ماشینِ بخار (steam engine)
ماشینِ بخار
ماشینی که از نیروی بخار برای تولید کار مفید استفاده می کند. نخستین ماشین بخار کارآمد را در ۱۷۱۲ توماس نیوکامن، مخترع انگلیسی، در دادلی، واقع در غرب میدلند، ساخت؛ جیمز وات، ابزارساز اسکاتلندی، از ۱۷۶۹ و ریچارد ترویتیک، مهندس معدن انگلیسی، تغییراتی در آن دادند. ماشین بخار پرفشار ترویتیک، که در ۱۸۰۲ ساخته شد، به اختراع و ساخت لوکوموتیو بخار انجامید. در ماشین نیوکامن با بالارفتن پیستون، بخار وارد سیلندر می شد و سپس با پاشیدن آب بر روی بخار متراکم می شد، در نتیجه فشار هوا پیستون را به سمت پایین می راند. جیمز وات، ماشین نیوکامن را در ۱۷۶۹ از طریق متراکم کردن بخار در بیرون سیلندر (در نتیجۀ صرفه جویی در مصرف انرژی که بیشتر برای گرم کردن مجدد سیلندر استفاده می شد) و استفاده از بخار برای واردکردن فشار بر پیستون به بهره برداری رساند. وات همچنین ماشین با پیستون دو طرفه را معمول کرد که در آن بخار به تناوب به دو طرف پیستون فرستاده می شد و آن را به بالا و پایین می راند. ماشین بخار مرکب (۱۷۸۱) از ضربۀ یک سیلندر برای به حرکت درآوردن پیستون سیلندر دیگر استفاده می کند. پیشرفت بعدی، توربین بخار بود که هنوز هم برای به حرکت درآوردن کشتی ها و ژنراتورهای برق در نیروگاه استفاده می شود. در موارد دیگر موتور درون ـ سوز جای ماشین بخار را گرفت.
پیشرفت ماشین بخار. نخستین ماشین های بخار ثابت برای پمپ کردن آب از معادن طراحی شدند که در مقایسه با پمپ های دستی، در عمیق تر کردن معادن کاربرد بهتری داشتند. نخستین موتور پمپ واقعی را توماس سِیوری در ۱۶۹۸ ساخت. هنگام رفتِ پیستون، از سطح آب در مخزن مانند پیستون استفاده می شد، هنگامی که شیربخار باز می شد، فشار بخار آب را از دیگ بخار به بیرون می راند؛ در برگشت پیستون، بخار در مخزن با ریختن آب بر روی سطح خارجی از شیر آب، متراکم می شد؛ خلأ حاصله با آب معدن پر می شد که برای رفت بعدی پیستون آماده بود. این موتور بسیار کم بازده بود زیرا بخار باید مخزن را در هر حرکت گرم می کرد، پیش از این که بتواند آن را پر کند. به علاوه ارتفاعی که می توانست پمپ کند به فشار دیگ بخار بستگی داشت که در آن زمان بسیار پایین بود. در ماشین نیوکامن، جانشین آن در ۱۷۱۲، از یک پیستون، میله پیستون، و تیرچوبی برای به کار انداختن یک پمپ جداگانه استفاده می شد به گونه ای که آب معدن را بسته به میزان بخار و اندازۀ نسبی سیلندرهای آب، بدون نیاز به فشار زیاد بخار بتوان تا ارتفاع زیاد راند. با این حال، از سیلندر هنوز به منزلۀ چگالنده استفاده می شد (یک جریان تند آب در هر حرکت تزریق می شد) که به مفهوم مصرف بسیار زیاد بخار بود. فکر داغ نگه داشتن مداوم سیلندر با استفاده از یک چگالندۀ جداگانه از آن وات بود که در ۱۷۶۹ حق انحصاری بهره برداری از موتور یک طرفه را گرفت و در ۱۷۸۲ نخستین موتور دو طرفۀ خود را ساخت. وات روی ماشین بخار مطالعۀ علمی انجام داد و چگالندۀ مجزا، پمپ هوا، کار انبساطی بخار، عایق بندی سیلندر و لوله های بخار، جعبۀ آب بندی، فشارسنج، ناظم آونگی، و حرکت موازی، که معادل امروزی آن یاتاقان متحرک و ریل لغزشی راهنماست، را اختراع کرد. موفقیت موتور کم فشار چگالنده، او ظهور موتور ناچگالندۀ پرفشار ماشین مرکب را تا سال ها به تأخیر انداخت. از آن جایی که ماشین های او موتورهای محوری بودند، موتور مستقیم تا پس از ۱۸۲۵ چیزی استثنایی بود. با افزوده شدن میل لنگ در ۱۷۸۱، ماشین بخار برای تأمین برق کاربرد وسیع یافت و تا پایان قرن ۱۹ تنها نیرویی بود که استفاده می شد. ماشین های بخار، نخستین نیروگاه ها را به کار انداختند، جایی که نیاز به سرعت زیاد با موتورهای عمودی رفع می شد و نیاز بعدی به نیروهای زیاد با موتورهای عمودی منبسط شوندۀ سه گانه و چهارگانه برطرف شد. هنگامی که نیروگاه های جریان برق متناوب معمول شد، توربین ها جانشین موتور بخار شدند. اخیراً موتورهای درون سوز و الکتریکی میدان دار شده است و توربین بخار به منزلۀ نخستین محرک برای تأسیسات بزرگ و به خصوص جایی که بخار (فشار برگشت) برای مقاصد دیگر لازم است، مهم ترین و بهترین گزینه برشمرده می شود. ماشین های بخار از حدود ۱۸۹۰ تا دهۀ ۱۹۲۰ در موتورهای اتومبیل به کار رفتند، اما پس از آن موتور بنزینی جای آن ها را گرفت. تا سال ها بعد از ماشین های بخار برای به کار انداختن کامیون های سنگین، جاده صاف کن ها، و ماشین های بارکش استفاده می شد.
ماشینِ بخار
ماشینی که از نیروی بخار برای تولید کار مفید استفاده می کند. نخستین ماشین بخار کارآمد را در ۱۷۱۲ توماس نیوکامن، مخترع انگلیسی، در دادلی، واقع در غرب میدلند، ساخت؛ جیمز وات، ابزارساز اسکاتلندی، از ۱۷۶۹ و ریچارد ترویتیک، مهندس معدن انگلیسی، تغییراتی در آن دادند. ماشین بخار پرفشار ترویتیک، که در ۱۸۰۲ ساخته شد، به اختراع و ساخت لوکوموتیو بخار انجامید. در ماشین نیوکامن با بالارفتن پیستون، بخار وارد سیلندر می شد و سپس با پاشیدن آب بر روی بخار متراکم می شد، در نتیجه فشار هوا پیستون را به سمت پایین می راند. جیمز وات، ماشین نیوکامن را در ۱۷۶۹ از طریق متراکم کردن بخار در بیرون سیلندر (در نتیجۀ صرفه جویی در مصرف انرژی که بیشتر برای گرم کردن مجدد سیلندر استفاده می شد) و استفاده از بخار برای واردکردن فشار بر پیستون به بهره برداری رساند. وات همچنین ماشین با پیستون دو طرفه را معمول کرد که در آن بخار به تناوب به دو طرف پیستون فرستاده می شد و آن را به بالا و پایین می راند. ماشین بخار مرکب (۱۷۸۱) از ضربۀ یک سیلندر برای به حرکت درآوردن پیستون سیلندر دیگر استفاده می کند. پیشرفت بعدی، توربین بخار بود که هنوز هم برای به حرکت درآوردن کشتی ها و ژنراتورهای برق در نیروگاه استفاده می شود. در موارد دیگر موتور درون ـ سوز جای ماشین بخار را گرفت.
پیشرفت ماشین بخار. نخستین ماشین های بخار ثابت برای پمپ کردن آب از معادن طراحی شدند که در مقایسه با پمپ های دستی، در عمیق تر کردن معادن کاربرد بهتری داشتند. نخستین موتور پمپ واقعی را توماس سِیوری در ۱۶۹۸ ساخت. هنگام رفتِ پیستون، از سطح آب در مخزن مانند پیستون استفاده می شد، هنگامی که شیربخار باز می شد، فشار بخار آب را از دیگ بخار به بیرون می راند؛ در برگشت پیستون، بخار در مخزن با ریختن آب بر روی سطح خارجی از شیر آب، متراکم می شد؛ خلأ حاصله با آب معدن پر می شد که برای رفت بعدی پیستون آماده بود. این موتور بسیار کم بازده بود زیرا بخار باید مخزن را در هر حرکت گرم می کرد، پیش از این که بتواند آن را پر کند. به علاوه ارتفاعی که می توانست پمپ کند به فشار دیگ بخار بستگی داشت که در آن زمان بسیار پایین بود. در ماشین نیوکامن، جانشین آن در ۱۷۱۲، از یک پیستون، میله پیستون، و تیرچوبی برای به کار انداختن یک پمپ جداگانه استفاده می شد به گونه ای که آب معدن را بسته به میزان بخار و اندازۀ نسبی سیلندرهای آب، بدون نیاز به فشار زیاد بخار بتوان تا ارتفاع زیاد راند. با این حال، از سیلندر هنوز به منزلۀ چگالنده استفاده می شد (یک جریان تند آب در هر حرکت تزریق می شد) که به مفهوم مصرف بسیار زیاد بخار بود. فکر داغ نگه داشتن مداوم سیلندر با استفاده از یک چگالندۀ جداگانه از آن وات بود که در ۱۷۶۹ حق انحصاری بهره برداری از موتور یک طرفه را گرفت و در ۱۷۸۲ نخستین موتور دو طرفۀ خود را ساخت. وات روی ماشین بخار مطالعۀ علمی انجام داد و چگالندۀ مجزا، پمپ هوا، کار انبساطی بخار، عایق بندی سیلندر و لوله های بخار، جعبۀ آب بندی، فشارسنج، ناظم آونگی، و حرکت موازی، که معادل امروزی آن یاتاقان متحرک و ریل لغزشی راهنماست، را اختراع کرد. موفقیت موتور کم فشار چگالنده، او ظهور موتور ناچگالندۀ پرفشار ماشین مرکب را تا سال ها به تأخیر انداخت. از آن جایی که ماشین های او موتورهای محوری بودند، موتور مستقیم تا پس از ۱۸۲۵ چیزی استثنایی بود. با افزوده شدن میل لنگ در ۱۷۸۱، ماشین بخار برای تأمین برق کاربرد وسیع یافت و تا پایان قرن ۱۹ تنها نیرویی بود که استفاده می شد. ماشین های بخار، نخستین نیروگاه ها را به کار انداختند، جایی که نیاز به سرعت زیاد با موتورهای عمودی رفع می شد و نیاز بعدی به نیروهای زیاد با موتورهای عمودی منبسط شوندۀ سه گانه و چهارگانه برطرف شد. هنگامی که نیروگاه های جریان برق متناوب معمول شد، توربین ها جانشین موتور بخار شدند. اخیراً موتورهای درون سوز و الکتریکی میدان دار شده است و توربین بخار به منزلۀ نخستین محرک برای تأسیسات بزرگ و به خصوص جایی که بخار (فشار برگشت) برای مقاصد دیگر لازم است، مهم ترین و بهترین گزینه برشمرده می شود. ماشین های بخار از حدود ۱۸۹۰ تا دهۀ ۱۹۲۰ در موتورهای اتومبیل به کار رفتند، اما پس از آن موتور بنزینی جای آن ها را گرفت. تا سال ها بعد از ماشین های بخار برای به کار انداختن کامیون های سنگین، جاده صاف کن ها، و ماشین های بارکش استفاده می شد.
wikijoo: ماشین_بخار