14.2. Паровые машины

За время своего развития паровые машины значительно усовершенствовались, поэтому на них было обращено внимание при поиске замены двигателя внутреннего сгорания. При сгорании в оптимальных условиях продукты сгорания жидкого нефтяного топлива были бы безвредны для здоровья, однако этого не происходит в двигателе внутреннего сгорания. Характеристика крутящего момента поршневой паровой машины очень выгодна для привода автомобилей, но для этого необходимо решить ряд задач. Следует напомнить, что паровую машину для автомобилей использовали раньше, чем двигатель внутреннего сгорания, и именно автомобиль с паровой машиной первым преодолел рубеж скорости 200 км/ч.

Конструкция безопасного котла не представляет трудностей. Удается ограничить объем котла до объема трубы, имеющей вид спирали, тем самым одновременно решается вопрос о быстром парообразовании. Однако большую проблему представляет вода. На железных дорогах применение воды в локомотивах с котельными установками и непрерывным режимом эксплуатации оправдано. При эксплуатации автомобиля, например, один раз в неделю, замерзающая жидкость доставляет большие хлопоты. Пропагандист паровых автомобилей Лир предлагает для применения жидкость, которая заменила бы воду, но полной информации о составе этой жидкости не имеется. Независимо от типа применяемой жидкости образующийся пар необходимо конденсировать и вновь использовать. При этом возникают большие трудности, так как для размещения конденсаторов потребовался бы объем всего автомобиля, а привод вентилятора требовал бы значительной мощности. По этой причине система конденсации в локомотивах отсутствовала.

Другие трудности связаны с работоспособностью масла при высокой температуре и с устранением его из сконденсированной жидкости. Было сконструировано несколько типов силовых установок с паровым двигателем и приемлемым содержанием вредных веществ в отработавших газах, причем применялись как поршневая паровая машина, так и паровая турбина.

Дальше всех пошел пионер паровых двигателей Лир, который создал много прототипов. В первую очередь он использовал поршневую паровую машину, позднее испытывал паровую турбину. Паросиловая установка, предназначенная для размещения сзади в автобусе, показана на рис. 106. Паровая турбина развивает мощность около 160 кВт и работает с полной конденсацией. Некоторые прототипы этой установки вследствие больших размеров конденсаторов работали с частичной конденсацией, т. е. при полной мощности часть пара отводилась в атмосферу. Для легкового автомобиля "Шевроле Монте Карло" также была разработана паросиловая установка, имевшая мощность 50 кВт и размеры 610x660x410 мм.

Рис. 6. Схема паросиловой установки 'Лир' для автобуса: 1 - выпускные трубопроводы; 2 - горелки; 3 - теплообменник; 4 - котел; 5 - конденсаторы; 6 - вентиляторы; 7 - трубопровод подвода пара в турбину; 8 - трубопровод отвода пара из турбины в теплообменник; 9 - трубопровод подвода пара из теплообменника в конденсатор; 10 - водяной насос; 11 - водяной бак; 12 - паровая турбина; 13 - генератор; 14 - трубопровод отвода воды из конденсатора в водяной бак; 15 - автоматическая коробка передач; 16 - редуктор; 17 - редукторы привода вспомогательных агрегатов

Однако, как показывает анализ цикла Карно, при использовании паровой машины невозможно достичь удовлетворительного термического КПД силовой установки.

Вследствие этого имеется мало надежд на применение в автомобилях паросиловых установок.