Parní kotel pro parní turbínu. Mladý technik, 2003, č. 04

Tento článek byl spoluautorem Anne Schmidt, naší pravidelné přispěvatelky. Pravidelní přispěvatelé wikiHow úzce spolupracují s našimi redaktory, aby zajistili, že články jsou co nejpřesnější a nejúplnější.

Počet zobrazení tohoto článku: 76 611.

Když se lidem řekne „parní stroje“, často si představí parní lokomotivy nebo vozy Stanley Steamer, ale jejich využití sahá daleko za hranice dopravy. Parní stroje, které byly poprvé vytvořeny v primitivní podobě asi před dvěma tisíciletími, se za poslední tři století staly největším zdrojem elektrické energie na světě a parní turbíny nyní vyrábějí asi 80 procent světové elektřiny. Abyste lépe porozuměli fyzikálním silám, které takový stroj pohánějí, doporučujeme vám vyrobit si vlastní parní stroj z běžných materiálů pomocí jedné z metod navržených zde! Chcete-li začít, podívejte se na krok 1.

Parní stroj z plechovky (pro děti)

Odřízněte spodní část hliníkové plechovky na délku 6,35 palce. Pomocí kovových nůžek čistě odřízněte dno hliníkové plechovky, asi do třetiny.

Ohněte a stiskněte okraj pomocí kleští. Abyste se vyhnuli ostrým hranám, ohněte okraj plechovky dovnitř. Při tom buďte opatrní, abyste se nezranili.

Zatlačte na dno sklenice zevnitř, aby bylo ploché. Většina hliníkových plechovek na nápoje má kulaté dno, které se zakřivuje dovnitř. Dno vyhlaďte stisknutím prstu nebo pomocí malé sklenice s plochým dnem.

Udělejte dva otvory na protilehlých stranách plechovky, 1,3 cm od horního okraje. K vytvoření otvorů můžete použít buď děrovačku na papír, nebo hřebík a kladivo. Budete potřebovat otvory o průměru něco málo přes tři milimetry.

Doprostřed sklenice umístěte malou čajovou svíčku. Zmačkejte alobal a umístěte ho pod a kolem svíčky, aby se nepohybovala. Tyto svíčky se obvykle dodávají ve speciálních stojáncích, aby se vosk neroztavil a nepronikl do hliníkové plechovky.

Střední část 15–20 cm dlouhé měděné trubice omotejte 2–3krát kolem tužky, abyste vytvořili spirálku. Trubice o průměru 3 mm by se měla snadno ohýbat kolem tužky. Budete potřebovat dostatečnou zakřivenou trubici, která bude přesahovat horní část nádoby, a navíc 5 cm rovné trubice na každé straně.

Provlékněte konce trubiček otvory ve sklenici. Střed cívky by měl být umístěn nad knotem svíčky. Je žádoucí, aby rovné části trubice na obou stranách sklenice měly stejnou délku.

Konce trubek ohněte kleštěmi do pravého úhlu. Ohněte rovné části trubice tak, aby směřovaly opačnými směry na různých stranách plechovky. Poté znovu Ohněte je tak, aby spadaly pod dno sklenice. Až budete mít vše připravené, měli byste získat následující: hadovitá část trubice je uprostřed sklenice nad svíčkou a přechází do dvou šikmých, opačně směřujících „trysek“ na obou stranách sklenice.

Vložte sklenici do misky s vodou a ponořte konce zkumavky. Vaše „loď“ by měla být bezpečně držena na hladině. Pokud konce trubice nejsou dostatečně ponořené, zkuste plechovku trochu zatížit, ale nepotopte ji.

Naplňte zkumavku vodou. Nejjednodušší způsob je dát jeden konec do vody a za druhý konec táhnout jako za brčko. Můžete také jeden konec trubičky zavřít prstem a druhý vložit pod proud vody z kohoutku.

Zapalte svíčku. Po chvíli se voda v trubici zahřeje a začne vřít. Jakmile se promění v páru, bude vycházet ven skrz „trysky“, což způsobí, že se celá sklenice v míse roztočí.

V předchozím čísle našeho časopisu jsme popsali konstrukci parní turbíny vhodné pro instalaci na modelový kluzák, a také například pro osvětlení kempingového stanu. Jak jistě chápete, pro její provoz je potřeba pára. Vyrábí ji parní kotel. Na rozdíl od jednoduché konvice je kotel poměrně složité zařízení, které je i přes svou malou velikost schopné produkovat velké množství páry pod tlakem až 2-3 atmosfér. A čím více páry, tím větší je výkon turbíny. Parní kotel navržený A. Abramovem a I. Frolovem (obr. 1) zajišťoval pohyb modelového kluzáku s parní turbínou po dobu deseti minut. Během této doby se v něm odpařilo asi sto gramů vody, což je pro kotel tak malých rozměrů velký úspěch.

Tento návrh byl vypracován mnoha experimenty, proto se ho pokuste co nejpřesněji reprodukovat. Nejprve si ale povíme o konstrukci a principech kotle.

Objem kotle je asi 190 cm³. Aby se snížilo těžiště a zvýšila se stabilita, má oválný tvar. Tlak páry kotel nafukuje a snaží se ho zaoblit. Aby se tomu zabránilo, jsou uvnitř umístěny drátěné pásky (obr. 3).

Kotel je vyroben z plechu z plechovky. Zdrojem tepla je lihová lampa nebo knotový hořák, ve kterém hoří farmaceutický líh. Pokud se líh nahradí benzínem nebo petrolejem, plamen hořáku bude silně kouřit a kotel zčerná. Aby se při zahřívání z malého a lehkého hořáku získalo co nejvíce páry, má kotel řadu zařízení. Do otvorů na jeho dně se například připájejí mosazné náboje z malorážní pušky. Právě v nich dochází k hlavní tvorbě páry. Bez nábojů kotel “netáhne”.

Pokud se vám nedaří sehnat mosazné trubky, zkuste je nahradit měděnými trubkami ve tvaru U. Ty můžete sehnat ze staré ledničky.

Pára vycházející z kotle prochází tzv. suchou parní komorou – malým víčkem vyrobeným z náprstku. Ten odděluje páru od vodních kapiček, které do ní padají. Navzdory tomu pára stále obsahuje hodně vlhkosti, která může kondenzovat na lopatkách turbíny a bránit jejímu provozu. Aby se tomu zabránilo, pára se přehřívá průchodem měděnou trubicí (přehřívačem) umístěnou v plameni lihové lampy. Zde se vysušuje a výrazně zvětšuje svůj objem, což následně prudce zvyšuje výkon turbíny. (V principu může být teplota přehřáté páry velmi vysoká.)

Pokud dodatečně zahřejete špičku přehřívací trubice, získáte proud páry, který zapálí zápalky! To jistě překvapí vaše přátele. Taková horká pára je však škodlivá. Může způsobit odpájení lopatek turbíny.

Spojení mezi kotlem a turbínou je zajištěno kusem silnostěnné gumové hadice, která se v automobilech používá k přívodu benzínu. Je pevně napnuta přes potrubí turbíny a přehřívače, aniž by byla sešroubována drátem. Tento kus hadice funguje jako pojistný ventil. Nadměrný tlak jej z potrubí strhne a pára volně proudí z kotle.

Připojení parního kotle k turbíně pomocí kovové trubky není povoleno. Mohlo by dojít k výbuchu kotle!

A teď něco o technologii.

Pro výrobu válcové části kotle (pláště) potřebujete kus plechu o rozměrech 100×175 mm. Musí být zakřivený. K tomu jej velmi opatrně a hladce, bez přehybů nebo zlomů, ohýbejte do tvaru různých válcových těles, postupně jej dotahujte na průměr 50–60 mm. (Abyste se vyhnuli pořezání, pracujte v plátěných rukavicích.)

Poté snadno připájíte krásný a přesný plášť kotle, který má tvar kruhového válce. Opatrně jej stlačíte ve svěráku tak, aby průřez byl oválný o rozměrech přibližně 35×70 mm.

Zvláštní pozornost věnujte pájení bočních stěn kotle. Umístěte je do kotle, podél pájecí linie položte měděný drát o průměru 2 mm a opatrně je připájejte. Poté můžete do pláště kotle vyvrtat otvory, aniž byste riskovali jeho rozdrcení.

Připájejte dvě drátěné distanční podložky, bubínek a trubku přehřívače, zařízení pro var vody – objímky nebo trubky ve tvaru U. Pro nalití vody do kotle vyvrtejte otvor o průměru 4 mm a připájejte k němu vysokou matici se závitem M3. Tímto otvorem budete moci pomocí velké stříkačky nalévat přesné dávky vody do kotle.

Jako zátka poslouží šroub s podložkou vyrobenou z kusu kůže nebo olova. Po dokončení pájení je nutné zkontrolovat těsnost výrobku. Za tímto účelem kotel dobře namydlujte a po uzavření otvoru pro naplnění vodou foukněte do suchého napařovače. V místech špatného pájení se objeví bublina. Toto místo je třeba znovu připájet.

Je také velmi důležité zajistit, aby pára mohla volně proudit z kotle. Za tímto účelem odšroubujte šroub ze vstupu a znovu profoukněte parní komoru. Vzduch by měl procházet celým systémem bez sebemenšího namáhání plic. Pokud se tak nestane, nezapomeňte odstranit příčinu: může se jednat o náhodné upuštění cínu nebo ostrý ohyb trubice.

Dále je třeba vyrobit stojan pro kotel (obr. 3) a připájet ho k němu.

Obr. 3

Stojan má čtyři otvory pro knoty lihových lamp. Vedle nich jsou dva otvory pro přívod vzduchu k plameni knotů. Celkový vzhled lihové lampy je znázorněn na obrázku 4. U této konstrukce se nádrž s lihem, když stojí samostatně, zahřívá jen málo a nehrozí, že by se veškerý lih vznítil.

Pokud je vše připraveno, můžete zahájit požární zkoušky. Modely s parními elektrárnami vyrábějí tisíce amatérů po celém světě. Vždy se s nimi však zachází s respektem a opatrností. Nezapomeňte nosit ochranné brýle nebo průhledný štít.

Do kotle nalijte pomocí stříkačky 150 cm3 vroucí vody. Pomocí gumové hadičky připojte trubici parní komory k vstupní trubici turbíny. Za 2–3 minuty se voda vaří a turbína se začne otáčet obrovskou rychlostí – několik desítek tisíc otáček za minutu.

Po 1,5-2 minutách provozu turbíny si nasaďte rukavice a vyjměte gumovou hadičku. Pokud pára uniká s velkou silou, znamená to, že nebyly využity všechny možnosti kotle. Otvory trysek by měly být zvětšeny. Tento test by měl být několikrát opakován, dokud pára z kotle nezačne vytékat slabým proudem. Pokud turbína začne pracovat hůře, nenechte se rozčílit – to se dá snadno opravit. Trysky opatrně připájejte a znovu je propíchněte jehlou, ale otvory udělejte menší než předtím.

Nyní máte k dispozici parní elektrárnu, kterou lze instalovat na model kluzáku. O její výrobě si přečtěte v příštím čísle.

Více než 800 000 knih a audioknih!

Dostat 2 měsíce předplatného Litres jako dárek a užívejte si neomezené čtení