Баланс энергии в паровой машине

По сравнению с котлом паровая машина расходует тепловую энергию пара ещё более расточительно. Подсчитано, что даже самый высокий к. п. д. лучшей паровой машины паровоза не превышает 12 - 14%. Больше всего энергии теряется из-за того, что отработавший пар, покидая паровую машину, уносит с собой большую часть тепловой энергии, сообщённой пару в котле.

В самом деле, отработавший пар уходит через конус в атмосферу, обладая давлением до 1.5 am и температурой 120 - 180°. Теплосодержание его составляет 647 - 676 килокалорий, в то время как теплосодержание перегретого пара при давлении 16 ат и температуре 380° составляет 766 килокалорий. Чем больше отсечка пара, тем большее количество энергии уносится с выхлопным паром. Эта огромная потеря тепла называется потерей с выхлопным паром, она достигает 38 — 40%.



Фиг. 144: схема потерь тепла в паровозе

Фиг. 144: схема потерь тепла в паровозе



Неполное расширение пара, так называемое мятие пара при впуске и выпуске, теплообмен со стенками цилиндров и утечка пара через неплотности, противодавление на нерабочую сторону поршня вследствие несовершенства конусно-вытяжных устройств - всё это увеличивает потерю тепла.

В результате полезная работа паровой машины резко снижается.

Если при этом учесть, что часть энергии расходуется на преодоление постоянно действующих в движущем механизме сил сопротивления (сил трения), то фактически полезная работа машины окажется ещё меньше.

Вот почему к. п. д. её не превышает 12 - 14%.

Для наглядности баланс тепловой энергии современного паровоза при средних режимах его работы приведён в таблице 1 и иллюстрирован на фиг. 144, из которых видно, что наибольшую долю тепла поглощают:

  1. в котле - потери с уходящими газами и потери, связанные с уносом топлива

  2. в машине - потери с выхлопным паром.

Теперь не трудно подсчитать и полный к. п. д. паровоза. Его можно представить как произведение к. п. д. котла на к. п. д. машины, что при взятых нами средних данных составит:

0.55 × 0.13 × 100 = 7.1%



Таблица 1: примерный баланс тепловой энергии паровоза

Таблица 1: примерный баланс тепловой энергии паровоза