Încălziți apa până la ea Punct de fierbere și se schimbă de la a fi un lichid pentru a deveni gazul sau vaporii de apă pe care îi cunoaștem ca abur. Când apa devine abur, volumul ei crește de aproximativ 1.600 de ori, acea expansiune este plină de energie.
Un motor este o mașină care transformă energia în forță mecanică sau mișcare care poate transforma pistoanele și roțile. Scopul unui motor este să ofere putere, un motor cu abur asigură putere mecanică prin utilizarea energiei aburului.
Motoare cu aburi au fost primele motoare de succes inventate și au fost forța motrice din spatele Revolutia industriala. Au fost folosite pentru alimentarea primelor trenuri, nave, fabrici și chiar și mașini. Și în timp ce motoarele cu aburi erau cu siguranță importante în trecut, au și acum un viitor nou în furnizarea de energie cu surse de energie geotermale.
Cum funcționează motoarele cu abur
Pentru a înțelege o motorizare cu abur de bază, să luăm exemplul motorului cu aburi găsit într-o locomotivă cu aburi veche, precum cea descrisă. Piesele de bază ale motorului cu aburi dintr-o locomotivă ar fi un cazan, o supapă de glisare, un cilindru, un rezervor de abur, un piston și o roată de antrenare.
În cazan, ar exista o cutie de foc în care ar fi introdus cărbunele. Cărbunele ar fi ținut la ardere la o temperatură foarte ridicată și folosit pentru încălzirea cazanului pentru a fierbe apa producând aburi de înaltă presiune. Aburul de înaltă presiune se extinde și iese din cazan prin conductele de abur în rezervorul de abur. Aburul este apoi controlat de o supapă de glisare pentru a se deplasa într-un cilindru pentru a împinge pistonul. Presiunea energiei cu abur care împing pistonul transformă roata de antrenare în cerc, creând mișcare pentru locomotivă.
Istoria motoarelor cu abur
Oamenii sunt conștienți de puterea aburului de secole. Inginer grec, Eroul Alexandriei (cca. 100 d.Hr.), a experimentat cu abur și a inventat eolipilul, prima, dar foarte brută motor cu abur. Aeolipilul era o sferă metalică montată deasupra unui ibric cu apă clocotită. Aburul a călătorit prin conducte până la sferă. Două tuburi în formă de L de pe laturile opuse ale sferei au eliberat aburul, ceea ce a dat o lovitură sferei care a determinat-o să se rotească. Cu toate acestea, Hero nu și-a dat seama niciodată de potențialul aolipilei și au trecut secole înainte de a fi inventată o mașină de abur practic.
În 1698, inginer englez, Thomas Savery a brevetat primul motor cu abur brut. Savery și-a folosit invenția pentru a pompa apa dintr-o mină de cărbune. În 1712, inginer englez și fierărie, Thomas Newcomen a inventat motorul cu abur atmosferic. Scopul motorului cu aburi de la Newcomen a fost, de asemenea, eliminarea apei din mine. În 1765, un inginer scoțian, James Watt a început să studieze motorul cu aburi al lui Thomas Newcomen și a inventat o versiune îmbunătățită. Motorul lui Watt a fost primul care a avut o mișcare rotativă. Designul lui James Watt a fost cel care a reușit și utilizarea motoarelor cu aburi a devenit larg răspândită.
Motoarele cu aburi au avut un efect profund asupra istoriei transportului. Până la sfârșitul anilor 1700, inventatorii și-au dat seama că motoarele cu abur ar putea alimenta bărcile și primul vapor de succes comercial a fost inventat de George Stephenson. După 1900, motoarele cu combustie internă pe benzină și diesel au început să înlocuiască motoarele cu piston cu abur. Cu toate acestea, motoarele cu aburi au reapărut în ultimii douăzeci de ani.
Motoare cu abur astăzi
Poate fi surprinzător să știi că 95% din energie nucleara plantele folosesc motoare cu aburi pentru a genera energie. Da, tijele de combustibil radioactiv dintr-o centrală nucleară sunt folosite la fel ca cărbunele într-o locomotivă cu aburi pentru a fierbe apa și pentru a crea energie cu abur. Cu toate acestea, eliminarea tijelor cu combustibil radioactiv uzat, vulnerabilitatea centralelor nucleare la cutremure și alte probleme lasă publicul și mediul în mare risc.
Puterea geotermală este energia generată folosind aburul produs de căldura emanată de miezul topit al pământului. Centralele electrice geotermale sunt relativ tehnologie verde. Kaldara Green Energy, un producător norvegian / islandez de echipamente de producere a energiei electrice geotermale, a fost principalul inovator în domeniu.
Centralele termice solare pot utiliza, de asemenea, turbine cu aburi pentru a-și genera energia.