Ατμομηχανή
Η ατμομηχανή είναι μια μηχανή που χρησιμοποιεί ατμό από νερό που βράζει για να κινηθεί. Ο ατμός πιέζει τα μέρη του κινητήρα για να τα κάνει να κινηθούν. Οι ατμομηχανές μπορούν να κινούν πολλά είδη μηχανών, συμπεριλαμβανομένων των οχημάτων και των ηλεκτρικών γεννητριών.
Οι ατμομηχανές χρησιμοποιήθηκαν στις αντλίες ορυχείων από τις αρχές του 18ου αιώνα και βελτιώθηκαν σημαντικά από τον James Watt τη δεκαετία του 1770. Ήταν πολύ σημαντικές κατά τη διάρκεια της βιομηχανικής επανάστασης, όπου αντικατέστησαν τα άλογα, τους ανεμόμυλους και τους νερόμυλους για την εργασία των μηχανών.
Οι πρώτες ατμομηχανές ήταν εμβολοφόρες μηχανές. Η πίεση του ατμού έσπρωχνε ένα έμβολο που το έκανε να κινείται κατά μήκος ενός κυλίνδρου και έτσι είχαν μια παλινδρομική κίνηση (μπρος-πίσω). Αυτό μπορούσε να κινήσει άμεσα μια αντλία ή να λειτουργήσει έναν στρόφαλο για να γυρίσει έναν τροχό και να λειτουργήσει μια μηχανή. Λειτουργούσαν με χαμηλή πίεση και έπρεπε να είναι πολύ μεγάλες για να παράγουν μεγάλη ισχύ.
Οι ατμομηχανές χρησιμοποιούνταν στα εργοστάσια για την κίνηση των μηχανών και στα ορυχεία για την κίνηση των αντλιών. Αργότερα κατασκευάστηκαν μικρότερες μηχανές που μπορούσαν να κινούν σιδηροδρομικές μηχανές και ατμόπλοια.
Ο ατμός που τροφοδοτεί μια ατμομηχανή παράγεται σε έναν λέβητα που θερμαίνει το νερό για να παράγει ατμό. Στα περισσότερα μέρη η φωτιά θερμαίνει τον λέβητα. Το καύσιμο για τη φωτιά μπορεί να είναι ξύλο, κάρβουνο ή πετρέλαιο. Αντί της φωτιάς μπορεί να χρησιμοποιηθεί πυρηνική ενέργεια ή ηλιακή ενέργεια. Ο ατμός που βγαίνει από τον λέβητα ασκεί τη δύναμη σε ένα έμβολο. Μια βαλβίδα στέλνει τον ατμό στο ένα άκρο του εμβόλου και στη συνέχεια στο άλλο, για να το κάνει να κινείται προς τα πίσω και προς τα εμπρός. Το κινούμενο έμβολο σπρώχνει και τραβάει τη ράβδο του εμβόλου, την εγκάρσια κεφαλή και τη συνδετήρια ράβδο, για να περιστρέφει τροχούς ή να κινεί άλλα μηχανήματα. Ο βαρύς σφόνδυλος που περιστρέφεται εξομαλύνει την ισχύ από το έμβολο. Ο ρυθμιστής ρυθμίζει την ταχύτητα του κινητήρα.
Σήμερα πολλές ατμομηχανές εξακολουθούν να λειτουργούν. Κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα τα έμβολα αντικαταστάθηκαν από τουρμπίνες που περιστρέφονται σαν ανεμόμυλος ωθούμενες από πίδακες ατμού. Αυτές περιστρέφονται γρηγορότερα με μεγαλύτερη ενεργειακή απόδοση από τα αρχικά είδη εμβολοφόρων ατμομηχανών. Χρησιμοποιούνται σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας για τη λειτουργία γεννητριών που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Ορισμένα πλοία κινούνται επίσης με ατμοστρόβιλους. Οι λέβητες των ατμοστροβίλων μπορούν να θερμανθούν από πολλούς διαφορετικούς τύπους καυσίμων, ακόμη και από έναν πυρηνικό αντιδραστήρα σε ορισμένους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και πολεμικά πλοία.
Αυτό το τεράστιο κτίριο στέγαζε τις τέσσερις μεγαλύτερες μηχανές δέσμης στη Βρετανία. Χρησιμοποιήθηκαν για τη μεταφορά λυμάτων στο Crossness, Bexley
Πλήρως λειτουργικό αντίγραφο της μηχανής Thomas Newcomen του 1712 για την άντληση νερού από τα ορυχεία στα κτήματα του λόρδου Dudley. Ζωντανό Μουσείο της Μαύρης Χώρας
Ο κυβερνήτης: Boulton και Watt
Γριά Μπες: Watt, 1777, κατασκευασμένη από τους Boulton και Watt. Η μηχανή χρησιμοποιήθηκε για την ανύψωση του νερού. Χρειαζόταν σταθερό νερό, επειδή ένας τροχός νερού χρησιμοποιούνταν για την κίνηση των μηχανημάτων στη βιοτεχνία Soho του Boulton στο Μπέρμιγχαμ
Η παλαιότερη σωζόμενη ατμομηχανή: Puffing Billy στο Μουσείο Επιστημών
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι η ατμομηχανή;
A: Η ατμομηχανή είναι ένας κινητήρας που χρησιμοποιεί ατμό από νερό που βράζει για να κινηθεί. Ο ατμός πιέζει τα μέρη του κινητήρα για να τα κάνει να κινηθούν και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κίνηση πολλών ειδών μηχανών, συμπεριλαμβανομένων των οχημάτων και των ηλεκτρικών γεννητριών.
Ερ: Πότε χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά οι ατμομηχανές;
Α: Οι ατμομηχανές χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά σε αντλίες ορυχείων από τις αρχές του 1700 αιώνα και βελτιώθηκαν πολύ από τον Τζέιμς Βατ στη δεκαετία του 1770. Έγιναν πολύ σημαντικές κατά τη διάρκεια της βιομηχανικής επανάστασης, όπου αντικατέστησαν τα άλογα, τους ανεμόμυλους και τους νερόμυλους για την εργασία μηχανών.
Ερ: Πώς λειτουργούν οι ατμομηχανές;
Α: Οι πρώτες ατμομηχανές ήταν εμβολοφόρες μηχανές. Η πίεση του ατμού πίεζε ένα έμβολο το οποίο το έκανε να κινείται κατά μήκος ενός κυλίνδρου και έτσι είχαν μια παλινδρομική (μπρος-πίσω) κίνηση. Αυτό μπορούσε να κινήσει άμεσα μια αντλία ή να λειτουργήσει έναν στρόφαλο για να γυρίσει έναν τροχό και να λειτουργήσει μια μηχανή. Ο βαρύς περιστρεφόμενος σφόνδυλος εξομάλυνε την ισχύ από το έμβολο, ενώ ο ρυθμιστής έλεγχε την ταχύτητα του κινητήρα.
Ερ: Τι τροφοδοτεί μια ατμομηχανή;
Α: Ο ατμός για την κίνηση μιας ατμομηχανής παράγεται σε έναν λέβητα που θερμαίνει το νερό για να παράγει ατμό. Στα περισσότερα μέρη η φωτιά θερμαίνει τον λέβητα, αλλά το καύσιμο για τη φωτιά αυτή μπορεί να είναι ξύλο, κάρβουνο ή πετρέλαιο- αντί για φωτιά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί πυρηνική ή ηλιακή ενέργεια.
Ερ: Πώς έχει αλλάξει η τεχνολογία από τους αρχικούς τύπους εμβολοφόρων κινητήρων;
Α: Κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα τα έμβολα αντικαταστάθηκαν από τουρμπίνες που περιστρέφονται σαν ανεμόμυλοι που ωθούνται από πίδακες ατμού, περιστρέφονται ταχύτερα με μεγαλύτερη ενεργειακή απόδοση από τα αρχικά είδη εμβολοφόρων ατμομηχανών. Αυτές χρησιμοποιούνται τώρα σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας για τη λειτουργία γεννητριών που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, καθώς και σε ορισμένα πλοία που κινούνται επίσης με αυτές τις τουρμπίνες.
Ερ: Ποιο είδος καυσίμου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λέβητες σήμερα;
Α: Οι λέβητες για αυτές τις σύγχρονες τουρμπίνες μπορούν να θερμανθούν από πολλούς διαφορετικούς τύπους καυσίμων, όπως ξύλο, άνθρακα, πετρέλαιο- μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί πυρηνική ενέργεια ή ηλιακή ενέργεια αντί για φωτιά, ανάλογα με το τι είναι διαθέσιμο κάθε φορά
