Steam Engine Puzzle
เครื่องจักรไอน้ำเป็นเครื่องจักรความร้อนที่ทำงานทางกลโดยใช้ไอน้ำเป็นสารทำงาน
การใช้น้ำเดือดเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวทางกลมีประวัติย้อนกลับไปกว่า 2,000 ปี แต่อุปกรณ์ในยุคแรกๆ ไม่สามารถใช้งานได้จริง Jerónimo de Ayanz y Beaumont นักประดิษฐ์ชาวสเปนได้จดสิทธิบัตรเครื่องจักรไอน้ำเครื่องแรกในปี 1606 ในปี ค.ศ. 1698 Thomas Savery ได้จดสิทธิบัตรปั๊มไอน้ำที่ใช้ไอน้ำสัมผัสโดยตรงกับน้ำที่กำลังสูบ ปั๊มไอน้ำของ Savery ใช้ไอน้ำควบแน่นเพื่อสร้างสุญญากาศและดึงน้ำเข้าไปในห้อง จากนั้นใช้ไอน้ำแรงดันสูงเพื่อสูบน้ำต่อไป เครื่องยนต์บรรยากาศของ Thomas Newcomen เป็นเครื่องจักรไอน้ำเชิงพาณิชย์เครื่องแรกที่ใช้ลูกสูบ และถูกนำมาใช้ในปี 1712 สำหรับการสูบน้ำในเหมือง
ในปี พ.ศ. 2324 เจมส์ วัตต์ได้จดสิทธิบัตรเครื่องจักรไอน้ำที่สร้างการเคลื่อนที่แบบหมุนอย่างต่อเนื่อง[1] เครื่องยนต์สิบแรงม้าของวัตต์ทำให้สามารถขับเคลื่อนเครื่องจักรการผลิตได้หลากหลาย เครื่องยนต์สามารถติดตั้งได้ทุกที่ที่สามารถหาน้ำและถ่านหินหรือเชื้อเพลิงฟืนได้ ในปี พ.ศ. 2426 เครื่องยนต์ที่สามารถให้กำลัง 10,000 แรงม้ามีความเป็นไปได้ [2] เครื่องยนต์ไอน้ำยังสามารถนำไปใช้กับยานพาหนะ เช่น เครื่องยนต์ฉุดและตู้รถไฟ เครื่องจักรไอน้ำแบบอยู่กับที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของการปฏิวัติอุตสาหกรรม ทำให้โรงงานต่างๆ สามารถระบุตำแหน่งที่ไฟฟ้าใช้น้ำไม่ได้
เครื่องยนต์ไอน้ำเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายนอก[3] โดยที่สารทำงานจะถูกแยกออกจากผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ อาจใช้แหล่งความร้อนที่ไม่เผาไหม้ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานนิวเคลียร์ หรือพลังงานความร้อนใต้พิภพ วงจรทางอุณหพลศาสตร์ในอุดมคติที่ใช้ในการวิเคราะห์กระบวนการนี้เรียกว่าวงจรแรงคิน ในวงจรนี้ น้ำจะถูกทำให้ร้อนและเปลี่ยนเป็นไอน้ำภายในหม้อต้มน้ำที่ทำงานที่แรงดันสูง เมื่อขยายผ่านลูกสูบหรือกังหัน จะเป็นงานทางกล จากนั้นไอน้ำลดความดันจะถูกควบแน่นและสูบกลับเข้าไปในหม้อไอน้ำ
ในการใช้งานทั่วไป คำว่า เครื่องจักรไอน้ำ อาจหมายถึงโรงผลิตไอน้ำแบบผสมผสาน (รวมถึงหม้อไอน้ำ ฯลฯ) เช่น หัวรถจักรไอน้ำแบบรางรถไฟ และเครื่องยนต์แบบพกพา หรืออาจหมายถึงเครื่องจักรแบบลูกสูบหรือกังหันเพียงอย่างเดียว เช่น เครื่องยนต์แบบลำแสงและเครื่องยนต์ไอน้ำแบบอยู่กับที่ อุปกรณ์เฉพาะทาง เช่น ค้อนไอน้ำและตัวขับกองไอน้ำจะขึ้นอยู่กับไอน้ำที่จ่ายจากหม้อไอน้ำที่แยกจากกัน เครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบลูกสูบยังคงเป็นแหล่งพลังงานที่โดดเด่นจนกระทั่งต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อความก้าวหน้าในการออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องยนต์สันดาปภายในค่อยๆ ส่งผลให้เกิดการแทนที่เครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบ (ลูกสูบ) ในการใช้งานเชิงพาณิชย์ และการเพิ่มขึ้นของกังหันไอน้ำในการผลิตไฟฟ้า[4] เมื่อพิจารณาว่าการผลิตไฟฟ้าส่วนใหญ่ทั่วโลกผลิตโดยเครื่องยนต์ไอน้ำประเภทกังหัน "ยุคไอน้ำ" ยังคงดำเนินต่อไปโดยมีระดับพลังงานเกินกว่าระดับเปลี่ยนของศตวรรษที่ 19
อ่านเพิ่มเติม
