讨论一下蒸汽机这方面的技术吧

北朝旧贴 | liutom | 8/15/2020 | 共 1821 字 | 编辑本页

liutom 于 2013-4-13 15:04:13 发表了:

因为现在蒸汽机的资料已经不太好找了,我最后找到了蒸汽机车方面的一些资料。根据这些资料,蒸汽机的特性大概是这样的。

蒸汽机的牵引能力是固定的,也就是说,输出扭矩是固定的,而输出扭矩与锅炉蒸汽压力、气缸直径、气缸行程是正比关系,这意味着,增加锅炉压力,同样缸径和行程的蒸汽机输出扭矩就会增加,等效于输出功率增加,而反过来,锅炉压力下降,要达到同样的功率,就必须增加缸径和行程,也就是说,对蒸汽机来说,锅炉压力对蒸汽机的重量是很重要的,蒸汽压力如果从 3.5 提高到 14,那么这个蒸汽机气缸体积怎么也能减少一半吧?当然曲轴是不能变的,这个受材料强度的限制。

那么蒸汽机的马力由什么决定呢?是由锅炉决定的,由于蒸汽机的输出扭矩是固定的,所以随着蒸汽机的转速上升,蒸汽机的输出功率也上升,直到锅炉蒸汽供应量的极限,就达到了蒸汽机的最大马力。显然,锅炉也是个很重要的部件。


海盗 于 2013-4-13 18:23:12 发表了:

Pe = Te·(2∏·n/60)/1000 = Te·n/9550(kW)??

其中:Pe=发动机输出功率,kW; Te=有效转矩,N·m; n=发动机转速,r/min


liutom 于 2013-4-14 00:14:56 发表了:

贴个铁路上用来计算牵引功率的公式吧

牵引力用 KN 计算(轮周牵引力,也就是实际能输出的力矩),计算功率用 KW

计算功率 KW=牵引力 KNX 速度公里*1000/3600


liutom 于 2013-4-14 00:27:02 发表了:

蒸汽机车的牵引特性比较特殊,属于能输出的扭矩固定,并不会因为机车行驶速度降低而输出扭矩就上升,这意味着蒸汽机车的输出功率是随着速度的上升而上升的,只要有足够的蒸汽就能一直提高速度,也就是说,锅炉才是限制蒸汽机车功率的主要因素。

以上游型蒸汽机车为例,该车计算最大功率为 1501 马力,该车计算每马力时耗蒸汽 7.58KG,也就是说,上游配了一台每小时供蒸汽 11.37 吨的锅炉。

如果不考虑蒸汽机技术水平的差距,则临高现有流星二型 500 马力蒸汽机车需要一台每小时供蒸汽 3.79 吨的锅炉,约等于 4 吨。

下面大家可以推算一下 4 吨蒸汽锅炉,3.5 个大气压的情况下大概会有多大。


itany 于 2013-4-14 00:35:00 发表了:

liutom 发表于 2013-4-14 00:27

蒸汽机车的牵引特性比较特殊,属于能输出的扭矩固定,并不会因为机车行驶速度降低而输出扭矩就上升,这意味 ...

算这个还不如看看美国 19 世纪末的蒸汽机车的主要参数。


liutom 于 2013-4-14 08:53:40 发表了:

itany 发表于 2013-4-14 00:35

算这个还不如看看美国 19 世纪末的蒸汽机车的主要参数。

查了一下,蒸汽机车时代不大使用马力或者 KW 来计算蒸汽机的功率

鲍德温的机车几乎就没这个参数,大多只列出牵引力


itany 于 2013-4-14 09:42:10 发表了:

liutom 发表于 2013-4-14 08:53

查了一下,蒸汽机车时代不大使用马力或者 KW 来计算蒸汽机的功率

鲍德温的机车几乎就没这个参数,大多只列 ...

那个时候测轮周功率还是比较困难的

实际上您之前分析的也没啥错误,那就是牵引力取决于蒸汽压和曲轴活塞车轮构成的机械系统,而功率主要取决于锅炉的供气能力


liutom 于 2013-4-14 09:46:09 发表了:

itany 发表于 2013-4-14 09:42

那个时候测轮周功率还是比较困难的

实际上您之前分析的也没啥错误,那就是牵引力取决于蒸汽压和曲轴活塞 ...

我已经找到了一个专门的美国蒸汽机车网站,列出了几乎所有的美国蒸汽机车,其中绝大部分的锅炉压力都超过了 10 个大气压。

最重要的是,这里面没有一个列出计算最大牵引功率的,也没有一个列出锅炉供气能力的,这意味着这些机车仅有牵引力指标,没有功率指标。

当然,他们也有评价锅炉的一些算法,但那些算法似乎相当原始,几乎没法拿来做计算用。


itany 于 2013-4-14 10:06:05 发表了:

liutom 发表于 2013-4-14 09:46

我已经找到了一个专门的美国蒸汽机车网站,列出了几乎所有的美国蒸汽机车,其中绝大部分的锅炉压力都超过 ...

不就是这个么:http://www.steamlocomotive.com/

您去看看早年的型号就知道了.

要知道 18 世纪末人家用的锅炉的工艺未必比临高高多少。当然工人的素质是高多了。


liutom 于 2013-4-14 10:08:00 发表了:

itany 发表于 2013-4-14 10:06

不就是这个么:

http://www.steamlocomotive.com/

这里面实际上没有锅炉参数,或者说,这里面使用的锅炉参数和现在是不大一样的


itany 于 2013-4-14 10:39:10 发表了:

liutom 发表于 2013-4-14 10:08

这里面实际上没有锅炉参数,或者说,这里面使用的锅炉参数和现在是不大一样的

http://www.steamlocomotive.com/llanso-power.php


liutom 于 2013-4-14 10:46:45 发表了:

itany 发表于 2013-4-14 10:39

http://www.steamlocomotive.com/llanso-power.php

这个我也看了,没法用,推算不出锅炉的供气能力来。


liutom 于 2013-4-14 11:12:51 发表了:

我们还是按锅炉蒸汽供气量来推算吧,按前面计算的,500 马力蒸汽机最小也需要一台 4 吨蒸汽锅炉供热,我查了一下,现在常见的 4 吨蒸汽炉压力为 1.25MPA,等于 12 个大气压,各厂家给出的重量不一,最低的 18 吨,最重的 28 吨。有人给出了一个估算公式,1 蒸吨需要 4 吨钢材和 1 吨水,按这个算 4 蒸吨锅炉最少重 20 吨。