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Machines à vapeur - Qu'est-ce que c'est ?
Question
Je sais que les machines à vapeur sont considérées comme démodées, peu pratiques et rarement utilisées.
Pourquoi sont-elles considérées comme peu pratiques donc rarement utilisées ?
Comment Un moteur à vapeur pourrait-il exactement fonctionner pour alimenter une voiture en remplacement du moteur à combustion interne ?
J'ai supposé que c'était possible.
Réponse acceptée
Au début de l'automobile, les les voitures à vapeur étaient plus courantes qu'autre chose.< /p>
Inconvénients de la vapeur pour usage automobile, par rapport au moteur à combustion interne :
- Inefficacité. Dans un moteur à combustion interne, l'énergie chimique est convertie directement en énergie mécanique sous forme de produits de combustion de gaz en expansion. A l'inverse dans un moteur à vapeur, il y a l'étape supplémentaire de transfert de l'énergie thermique de la combustion vers l'eau surchauffée, puis la détente de l'eau surchauffée en vapeur pour produire de l'énergie mécanique. Généralement, toute conversion d'énergie d'une forme à une autre entraînera des pertes d'énergie.
- Poids. La combustion externe et le transfert d'énergie supplémentaire vers l'eau/la vapeur nécessitent du matériel supplémentaire. Tout cela ajoute un poids important pour produire la même quantité d'énergie
- Démarrage lent. Même avec une chaudière flash, il faudra attendre un certain temps pour que l'eau soit chauffée à le point où il peut produire de l'énergie mécanique utile. Au début des moteurs à combustion interne, ce n'était pas vraiment un facteur de différenciation en raison des inconvénients/dangers associés à la manivelle. Cependant, les démarreurs ont depuis fait une grande victoire pour le moteur à combustion interne.
- Approvisionnement en eau. De grandes quantités d'eau doivent être transportées, ou il doit y avoir un condenseur à bord équipements pour réutiliser l'eau. Dans tous les cas, cela représente également un poids supplémentaire important.
Malgré ces inconvénients, il est tout à fait possible que les voitures soient propulsées à la vapeur. Il est tout simplement plus économique et pratique d'utiliser un moteur à combustion interne.
Réponse populaire
En fait, voyez-vous, le moteur à combustion interne a remplacé le moteur à vapeur pour propulser des véhicules de toutes sortes. Il était à l'origine utilisé dans les locomotives dans les années 1800 pour relier la côte est des États-Unis à la côte ouest. Ils propulsaient également des bateaux à roues à aubes sur le Mississippi et permettaient des traversées motorisées de l'océan Atlantique. Mais assez parlé de la leçon d'histoire.
Il y a des inconvénients inhérents à l'utilisation de la vapeur pour alimenter une voiture :
Heure de démarrage - Nous sommes habitués à monter dans une voiture, à la démarrer et à partir assez rapidement. Dans un véhicule à vapeur, vous devez chauffer la chaudière avant de pouvoir commencer à l'utiliser. Il doit se réchauffer suffisamment pour créer de la vapeur dans laquelle entraînera le moteur. Selon le modèle de machine à vapeur, cela peut prendre une heure ou plus. Il ne suffit pas de sauter dans la voiture et d'aller au magasin. Il y a une exception notable qui était la Doble Steam Car qui avait un brûleur à gaz spécifique et un petit tube qui ne contenait qu'une petite quantité d'eau à la fois. Cela a permis à l'eau de se transformer en vapeur très chaude en peu de temps. Le temps de démarrage était relativement court.
Grand et encombrant - Une machine à vapeur pesait généralement beaucoup. Cela était dû au fait qu'il était en deux parties (chaudière à eau et moteur lui-même). Il a fallu beaucoup de métal pour maintenir la pression contenue afin qu'il puisse être utilisable. À l'ère du format « plus petit c'est mieux », avoir le gros d'un moteur à vapeur le rendrait obsolète avant même qu'il ne sorte de la toile de conception. Vous ne pourriez jamais obtenir l'aérodynamisme que l'on voit aujourd'hui sur les voitures à moteur à combustion interne.
Dangereux - Contrairement aux moteurs à combustion interne modernes, un moteur à vapeur était dangereux en comparaison. Vous aviez une chaudière qui deviendrait très pressurisée (surtout compte tenu de la métallurgie du jour). Cette pression est ce qui a entraîné le piston à vapeur. De plus, vous aviez une source de chaleur externe (feu) qui présentait également des dangers. Si une chaudière explosait, non seulement il y aurait des éclats d'obus de la chaudière, mais de la vapeur et de l'eau bouillante souffleraient partout dans un rayon donné, causant des blessures à tous.
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Faible efficacité - Il est indiqué qu'un moteur à vapeur n'a qu'un rendement d'environ 20 % (ce n'est pas trop différent d'un moteur à combustion interne à essence).
Une grande chose que la machine à vapeur avait était que vous pouviez produire des masses de couple avec elles. Dans la voiture à vapeur Doble mentionnée ci-dessus, elle avait quatre pistons qui la propulsaient. Avec une machine à vapeur, le piston pouvait fournir de la puissance à la fois sur les courses « montée » et « descente » du piston (c'est une notion relative, car dans cette voiture, les pistons reposaient à plat sur le sol). Si vous comparez cela à un moteur à combustion interne, vous obtenez de la puissance à chaque course du moteur, ce qui signifie qu'avec les quatre cylindres, vous auriez 16 courses de puissance pour les quatre pistons sur deux tours du vilebrequin. Avec un moteur à essence à 4 temps, vous ne verriez que quatre temps de puissance pendant les deux tours du vilebrequin. C'est un grand avantage car, avec la vapeur surchauffée, il fournit jusqu'à 1000 lb-pi de couple.
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La raison pour laquelle les moteurs à vapeur ne conviennent pas aux voitures est principalement due à la nécessité pour les moteurs à vapeur de fonctionner à une vitesse minimale généralement constante, et ils n'ajustent pas très bien la vitesse.
Vapeur le moteur n'a pas besoin d'être inefficace, mais ils fonctionnent mieux lorsqu'ils sont constamment utilisés.