δίχρονος και έχει κάποια σημαντικά πλεονεκτήματα, αλλά και εξίσου σημαντικά μειονεκτήματα, τα οποία οφείλονται ακριβώς σε αυτή την ιδιαίτερη φύση του. Ας δούμε, όμως, πρώτα πώς αυτές οι τέσσερις φάσεις γίνονται μόνο σε δύο χρόνους, δηλαδή πώς λειτουργεί ένας δίχρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης.
1ος χρόνος: Ο κύλινδρος έχει γεμίσει με καύσιμο μείγμα από τον προηγούμενο κύκλο. Το μείγμα αυτό έχει συμπιεστεί και το έμβολο βρίσκεται στο άνω σημείο της διαδρομής του (Άνω Νεκρό Σημείο ή Α.Ν.Σ.). Η ανάφλεξη γίνεται λίγο πριν, ώστε όταν το έμβολο φτάσει στο Α.Ν.Σ., η πίεση των αερίων να είναι η μέγιστη. Λόγω της αύξησης της πίεσης, το έμβολο αρχίζει να κινείται προς τα κάτω, σπρώχνοντας το στροφαλοφόρο. Στο δίχρονο κινητήρα δεν υπάρχουν βαλβίδες, αλλά θυρίδες στο πλάι του κυλίνδρου, οι οποίες κλείνουν από το ίδιο το έμβολο.
Καθώς το έμβολο κινείται προς τα κάτω, ελευθερώνει πρώτα τη θυρίδα εξαγωγής, οπότε τα καυσαέρια αρχίζουν και κινούνται προς τα έξω. Σχεδόν την ίδια στιγμή ελευθερώνει και τη θυρίδα εισαγωγής, όπου αρχίζει να εισέρχεται νέο μείγμα στον κύλινδρο. Αυτό το νέο μείγμα σπρώχνει τα καυσαέρια στην εξαγωγή (σάρωση).
2ος χρόνος: Το νέο καύσιμο μείγμα έχει σπρώξει τα καυσαέρια της καύσης έξω από τον κύλινδρο. Ο κύλινδρος είναι γεμάτος με νέο μείγμα και το έμβολο αρχίζει να κινείται προς το Α.Ν.Σ., κλείνοντας τις θυρίδες εισαγωγής και εξαγωγής. Το μείγμα παγιδεύεται μέσα στον κύλινδρο και αρχίζει να συμπιέζεται. Λίγο πριν το έμβολο φτάσει στο Α.Ν.Σ., γίνεται η ανάφλεξη και ένας νέος κύκλος ξεκινά από την αρχή.

4 χρονος Κινητήρας

Οι τετράχρονοι κινητήρες εσωτερικής καύσης με καύσιμο βενζίνη έχουν τέσσερις φάσεις λειτουργίας («χρόνους»):
"Χρόνος" λειτουργίας ορίζεται η διαδρομή του εμβόλου από το Άνω Νεκρό Σημείο(Α.Ν.Σ.) ως το Κάτω Νεκρό Σημείο (Κ.Ν.Σ.).
Άρα για να πραγματοποιηθεί ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας πρέπει το έμβολο να κάνει τέσσερις διαδρομές, γι'αυτό ο κινητήρας αυτός λέγεται τετράχρονος.

1. Εισαγωγή. Το καύσιμο μείγμα εισέρχεται στο θάλαμο καύσης από την ανοιχτή βαλβίδα εισαγωγής
2. Συμπίεση. Το έμβολο κινείται προς το άνω νεκρό σημείο και συμπιέζει το καύσιμο μείγμα
3. Ανάφλεξη, Καύση / Εκτόνωση. Η ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας, σε συνδυασμό με τον ηλεκτρικό σπινθήρα που δίνεται από το μπουζί (βενζινοκινητήρες), προκαλούν την ανάφλεξη του καύσιμου μείγματος. Η έναυση δεν γίνεται στο άνω νεκρό σημείο αλλά λίγο πιο πριν (προπορεία ανάφλεξης, «αβάνς»)Το μείγμα καίγεται και εκτονώνεται, πιέζοντας το έμβολο προς το κάτω νεκρό σημείο, παράγοντας ωφέλιμο έργο.
4. Εξαγωγή. Το έμβολο, που λόγω της πίεσης των αερίων της καύσης έχει φτάσει στο κάτω νεκρό σημείο, λόγω της αδράνειας του συστήματος έμβολο-στροφαλοφόρος-σφόνδυλος, αρχίζει να κινείται προς τα άνω, σπρώχνοντας τα αέρια προς την ανοιχτή βαλβίδα εξαγωγής. Έτσι τα προϊόντα της καύσης εξέρχονται από το θάλαμο καύσης