Động cơ hơi nước đầu tiên

Feb 27 2008
Những động cơ hơi nước đầu tiên được thiết kế để giúp đỡ công nhân trong ngành khai thác mỏ. Tìm hiểu thêm về thiết kế của một số động cơ hơi nước đầu tiên.

Vào cuối thế kỷ 17, nước Anh phải đối mặt với cuộc khủng hoảng gỗ do việc đóng tàu và củi đã tiêu thụ rừng. Những con tàu cần thiết cho thương mại và quốc phòng, nhưng than đá là một chất thay thế thích hợp cho củi. Tuy nhiên, sản xuất nhiều than hơn đồng nghĩa với việc đào các mỏ than sâu hơn, điều này làm tăng khả năng nước thấm vào các mỏ. Đột nhiên, nhu cầu cấp thiết về các phương pháp mới để bơm nước ra khỏi mỏ.

Năm 1698, Thomas Savery, một kỹ sư quân sự, đã nhận được bằng sáng chế cho một máy bơm hơi nước và bắt đầu thuyết trình " Người bạn của thợ mỏ " của mình cho bất kỳ ai lắng nghe. Thiết bị này bao gồm một buồng đun sôi chuyển hơi nước vào thùng chứa thứ hai, nơi một đường ống có van một chiều đi xuống nước cần được tháo ra. Nước lạnh được đổ lên bình chứa hơi nước và khi hơi nước bên trong nguội đến trạng thái lỏng, kết quả là chân không hút nước từ bên dưới lên. Nước bị hút không thể chảy ngược lại qua van một chiều và sau đó được xả qua một đường ống khác.

Thật không may cho Savery, máy bơm hơi nước đã không đạt được thành công trong ngành khai thác mà anh ta mong đợi. Phần lớn doanh thu của ông được thực hiện cho các cơ sở tư nhân muốn thoát nước thừa và tái sử dụng cho nhu cầu gia đình và vườn tược. Bởi vì việc sưởi ấm và làm mát của buồng hơi phải được quản lý bằng tay, động cơ hơi không thực tế. Động cơ cũng chỉ có thể hút nước từ một độ sâu hạn chế - một mỏ sâu đòi hỏi một loạt động cơ được lắp đặt ở nhiều cấp độ khác nhau.

Tuy nhiên, vào năm 1712, thợ rèn Thomas Newcomen và trợ lý John Calley, một thợ thổi thủy tinh và thợ sửa ống nước, đã tạo ra một hệ thống máy bơm chạy bằng hơi nước hiệu quả hơn. Động cơ Newcomen đã kết hợp sự tách biệt của lò hơi và xi lanh hơi nước của Savery với piston dẫn động bằng hơi nước của Papin.

Nội dung này không tương thích trên thiết bị này.

Trong khi Savery tìm cách thay thế máy bơm chạy bằng ngựa thông thường bằng động cơ của mình, Newcomen đã tìm cách sử dụng máy bơm chạy bằng hơi nước để thực hiện công việc của ngựa. Động cơ của Newcomen tương tự như động cơ của Savery. Nó bao gồm một buồng chứa đầy hơi nước được làm mát bằng cách phun nhanh nước lạnh để tạo ra sự thay đổi chân không gây ra áp suất khí quyển. Tuy nhiên, lần này, lực của chân không đã kéo một pít-tông xuống và kéo một dây chuyền kích hoạt một máy bơm ở đầu kia của một chùm lơ lửng. Khi nước trong xi lanh piston chuyển thành hơi, nó đẩy piston lên và một trọng lượng ở phía bên kia của chùm tia đặt lại máy bơm.

Động cơ Newcomen đã chứng tỏ là một thành công lớn và được sử dụng tại hàng trăm mỏ trên khắp nước Anh và nước ngoài. Trong khi động cơ hoạt động với tốc độ chậm, chi phí vận hành của nó rẻ hơn so với việc duy trì ổn định ngựa. Các kỹ sư sớm bắt đầu mày mò với Động cơ Newcomen - cải tiến xi lanh, van và hiệu suất nhiên liệu của máy bơm hơi nước. Việc tạo ra sắt cứng hơn giúp động cơ bền hơn. Các nhà luyện kim sớm nhận thấy rằng họ không còn phải hoạt động bên cạnh các con sông nữa, vì Động cơ Newcomen có thể được sử dụng thay cho bánh xe nước để cung cấp năng lượng cho ống thổi của lò.

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét những tiến bộ được thực hiện bởi James Watt, người có khám phá phần lớn được cho là mang lại kỷ nguyên hơi nước.