آشنایی با موتور بخار مرکب

[KING Electron10]

امروز میخواهیم با موتور بخار مرکب آشنا شویم موتور بخاری که در نیروگاه های حرارتی انرژی لازم را برای حرکت توربین ها آماده میکند زمانی محرک قطار و کشتی ها بوده و در مواردی هنوز هست و در کاغذ سازی و پالایشگاه ها کاربرد فراوان دارد
موتور بخار: نوعی موتور حرارتی از نوع رفت و برگشتی است که اصول کاری آن با بخار است
این نوع موتور ها انواعی دارند که برخی از آنها در یک مرحله و برخی دیگر در چند مرحله فرآیند انبساط را انجام میدهند

موتور بخار مرکب: موتور بخاری است که بخار فشار بالا اول در یک سیلندر فشار قوی (HP) انبساط یافته و بعد در یک سیلندر فشار پایین (LP) منبسط میشود.
انبساط: به تغییر شکل ، طول و.... یک جسم به تغییر دما گفته میشود
نکته:تغییر فاز رخ نمی دهد

نکته:گاز در سیلندر فشار قوی گرما و فشارش کاهش یافته و حجم آن بیشتر میشود اینگونه از بخار انرژی زیادی به دست می آید

نکته: سیلندر فشار پایین از نظر اندازه بزرگتر است که پس انبساط بخار وارد چگالنده میشود

برخی از موتور های مرکب نیز با بیش از ۲ سیلندر کار میکنند تعداد سیلندر ها چندگانه بودن موتور بخار مرکب را تعیین میکند برای مثال اگر با ۴ سیلندر کار کند انبساط ۴ گانه دارد
این موتور ها قطعات سبکی دارند که باعث میشود لرزش موتور کاهش یابد برخی از مزایای موتور بخار مرکب به شرح زیر است
محدوده ی فشار کمتری دارد و باعث میشود سیلندر را از خرابی حفظ نماید و جریان بخار آن خلاف جهت حرکت سیلندر است
انواع:گیرنده _پشت سر هم _ وولف

نوع گیرنده:میل لنگ های آن با هم تفاوت دارند و بخار به طور مستقیم از سیلندر ها عبور نمی کند
پشت سر هم: سیلندر ها مشترک و هم زمان کار میکنند
وولف:۲ سیلندر نسبت به هم ۱۸۰ درجه بسته شده اند وقتی بخار وارد سیلندر فشار قوی میشود
مستقیما وارد سیلندر فشار ضعیف میشود

جنس موتور بخار مرکب بیشتر از فولاد می باشد و از آلومینیوم،آهن ، استیل زنگ نزن و سایر فلزات در آن استفاده می شود

[rohamavation]

برای موتورهای مرکب بخار ابتدا در یک یا دو سیلندر پرفشار (HP) منبسط میشه سپس با کاهش مقداری گرما و از دست دادن مقداری فشار به یک سیلندر کم‌فشار (LP) با حجم بزرگ‌تر تخلیه میشود. دو یا بیشتر بنابراین بخش انبساط چرخه ترمودینامیکی گسترش مییابه.سیلندرها دارای یک میله پیستون مشترک سر متقاطع، شاتون و میل لنگ هستند. این باعث میشه ضربه در هر دو H.P. و سیلندرهای L.P در فاز یعنی عملکرد در هر دو سیلندر در زمان حرکت به جلو و برگشت یکسان باشه موتور بخار مرکب پشت . در این موتور پیستون های H.P. و سیلندرهای L.P دارای میله پیستون مشترک سر متقاطع، شاتون و میل لنگ هستند. این باعث میشه ضربه در هر دو H.P. و سیلندرهای L.P در فاز یعنی عملکرد در هر دو سیلندر در زمان حرکت به جلو و برگشت یکسانه. علاوه بر این محور hp. و سیلندرهای L.P در یک خط مستقیم قرار دارند.
مسیر جریان بخار
مسیر جریان بخار در هر دو سیلندر HP و LP .از آنجایی که موتورهای بخار به طور کلی دو اثر هستند،جریان بخار در جهت مخالف در هر دو سیلندر در طول حرکت برگشتی جریان داره
در حین حرکت رو به جلو بخار فشار بالا از دیگ از طریق سوپاپ "V1" (شیر V3 بسته) و بخار منبسط شده جزئی در سمت راست H.P وارد سمت چپ سیلندر HP میشود. سیلندر که در حرکت برگشتی قبلی تا حدی منبسط شده از طریق دریچه‌های V4 و V6 (شیرهای V2 و V5 بسته) به سمت چپ سیلندر L.P منتقل میشود تا بیشتر آن به فشار برگشتی گسترش یابه. در همان زمان در همان حرکت رو به جلو بخار سمت راست سیلندر L.P. که به فشار برگشتی در حرکت برگشتی قبلی منبسط میشه از طریق سوپاپ V8 (شیر V7 بسته) تخلیه میشه. به این ترتیب یک ضربه به جلو کامل میشه.در زمان بازگشت بخار فشار بالا از دیگ بخار وارد سمت راست H.P. سیلندر از طریق شیر "V2" (دریچه V4 بسته) و بخار منبسط شده جزئی در سمت چپ H.P. سیلندر که در حرکت رو به جلو قبلی تا حدی منبسط شده از طریق دریچه‌های V3 و V7 (سوپاپ‌های V1 و V8 بسته) به سمت راست سیلندر L.P منتقل میشه تا انبساط بیشتر به فشار برگشتی ایجاد بشه در همان زمان در حین حرکت برگشتی مشابه بخار سمت چپ سیلندر L.P. که در حرکت قبلی به سمت فشار برگشتی منبسط میشه از طریق سوپاپ V5 (شیر V6 بسته) تخلیه میشه. به این ترتیب یک ضربه برگشتی کامل میشه.

HP، LP و زمانهای چرخشی ترکیبی
به عنوان صربه H.P. و سیلندرهای L.P در فاز هستند حداکثر و حداقل گشتاور چرخشی روی میل لنگ با توجه به هر سیلندر تقریباً با همان زاویه میل لنگ عمل خواهد کرد. این منجر به تغییرات زیادی در نقاط حداکثر و حداقل گشتاور ترکیبی H.P می شود. و سیلندرهای L.P و در نتیجه نیاز به فلایویل بزرگ دارد. به عنوان ضربه H.P. و سیلندرهای L.P در فاز هستن مشکلات بالانس و ارتعاش در این روش بیشتره .موتور بخار دو سیلندر نوع Woolfe مثالا. در این موتور پیستون های H.P. و سیلندرهای L.P دارای میله پیستون مجزا سر ضربدری شاتون و میل لنگ و میل لنگ H.P. و سیلندرهای L.P 180 درجه خارج از فاز هستند. علاوه بر این محور hp. و سیلندرهای L.P با یکدیگر موازی هستند.

مسیر جریان بخار
در طول حرکت رو به جلو، مسیر جریان بخار در هر دو سیلندر HP و LP با فلش های جامد و در طول حرکت برگشت .موتور بخار مرکب نوع گیرنده . در این موتور مانند موتور مرکب از نوع وولف، پیستون های H.P. و سیلندرهای L.P دارای میله پیستون سر متقاطع شاتون و میل لنگ جداگانه هستند اما میل لنگ H.P. و سیلندرهای L.P 90 درجه خارج از فاز هستند. این میل لنگ 90 درجه خارج از فاز باعث ایجاد ضربات جلو و برگشت H.P می شود. و سیلندرهای L.P خارج از فاز . در این محور hp. و سیلندرهای L.P با یکدیگر موازی هستند.مسیر جریان بخار

از آنجایی که ضربات دو سیلندر در موتور بخار ترکیبی نوع گیرنده خارج از فاز هستن بخار فشار بالا از H.P. سیلندر را نمیتوان مستقیماً داخل سیلندر L.P. در عوض بخار فشار بالا از H.P. سیلندر ابتدا در ظرفی به نام گیرنده تخلیه میشون سپس هنگامی که برای دریافت بخار آماده شد در سیلندر LP تخلیه می شود. گیرنده بین H.P. و سیلندرهای L.P. در طول ضربه فشار گیرنده بسته به عرضه و تقاضای بخار از آن متفاوته به منظور کاهش این تغییر فشار گیرنده حداقل 1.5 برابر H.P ساخته شده حجم سیلندر تغییرات فشار در گیرنده به دلیل افت فشار در نتیجه تراکم نیز میتونه با پوشش بخار گیرنده کاهش یابه.


LP HP و زمانهای چرخشی ترکیبی
تغییرات گشتاور چرخشی سیلندر LP، سیلندر HP و ترکیبی سیلندر HP-LP میل لنگ 90 درجه خارج از فاز موتور بخار ترکیبی نوع گیرنده باعث میشه ممان چرخشی سیلندر HP و سیلندر LP روی میل لنگ 90 درجه از فاز خارج شودبرای کل چرخه یعنی حداکثر و حداقل گشتاور چرخشی در H.P. و سیلندرهای L.P. در خارج از فاز با زاویه میل لنگ تقریباً 90 درجه انجام میشن. این باعث میشه کل چرخه یکنواخت بشه و در نتیجه نیاز به فلایویل کوچکتری داره. بنابراین مشکلات تعادل و ارتعاش در این مدل کمتره. این مزیت اصلی چیدمان نوع گیرندیه.
در یک موتور بخار ساده، انبساط بخار تنها در یک سیلندر انجام میشه در حالی که در موتور ترکیبی دو یا چند سیلندر با اندازه فزاینده برای انبساط بیشتر بخار و راندمان بالاتر وجود داردموتورهای احتراق خارجی مثل هر موتور احتراقی برای تبدیل انرژی درون یک سوخت قابل احتراق به کار قابل استفاده استفاده میشون. موتور بخار نمونه کلاسیک موتور احتراق خارجیه.دو نوع موتور احتراق خارجی داریم
دو نوع موتور احتراق خارجی تک فاز و دو فاز هستن. موتورهای احتراق خارجی تک فاز از سیال کاری استفاده میکنند که تغییر فاز نمیند. در تمام چرخه موتور یا مایع یا گاز باقی میمونه. موتورهای احتراق خارجی دوفاز از تغییر فاز استفاده میکنند که در آن سیال کار از مایع به گاز تبدیل میشه و سپس به مایع برمیگرده.موتورهای احتراق خارجی دوفاز از انتقال فاز برای تبدیل دما به کار قابل استفاده، به عنوان مثال از مایع به گاز (به طور کلی بسیار بزرگتر) استفاده میکنن. این نوع موتور از انواع چرخه Rankine استفاده و کار میکنن موتورهای بخار نمونه رایج موتورهای دوفاز هستن. به عنوان مثال دیگر موتورهایی است که از چرخه Rankine استفاده میکنند.تفاوت عمده بین چرخه رانکین با بقیه اینه که در رانکین انرژی گرمایی خارج از سیال عامل تولید میشه،در حالی که در اتو دیزل و برایتون در داخل سیال عامل تولید میشه. یعنی در اتو و دیزل سوخت مایع به داخل سیلندر پاشیده می شود و برای حرکت پیستون احتراق میشه و در برایتون سوخت مایع به داخل محفظه احتراق پاشیده میشه و احتراق می شود. بنابراین، چرخه های اتو، دیزل و برایتون همگی به سوخت مایع نیاز دارند.${\displaystyle \eta ={\frac {work\ done}{heat\ absorbed}}={\frac {Q1-Q2}{Q1}}}$سیستم‌ها و پیکربندی‌های ترکیبی زیادی وجود دارد، اما دو نوع اساسی وجود دارد، با توجه به نحوه فازبندی پیستون‌های HP و LP و بنابراین اینکه آیا اگزوز HP میتونه مستقیماً از HP به LP (ترکیبات Woolf) عبور کنه یا اینکه نوسان فشار نیاز به فضای میانی «بافر» به شکل لوله بخار معروف به گیرنده (ترکیبات گیرنده).

در موتور بخار تک انبساط بخار پرفشار با فشار دیگ از طریق دریچه ورودی وارد سیلندر میشه . فشار بخار پیستون را تا زمانی که سوپاپ بسته بشه (حدود 1/4 حرکت پیستون به سمت پایین سیلندر میبره. پس از قطع شدن منبع بخار، بخار محبوس شده همچنان به منبسط شدن ادامه میده و پیستون را به انتهای حرکت فشار میده، جایی که دریچه اگزوز باز میشه و بخار تا حدی تخلیه شده را به اتمسفر یا کندانسور خارج میکنه. این قطع اجازه میده تا کار بسیار بیشتری استخراج بشه و انبساط بخار کار اضافی را فراتر از کاری که توسط بخار در فشار دیگ انجام میشه انجام میده.


قطع زودتر نسبت انبساط را افزایش میده که در اصل اجازه میده انرژی بیشتری استخراج بشه و کارایی را افزایش میده. در حالت ایده آل، بخار به صورت آدیاباتیک منبسط میشه و دما متناسب با افزایش حجم کاهش مییابه. با این حال در عمل مواد سیلندر اطراف به عنوان یک مخزن گرما عمل میکنه بخار را در قسمت اولیه انبساط خنک میکنه و آن را در قسمت بعدی گرم میکنه. این جریان‌های حرارتی برگشت‌ناپذیر راندمان فرآیند را کاهش میدن به طوری که فراتر از یک نقطه خاص افزایش بیشتر نسبت انبساط در واقع باعث کاهش بازده و کاهش میانگین فشار مؤثر و در نتیجه کاهش قدرت موتور میشه مزایای دیگش از آنجایی که محدوده دما کوچکتره تراکم سیلندر کاهش میابه. تلفات ناشی از چگالش به سیلندر LP محدود میشه. اختلاف فشار در هر سیلندر کمتره بنابراین نشت بخار کمتری در پیستون و سوپاپ ها وجود داره زمان چرخش یکنواختره بنابراین تعادل اسونتره و میتونه از فلایویل کوچکتری استفاده کرد. فقط سیلندر HP کوچکتر باید ساخته بشه تا بالاترین فشار را تحمل کنهکه وزن کلی را کاهش میده. به طور مشابه قطعات تحت فشار کمتری قرار میگیرن پس میتونن سبک تر باشند. قسمت های رفت و برگشتی موتور سبک تر هستن و لرزش موتور را کاهش میدن. ترکیب را میتوان در هر نقطه‌ای از چرخه راه‌اندازی کرد و در صورت خرابی مکانیکی ترکیب را میتوان بازنشانی کرد تا به‌عنوان یک ساده عمل کنه و بنابراین به کار خود ادامه بده یک موتور 4 سیلندر در نظر بگیر.ین اجازه دهید x جهت عمودی z جهت جلو به عقب و y جهت باشه. بگذارید 4 سیلندر در یک ردیف در امتداد محور z نصب شوند، به طوری که پیستون آنها به سمت پایین باشد. پیستون ها از طریق میله های عمودی بلند به همان میل لنگ متصل میشون. اکنون، خوب مقادیر اساسی موتور را تنظیم مکنیم :${\displaystyle M_{1},M_{2},M_{3},M_{4}}$جرم موثر سیستم میله پیستون مرکب هر سیلندر هست.
حالا سیلندر 2 با فاصله از سیلندر 1 جدا شود$a_{2}$ در امتداد محور z، و به طور مشابه برای${\displaystyle a_{3},a_{4}}.$,${\displaystyle l_{1},l_{2},l_{3},l_{4}}$ طول هر میله استوانه باشد$.{\displaystyle r_{1},r_{2},r_{3},r_{4}}$ شعاع اتصال میل لنگ هر سیلندر باشه$.{\displaystyle \phi _{1},\phi _{2},\phi _{3},\phi _{4}}$ زاویه اتصال میل لنگ هر سیلندر باشد.${\displaystyle \phi _{i}-\phi _{1}}$یک ثابت است\alpha _{i} برای هر یک از ${\displaystyle i=2،3،4}$.
حالا که موتور کار میکنه موقعیت عمودی سیلندر${\displaystyle x_{i}=r_{i}\cos \phi _{i}+{\sqrt {l_{i}^{2}(r_{i}\sin \phi _{i})^{2}}}=l_{1}+r_{i}\cos \phi _{i}-{\frac {r_{i}^{2}}{l_{i}}}(1-\cos(2\phi _{i}))/2+O(r_{i}^{3}/l^{2})}$همانطور که هر سیلندر به سمت بالا و پایین حرکت میکنه یک نیروی عمودی بر برابر قاب نصب خود اعمال میکنه موتورهای Y-S-T مراحل انبساط کم فشار را بین دو سیلندر یکی در هر انتهای موتور تقسیم کردند. این باعث میشود که میل لنگ متعادلتر بشه و در نتیجه موتوری نرم‌تر و سریع‌تر با لرزش کمتر کار میکنه
${\displaystyle M_{i}{\ddot {x}}_{i}}$. هدف سیستم YST اینه که اطمینان حاصل کنه که مجموع هر 4 نیرو تا آنجا که ممکن است لغو بشه. هدفش که کل نیرو (در امتداد محور x) و گشتاور کل (در اطراف محور y) هر دو صفر هستند:${\displaystyle \sum _{i=1}^{4}M_{i}{\ddot {x}}_{i}=0;\quad \sum _{i=2}^{4}M_{i}a_{i}{\ddot {x}}_{i}=0}$
لذا${\displaystyle \sum _{i=1}^{4}M_{i}x_{i}=Const;\quad \sum _{i=2}^{4}M_{i}a_{i}x_{i}=Const}$و${\displaystyle \sum _{i=1}^{4}M_{i}(r_{i}\cos \phi _{i}-{\frac {r_{i}^{2}}{2l_{i}}}\cos(2\phi _{i}))=0;\quad \sum _{i=2}^{4}M_{i}a_{i}(r_{i}\cos \phi _{i}-{\frac {r_{i}^{2}}{2l_{i}}}\cos(2\phi _{i}))=0}$

[KING Electron10]

برای موتورهای مرکب بخار ابتدا در یک یا دو سیلندر پرفشار (HP) منبسط میشه سپس با کاهش مقداری گرما و از دست دادن مقداری فشار به یک سیلندر کم‌فشار (LP) با حجم بزرگ‌تر تخلیه میشود. دو یا بیشتر بنابراین بخش انبساط چرخه ترمودینامیکی گسترش مییابه.سیلندرها دارای یک میله پیستون مشترک سر متقاطع، شاتون و میل لنگ هستند. این باعث میشه ضربه در هر دو H.P. و سیلندرهای L.P در فاز یعنی عملکرد در هر دو سیلندر در زمان حرکت به جلو و برگشت یکسان باشه موتور بخار مرکب پشت . در این موتور پیستون های H.P. و سیلندرهای L.P دارای میله پیستون مشترک سر متقاطع، شاتون و میل لنگ هستند. این باعث میشه ضربه در هر دو H.P. و سیلندرهای L.P در فاز یعنی عملکرد در هر دو سیلندر در زمان حرکت به جلو و برگشت یکسانه. علاوه بر این محور hp. و سیلندرهای L.P در یک خط مستقیم قرار دارند.
مسیر جریان بخار
مسیر جریان بخار در هر دو سیلندر HP و LP .از آنجایی که موتورهای بخار به طور کلی دو اثر هستند،جریان بخار در جهت مخالف در هر دو سیلندر در طول حرکت برگشتی جریان داره
در حین حرکت رو به جلو بخار فشار بالا از دیگ از طریق سوپاپ "V1" (شیر V3 بسته) و بخار منبسط شده جزئی در سمت راست H.P وارد سمت چپ سیلندر HP میشود. سیلندر که در حرکت برگشتی قبلی تا حدی منبسط شده از طریق دریچه‌های V4 و V6 (شیرهای V2 و V5 بسته) به سمت چپ سیلندر L.P منتقل میشود تا بیشتر آن به فشار برگشتی گسترش یابه. در همان زمان در همان حرکت رو به جلو بخار سمت راست سیلندر L.P. که به فشار برگشتی در حرکت برگشتی قبلی منبسط میشه از طریق سوپاپ V8 (شیر V7 بسته) تخلیه میشه. به این ترتیب یک ضربه به جلو کامل میشه.در زمان بازگشت بخار فشار بالا از دیگ بخار وارد سمت راست H.P. سیلندر از طریق شیر "V2" (دریچه V4 بسته) و بخار منبسط شده جزئی در سمت چپ H.P. سیلندر که در حرکت رو به جلو قبلی تا حدی منبسط شده از طریق دریچه‌های V3 و V7 (سوپاپ‌های V1 و V8 بسته) به سمت راست سیلندر L.P منتقل میشه تا انبساط بیشتر به فشار برگشتی ایجاد بشه در همان زمان در حین حرکت برگشتی مشابه بخار سمت چپ سیلندر L.P. که در حرکت قبلی به سمت فشار برگشتی منبسط میشه از طریق سوپاپ V5 (شیر V6 بسته) تخلیه میشه. به این ترتیب یک ضربه برگشتی کامل میشه.

HP، LP و زمانهای چرخشی ترکیبی
به عنوان صربه H.P. و سیلندرهای L.P در فاز هستند حداکثر و حداقل گشتاور چرخشی روی میل لنگ با توجه به هر سیلندر تقریباً با همان زاویه میل لنگ عمل خواهد کرد. این منجر به تغییرات زیادی در نقاط حداکثر و حداقل گشتاور ترکیبی H.P می شود. و سیلندرهای L.P و در نتیجه نیاز به فلایویل بزرگ دارد. به عنوان ضربه H.P. و سیلندرهای L.P در فاز هستن مشکلات بالانس و ارتعاش در این روش بیشتره .موتور بخار دو سیلندر نوع Woolfe مثالا. در این موتور پیستون های H.P. و سیلندرهای L.P دارای میله پیستون مجزا سر ضربدری شاتون و میل لنگ و میل لنگ H.P. و سیلندرهای L.P 180 درجه خارج از فاز هستند. علاوه بر این محور hp. و سیلندرهای L.P با یکدیگر موازی هستند.

مسیر جریان بخار
در طول حرکت رو به جلو، مسیر جریان بخار در هر دو سیلندر HP و LP با فلش های جامد و در طول حرکت برگشت .موتور بخار مرکب نوع گیرنده . در این موتور مانند موتور مرکب از نوع وولف، پیستون های H.P. و سیلندرهای L.P دارای میله پیستون سر متقاطع شاتون و میل لنگ جداگانه هستند اما میل لنگ H.P. و سیلندرهای L.P 90 درجه خارج از فاز هستند. این میل لنگ 90 درجه خارج از فاز باعث ایجاد ضربات جلو و برگشت H.P می شود. و سیلندرهای L.P خارج از فاز . در این محور hp. و سیلندرهای L.P با یکدیگر موازی هستند.مسیر جریان بخار

از آنجایی که ضربات دو سیلندر در موتور بخار ترکیبی نوع گیرنده خارج از فاز هستن بخار فشار بالا از H.P. سیلندر را نمیتوان مستقیماً داخل سیلندر L.P. در عوض بخار فشار بالا از H.P. سیلندر ابتدا در ظرفی به نام گیرنده تخلیه میشون سپس هنگامی که برای دریافت بخار آماده شد در سیلندر LP تخلیه می شود. گیرنده بین H.P. و سیلندرهای L.P. در طول ضربه فشار گیرنده بسته به عرضه و تقاضای بخار از آن متفاوته به منظور کاهش این تغییر فشار گیرنده حداقل 1.5 برابر H.P ساخته شده حجم سیلندر تغییرات فشار در گیرنده به دلیل افت فشار در نتیجه تراکم نیز میتونه با پوشش بخار گیرنده کاهش یابه.


LP HP و زمانهای چرخشی ترکیبی
تغییرات گشتاور چرخشی سیلندر LP، سیلندر HP و ترکیبی سیلندر HP-LP میل لنگ 90 درجه خارج از فاز موتور بخار ترکیبی نوع گیرنده باعث میشه ممان چرخشی سیلندر HP و سیلندر LP روی میل لنگ 90 درجه از فاز خارج شودبرای کل چرخه یعنی حداکثر و حداقل گشتاور چرخشی در H.P. و سیلندرهای L.P. در خارج از فاز با زاویه میل لنگ تقریباً 90 درجه انجام میشن. این باعث میشه کل چرخه یکنواخت بشه و در نتیجه نیاز به فلایویل کوچکتری داره. بنابراین مشکلات تعادل و ارتعاش در این مدل کمتره. این مزیت اصلی چیدمان نوع گیرندیه.
در یک موتور بخار ساده، انبساط بخار تنها در یک سیلندر انجام میشه در حالی که در موتور ترکیبی دو یا چند سیلندر با اندازه فزاینده برای انبساط بیشتر بخار و راندمان بالاتر وجود داردموتورهای احتراق خارجی مثل هر موتور احتراقی برای تبدیل انرژی درون یک سوخت قابل احتراق به کار قابل استفاده استفاده میشون. موتور بخار نمونه کلاسیک موتور احتراق خارجیه.دو نوع موتور احتراق خارجی داریم
دو نوع موتور احتراق خارجی تک فاز و دو فاز هستن. موتورهای احتراق خارجی تک فاز از سیال کاری استفاده میکنند که تغییر فاز نمیند. در تمام چرخه موتور یا مایع یا گاز باقی میمونه. موتورهای احتراق خارجی دوفاز از تغییر فاز استفاده میکنند که در آن سیال کار از مایع به گاز تبدیل میشه و سپس به مایع برمیگرده.موتورهای احتراق خارجی دوفاز از انتقال فاز برای تبدیل دما به کار قابل استفاده، به عنوان مثال از مایع به گاز (به طور کلی بسیار بزرگتر) استفاده میکنن. این نوع موتور از انواع چرخه Rankine استفاده و کار میکنن موتورهای بخار نمونه رایج موتورهای دوفاز هستن. به عنوان مثال دیگر موتورهایی است که از چرخه Rankine استفاده میکنند.تفاوت عمده بین چرخه رانکین با بقیه اینه که در رانکین انرژی گرمایی خارج از سیال عامل تولید میشه،در حالی که در اتو دیزل و برایتون در داخل سیال عامل تولید میشه. یعنی در اتو و دیزل سوخت مایع به داخل سیلندر پاشیده می شود و برای حرکت پیستون احتراق میشه و در برایتون سوخت مایع به داخل محفظه احتراق پاشیده میشه و احتراق می شود. بنابراین، چرخه های اتو، دیزل و برایتون همگی به سوخت مایع نیاز دارند.${\displaystyle \eta ={\frac {work\ done}{heat\ absorbed}}={\frac {Q1-Q2}{Q1}}}$سیستم‌ها و پیکربندی‌های ترکیبی زیادی وجود دارد، اما دو نوع اساسی وجود دارد، با توجه به نحوه فازبندی پیستون‌های HP و LP و بنابراین اینکه آیا اگزوز HP میتونه مستقیماً از HP به LP (ترکیبات Woolf) عبور کنه یا اینکه نوسان فشار نیاز به فضای میانی «بافر» به شکل لوله بخار معروف به گیرنده (ترکیبات گیرنده).

در موتور بخار تک انبساط بخار پرفشار با فشار دیگ از طریق دریچه ورودی وارد سیلندر میشه . فشار بخار پیستون را تا زمانی که سوپاپ بسته بشه (حدود 1/4 حرکت پیستون به سمت پایین سیلندر میبره. پس از قطع شدن منبع بخار، بخار محبوس شده همچنان به منبسط شدن ادامه میده و پیستون را به انتهای حرکت فشار میده، جایی که دریچه اگزوز باز میشه و بخار تا حدی تخلیه شده را به اتمسفر یا کندانسور خارج میکنه. این قطع اجازه میده تا کار بسیار بیشتری استخراج بشه و انبساط بخار کار اضافی را فراتر از کاری که توسط بخار در فشار دیگ انجام میشه انجام میده.


قطع زودتر نسبت انبساط را افزایش میده که در اصل اجازه میده انرژی بیشتری استخراج بشه و کارایی را افزایش میده. در حالت ایده آل، بخار به صورت آدیاباتیک منبسط میشه و دما متناسب با افزایش حجم کاهش مییابه. با این حال در عمل مواد سیلندر اطراف به عنوان یک مخزن گرما عمل میکنه بخار را در قسمت اولیه انبساط خنک میکنه و آن را در قسمت بعدی گرم میکنه. این جریان‌های حرارتی برگشت‌ناپذیر راندمان فرآیند را کاهش میدن به طوری که فراتر از یک نقطه خاص افزایش بیشتر نسبت انبساط در واقع باعث کاهش بازده و کاهش میانگین فشار مؤثر و در نتیجه کاهش قدرت موتور میشه مزایای دیگش از آنجایی که محدوده دما کوچکتره تراکم سیلندر کاهش میابه. تلفات ناشی از چگالش به سیلندر LP محدود میشه. اختلاف فشار در هر سیلندر کمتره بنابراین نشت بخار کمتری در پیستون و سوپاپ ها وجود داره زمان چرخش یکنواختره بنابراین تعادل اسونتره و میتونه از فلایویل کوچکتری استفاده کرد. فقط سیلندر HP کوچکتر باید ساخته بشه تا بالاترین فشار را تحمل کنهکه وزن کلی را کاهش میده. به طور مشابه قطعات تحت فشار کمتری قرار میگیرن پس میتونن سبک تر باشند. قسمت های رفت و برگشتی موتور سبک تر هستن و لرزش موتور را کاهش میدن. ترکیب را میتوان در هر نقطه‌ای از چرخه راه‌اندازی کرد و در صورت خرابی مکانیکی ترکیب را میتوان بازنشانی کرد تا به‌عنوان یک ساده عمل کنه و بنابراین به کار خود ادامه بده یک موتور 4 سیلندر در نظر بگیر.ین اجازه دهید x جهت عمودی z جهت جلو به عقب و y جهت باشه. بگذارید 4 سیلندر در یک ردیف در امتداد محور z نصب شوند، به طوری که پیستون آنها به سمت پایین باشد. پیستون ها از طریق میله های عمودی بلند به همان میل لنگ متصل میشون. اکنون، خوب مقادیر اساسی موتور را تنظیم مکنیم :${\displaystyle M_{1},M_{2},M_{3},M_{4}}$جرم موثر سیستم میله پیستون مرکب هر سیلندر هست.
حالا سیلندر 2 با فاصله از سیلندر 1 جدا شود$a_{2}$ در امتداد محور z، و به طور مشابه برای${\displaystyle a_{3},a_{4}}.$,${\displaystyle l_{1},l_{2},l_{3},l_{4}}$ طول هر میله استوانه باشد$.{\displaystyle r_{1},r_{2},r_{3},r_{4}}$ شعاع اتصال میل لنگ هر سیلندر باشه$.{\displaystyle \phi _{1},\phi _{2},\phi _{3},\phi _{4}}$ زاویه اتصال میل لنگ هر سیلندر باشد.${\displaystyle \phi _{i}-\phi _{1}}$یک ثابت است\alpha _{i} برای هر یک از ${\displaystyle i=2،3،4}$.
حالا که موتور کار میکنه موقعیت عمودی سیلندر${\displaystyle x_{i}=r_{i}\cos \phi _{i}+{\sqrt {l_{i}^{2}(r_{i}\sin \phi _{i})^{2}}}=l_{1}+r_{i}\cos \phi _{i}-{\frac {r_{i}^{2}}{l_{i}}}(1-\cos(2\phi _{i}))/2+O(r_{i}^{3}/l^{2})}$همانطور که هر سیلندر به سمت بالا و پایین حرکت میکنه یک نیروی عمودی بر برابر قاب نصب خود اعمال میکنه موتورهای Y-S-T مراحل انبساط کم فشار را بین دو سیلندر یکی در هر انتهای موتور تقسیم کردند. این باعث میشود که میل لنگ متعادلتر بشه و در نتیجه موتوری نرم‌تر و سریع‌تر با لرزش کمتر کار میکنه
${\displaystyle M_{i}{\ddot {x}}_{i}}$. هدف سیستم YST اینه که اطمینان حاصل کنه که مجموع هر 4 نیرو تا آنجا که ممکن است لغو بشه. هدفش که کل نیرو (در امتداد محور x) و گشتاور کل (در اطراف محور y) هر دو صفر هستند:${\displaystyle \sum _{i=1}^{4}M_{i}{\ddot {x}}_{i}=0;\quad \sum _{i=2}^{4}M_{i}a_{i}{\ddot {x}}_{i}=0}$
لذا${\displaystyle \sum _{i=1}^{4}M_{i}x_{i}=Const;\quad \sum _{i=2}^{4}M_{i}a_{i}x_{i}=Const}$و${\displaystyle \sum _{i=1}^{4}M_{i}(r_{i}\cos \phi _{i}-{\frac {r_{i}^{2}}{2l_{i}}}\cos(2\phi _{i}))=0;\quad \sum _{i=2}^{4}M_{i}a_{i}(r_{i}\cos \phi _{i}-{\frac {r_{i}^{2}}{2l_{i}}}\cos(2\phi _{i}))=0}$

مطلب را به صورت ساده گذاشتم تا همه یاد بگیرند این ها هم که شما گذاشتید خوب است در سایت های دیگر آنها را دیده ام