Jak działają silniki parowe?

Podgrzej wodę do temperatura wrzenia i zmienia się z płynnego w gaz lub parę wodną znaną jako para. Kiedy woda staje się parą, jej objętość wzrasta około 1600 razy, a ekspansja jest pełna energii.

Silnik to maszyna przekształcająca energię w siłę mechaniczną lub ruch, który może obracać tłoki i koła. Celem silnika jest zapewnienie mocy, silnik parowy zapewnia moc mechaniczną za pomocą energii pary.

Silniki parowe były pierwszymi udanymi silnikami wymyślonymi i były siłą napędową rewolucja przemysłowa. Zostały wykorzystane do zasilania pierwszych pociągów, statków, fabryk i nawet samochody. I chociaż silniki parowe były w przeszłości zdecydowanie ważne, teraz mają także nową przyszłość w dostarczaniu nam energii ze źródeł energii geotermalnej.

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, zawór suwakowy, cylinder, zbiornik pary, tłok i koło napędowe.

W kotle byłaby palenisko, do którego wrzucano by węgiel. Węgiel byłby spalany w bardzo wysokiej temperaturze i wykorzystywany do ogrzewania kotła w celu zagotowania wody z wytworzeniem pary pod wysokim ciśnieniem. Para pod wysokim ciśnieniem rozszerza się i wychodzi z kotła przez rury parowe do zbiornika pary. Para jest następnie kontrolowana przez zawór suwakowy, który przesuwa się do cylindra w celu popchnięcia tłoka. Ciśnienie energii pary pchającej tłok obraca koło napędowe w okrąg, tworząc ruch lokomotywy.

Ludzie wiedzieli o sile pary od stuleci. Grecki inżynier, Bohater Aleksandrii (około 100 AD), eksperymentowano z parą wodną i wynalazł aeolipile, pierwszy, ale bardzo surowy silnik parowy. Aeolipile była metalową kulą zamontowaną na czajniku z wrzącą wodą. Para płynęła rurami do kuli. Dwie rurki w kształcie litery L po przeciwnych stronach kuli uwolniły parę, co spowodowało pchnięcie kuli, która spowodowała jej obrót. Jednak Hero nigdy nie zdawał sobie sprawy z potencjału eolipile i minęły wieki, zanim wymyślono praktyczny silnik parowy.

W 1698 r. Angielski inżynier, Thomas Savery opatentował pierwszy surowy 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. Celem silnika parowego Newcomen było również usuwanie wody z kopalni. W 1765 r. Szkocki inżynier, James Watt zaczął studiować silnik parowy Thomasa Newcomena i wynalazł ulepszoną wersję. Był to silnik Watta, który jako pierwszy wykonał ruch obrotowy. Projekt Jamesa Watta okazał się sukcesem, a zastosowanie silników parowych stało się powszechne.

Silniki parowe miały ogromny wpływ na historię transportu. Pod koniec XVII 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. Benzynowe i wysokoprężne silniki spalinowe zaczęły zastępować silniki tłokowe. Jednak silniki parowe pojawiły się ponownie w ciągu ostatnich dwudziestu lat.

Zaskakujące może być to, że 95 procent z nich energia atomowa zakłady wytwarzają energię za pomocą silników parowych. Tak, radioaktywne pręty paliwowe w elektrowni jądrowej są używane podobnie jak węgiel w lokomotywie parowej do gotowania wody i wytwarzania energii pary. Jednak utylizacja zużytych promieniotwórczych prętów paliwowych, podatność elektrowni jądrowych na trzęsienia ziemi i inne problemy narażają społeczeństwo i środowisko na duże ryzyko.

Energia geotermalna to energia wytwarzana za pomocą pary wytwarzanej przez ciepło wydzielane ze stopionego rdzenia ziemi. Elektrownie geotermalne są względnie Zielona technologia. Kaldara Green Energy, norweski / islandzki producent geotermalnych urządzeń do produkcji energii elektrycznej, był głównym innowatorem w tej dziedzinie.

Elektrownie słoneczne mogą również wykorzystywać turbiny parowe do generowania swojej energii.