Steam Engine Puzzle

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증기기관은 증기를 작동유체로 하여 기계적 일을 수행하는 열기관이다.

기계적 운동을 생성하기 위해 끓는 물을 사용한 것은 2000년 이상 전으로 거슬러 올라갑니다. 그러나 초기 장치는 실용적이지 않았습니다. 스페인 발명가 Jerónimo de Ayanz y Beaumont는 1606년에 최초의 증기 기관에 대한 특허를 받았습니다. 1698년 Thomas Savery는 펌핑되는 물과 직접 접촉하는 증기를 사용하는 증기 펌프에 대한 특허를 받았습니다. Savery의 증기 펌프는 응축 증기를 사용하여 진공을 생성하고 물을 챔버로 끌어온 다음 가압 증기를 적용하여 물을 추가로 펌핑했습니다. Thomas Newcomen의 대기 기관은 피스톤을 사용하는 최초의 상업용 실제 증기 기관이었으며 1712년 광산에서 펌핑하는 데 사용되었습니다.

1781년 제임스 와트(James Watt)는 지속적인 회전 운동을 생성하는 증기 기관에 대한 특허를 받았습니다.[1] Watt의 10마력 엔진은 다양한 제조 기계에 동력을 공급할 수 있게 해주었습니다. 엔진은 물과 석탄, 목재 연료를 얻을 수 있는 어느 곳에나 설치할 수 있었습니다. 1883년에는 10,000마력을 제공할 수 있는 엔진이 실현 가능해졌습니다.[2] 증기 엔진은 견인 엔진 및 철도 기관차와 같은 차량에도 적용될 수 있습니다. 고정식 증기 기관은 산업 혁명의 핵심 구성 요소로, 수력이 공급되지 않는 곳에서도 공장을 찾을 수 있게 해주었습니다.

증기 기관은 작동 유체가 연소 생성물과 분리되어 있는 외부 연소 기관입니다. 태양광 발전, 원자력 발전, 지열 에너지 등의 비연소 열원이 사용될 수 있습니다. 이 과정을 분석하는 데 사용되는 이상적인 열역학적 사이클을 랭킨 사이클이라고 합니다. 이 사이클에서는 고압에서 작동하는 보일러 내에서 물이 가열되어 증기로 변환됩니다. 피스톤이나 터빈을 통해 팽창하면 기계적 작업이 수행됩니다. 그런 다음 감압된 증기는 응축되어 보일러로 다시 펌핑됩니다.

일반적인 사용법에서 증기기관이라는 용어는 철도 증기기관차 및 이동식 엔진과 같은 통합 증기 플랜트(보일러 등 포함)를 지칭할 수도 있고, 빔 엔진 및 고정식 증기기관에서와 같이 피스톤 또는 터빈 기계만을 지칭할 수도 있습니다. 스팀 해머, 스팀 파일 드라이버 등 특수 장치는 별도의 보일러에서 공급되는 스팀에 의존합니다. 왕복 피스톤형 증기 엔진은 20세기 초까지 지배적인 동력원으로 남아 있었는데, 그 이후 전기 모터와 내연 기관 설계의 발전으로 점차 상업적 용도로 왕복형(피스톤) 증기 엔진이 대체되고 발전 분야에서 증기 터빈이 우세해졌습니다.[4] 전 세계 발전의 대부분이 터빈형 증기기관에 의해 생산된다는 점을 고려하면, '증기 시대'는 19세기 전환기의 에너지 수준을 훨씬 뛰어넘는 수준으로 계속되고 있습니다.