Нагреть воду до своего точка кипения и он превращается из жидкости в газ или водяной пар, который мы знаем как пар. Когда вода превращается в пар, ее объем увеличивается примерно в 1600 раз, это расширение полно энергии.
Двигатель - это машина, которая преобразует энергию в механическую силу или движение, которое может вращать поршни и колеса. Цель двигателя - обеспечить мощность, паровой двигатель обеспечивает механическую мощность, используя энергию пара.
Паровые двигатели были первые успешные двигатели были изобретены и были движущей силой позади Индустриальная революция. Они были использованы для питания первых поездов, кораблей, заводов и даже автомобили. И хотя паровые двигатели были определенно важны в прошлом, у них также есть новое будущее в обеспечении нас энергией с использованием геотермальных источников энергии.
Как работают паровые двигатели
Чтобы понять базовый паровой двигатель, давайте возьмем пример парового двигателя, найденного в старом паровозе, подобном изображенному. Основными частями парового двигателя в локомотиве будут котел, золотниковый клапан, цилиндр, паровой резервуар, поршень и ведущее колесо.
В котле будет топка, в которую будет выгребаться уголь. Уголь будет гореть при очень высокой температуре и использоваться для нагрева котла для кипячения воды с образованием пара высокого давления. Пар высокого давления расширяется и выходит из котла через паровые трубы в паровой резервуар. Пар затем управляется золотниковым клапаном для перемещения в цилиндр для толкания поршня. Давление энергии пара, толкающего поршень, поворачивает ведущее колесо по кругу, создавая движение для локомотива.
История паровых двигателей
Люди знали о силе пара на протяжении веков. Греческий инженер, Герой александрийский (около 100 г. н.э.), экспериментировал с паром и изобрел эолипил, первый, но очень сырой паровой двигатель. Эолипилия представляла собой металлическую сферу, установленную сверху чайника с кипящей водой. Пар шел по трубам к сфере. Две L-образные трубки на противоположных сторонах сферы выпускали пар, который придавал сферу, которая заставляла ее вращаться. Тем не менее, Hero никогда не осознавал потенциал эолипиля, и должны были пройти столетия, прежде чем будет изобретен практичный паровой двигатель.
В 1698 году английский инженер, Томас Савери запатентовал первый сырой паровой двигатель. Сэйвери использовал свое изобретение для откачки воды из угольной шахты. В 1712 году английский инженер и кузнец, Томас Ньюкомен изобрел атмосферный паровой двигатель. Целью паровой машины Newcomen также было удаление воды из шахт. В 1765 году шотландский инженер, Джеймс Уотт начал изучать паровой двигатель Томаса Ньюкомена и изобрел улучшенную версию. Это был двигатель Уотта, который первым получил вращательное движение. Дизайн Джеймса Уотта был тем, который преуспел, и использование паровых двигателей стало широко распространенным.
Паровые машины оказали глубокое влияние на историю перевозок. К концу 1700-х годов изобретатели поняли, что паровые двигатели могут приводить в движение лодки, и первый коммерчески успешный пароход был изобретен Джорджем Стивенсоном. После 1900 года бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания начали заменять паровые поршневые двигатели. Тем не менее, паровые двигатели появились в последние двадцать лет.
Паровые двигатели сегодня
Может быть удивительно знать, что 95 процентов атомная энергия заводы используют паровые двигатели для выработки электроэнергии. Да, радиоактивные топливные стержни на атомной электростанции используются так же, как уголь в паровозе, для кипячения воды и выработки энергии пара. Однако утилизация отработавших радиоактивных топливных стержней, уязвимость атомных электростанций к землетрясениям и другим проблемам ставят общественность и окружающую среду под большой риск.
Геотермальная энергия - это энергия, вырабатываемая паром, вырабатываемым теплом, исходящим из расплавленного ядра Земли. Геотермальные электростанции относительно зеленые технологии. Компания Kaldara Green Energy, норвежский / исландский производитель геотермального оборудования для производства электроэнергии, является основным новатором в этой области.
Солнечные тепловые электростанции также могут использовать паровые турбины для выработки энергии.