Jak działają silniki parowe?

Były pierwszym źródłem mocy mechanicznej wynalezionym przez ludzkość

Donning Kindersley / Getty Images

Podgrzej wodę do jego temperatura wrzenia i zmienia się z cieczy w gaz lub parę wodną, ​​którą znamy jako parę. Kiedy woda staje się parą, jej objętość wzrasta około 1600 razy, to rozprężanie jest pełne energii.

Silnik to maszyna, która przekształca energię w siłę mechaniczną lub ruch, która może obracać tłoki i koła. Celem silnika jest dostarczenie mocy, silnik parowy zapewnia moc mechaniczną, wykorzystując energię pary.

Silniki parowe były pierwszymi udanymi silnikami wynalezionymi i były siłą napędową rewolucja przemysłowa . Były używane do zasilania pierwszych pociągów, statków, fabryk i nawet samochody . I choć w przeszłości silniki parowe były zdecydowanie ważne, teraz mają też nową przyszłość w dostarczaniu nam energii ze źródeł energii geotermalnej.

Jak działają silniki parowe

Aby zrozumieć podstawowy silnik parowy, weźmy przykład silnika parowego znalezionego w starej lokomotywie parowej, takiej jak ta przedstawiona. Podstawowymi częściami silnika parowego w lokomotywie byłyby kocioł, zasuwa, cylinder, zbiornik pary, tłok i koło napędowe.

W kotle znajdowała się komora paleniskowa, do której wsypywano by węgiel. Węgiel był utrzymywany w bardzo wysokiej temperaturze i używany do podgrzewania kotła w celu zagotowania wody wytwarzającej parę pod wysokim ciśnieniem. Para pod wysokim ciśnieniem rozpręża się i opuszcza kocioł przewodami parowymi do zbiornika pary. Para jest następnie kontrolowana przez zawór suwakowy, aby przejść do cylindra, aby popchnąć tłok. Ciśnienie energii pary popychającej tłok obraca koło napędowe po okręgu, wprawiając w ruch lokomotywę.

Historia silników parowych

Ludzie od wieków są świadomi mocy pary. grecki inżynier, Bohater Aleksandrii (około 100 AD), eksperymentował z parą i wynalazł aeolipile, pierwszy, ale bardzo prymitywny silnik parowy. Aeolipile była metalową kulą zamontowaną na czajniku z wrzącą wodą. Para wędrowała rurami do kuli. Dwie rurki w kształcie litery L po przeciwnych stronach kuli uwalniały parę, która pchała kulę, powodując jej obrót. Jednak Hero nigdy nie zdawał sobie sprawy z potencjału eolipil i miały minąć stulecia, zanim wynaleziono praktyczną maszynę parową.

W 1698 r. inżynier angielski, Tomasz Savery opatentował pierwszy prymitywny silnik parowy. Savery wykorzystał swój wynalazek do wypompowania wody z kopalni węgla. W 1712 r. angielski inżynier i kowal, Thomas Newcomen wynalazł atmosferyczny silnik parowy. Zadaniem maszyny parowej Newcomena było również usuwanie wody z kopalń. W 1765 r. szkocki inżynier, James Watt zaczął studiować silnik parowy Thomasa Newcomena i wynalazł ulepszoną wersję. To był silnik Watta, który jako pierwszy miał ruch obrotowy. Projekt Jamesa Watta odniósł sukces i zastosowanie silników parowych stało się powszechne.

Silniki parowe miały ogromny wpływ na historię transportu. Pod koniec XVIII wieku wynalazcy zdali sobie sprawę, że silniki parowe mogą napędzać łodzie, a pierwszy komercyjny statek parowy został wynaleziony przez George'a Stephensona. Po 1900 r. silniki spalinowe benzynowe i wysokoprężne zaczęły zastępować silniki tłokowe parowe. Jednak silniki parowe pojawiły się ponownie w ciągu ostatnich dwudziestu lat.

Silniki parowe dzisiaj

Zaskakujące może być to, że 95 proc energia atomowa elektrownie wykorzystują silniki parowe do wytwarzania energii. Tak, radioaktywne pręty paliwowe w elektrowni jądrowej są używane tak jak węgiel w lokomotywie parowej do gotowania wody i wytwarzania energii parowej. Jednak usuwanie zużytych prętów paliwowych radioaktywnych, podatność elektrowni jądrowych na trzęsienia ziemi i inne problemy narażają społeczeństwo i środowisko na wielkie ryzyko.

Energia geotermalna to energia wytwarzana za pomocą pary wytwarzanej przez ciepło wydzielające się ze stopionego jądra ziemi. Elektrownie geotermalne są stosunkowo Zielona technologia . Kaldara Green Energy, norwesko-islandzki producent urządzeń do produkcji energii geotermalnej, jest głównym innowatorem w tej dziedzinie.

Elektrownie słoneczne mogą również wykorzystywać turbiny parowe do wytwarzania energii.