Suyu ısıtın kaynama noktası ve buhar olarak bildiğimiz gaz veya su buharı olmak için sıvı olmaktan çıkıyor. Su buhara dönüştüğünde hacmi yaklaşık 1.600 kat artar, bu genleşme enerji doludur.
Motor, enerjiyi mekanik kuvvete veya pistonlara ve tekerleklere çevirebilen harekete dönüştüren bir makinedir. Bir motorun amacı güç sağlamaktır, bir buhar motoru buhar enerjisini kullanarak mekanik güç sağlar.
Buharlı motorlar icat edilmiş ilk başarılı motorlardı ve Sanayi devrimi. İlk trenlere, gemilere, fabrikalara ve arabalar bile. Ve buhar motorları geçmişte kesinlikle önemliyken, şimdi bize jeotermal enerji kaynakları ile güç sağlamada yeni bir geleceği var.
Buhar Motorları Nasıl Çalışır
Temel bir buhar motorunu anlamak için, tasvir edilen gibi eski bir buharlı lokomotifte bulunan buhar motoru örneğini ele alalım. Buhar motorunun bir lokomotifteki temel parçaları bir kazan, sürgülü vana, silindir, buhar haznesi, piston ve bir tahrik tekerleği olacaktır.
Kazanda, kömürün içine gireceği bir ateş kutusu olacaktır. Kömür çok yüksek bir sıcaklıkta yanmaya devam edecek ve yüksek basınçlı buhar üreten suyu kaynatmak için kazanı ısıtmak için kullanılacaktır. Yüksek basınçlı buhar buhar boruları vasıtasıyla kazandan buhar haznesine genişler ve çıkar. Buhar daha sonra pistonu itmek için bir silindire hareket etmek üzere bir sürgülü valf ile kontrol edilir. Pistonu iten buhar enerjisinin basıncı, tahrik tekerleğini daire şeklinde döndürerek lokomotif için hareket yaratır.
Buhar Motorlarının Tarihçesi
İnsanlar yüzyıllardır buharın gücünün farkındalar. Yunan mühendis, İskenderiye Kahramanı (MS 100 dolaylarında) buharla denemeler yaptı ve ilk ama çok kaba buhar motoru olan aeolipili icat etti. Aeolipil, kaynar su ısıtıcısının üzerine monte edilmiş metal bir küreydi. Buhar borulardan küreye geçti. Kürenin karşı taraflarındaki iki L-şekilli tüp, küreyi döndürerek küreye iten buharı serbest bıraktı. Ancak, Hero asla aeolipil potansiyelini fark etmedi ve pratik bir buhar motoru icat edilmeden yüzyıllar geçecekti.
1698'de İngiliz mühendis, Thomas Savery ilk ham buhar makinesinin patentini aldı. Savery buluşunu kömür madeninden su pompalamak için kullandı. 1712'de İngiliz mühendis ve demirci, Thomas Newcomen atmosferik buhar motorunu icat etti. Newcomen'in buhar motorunun amacı madenlerden suyu çıkarmaktı. 1765 yılında İskoç bir mühendis, James Watt Thomas Newcomen'in buhar makinesini incelemeye başladı ve geliştirilmiş bir versiyon icat etti. Dönme hareketi yapan ilk motor Watt'ın motoruydu. James Watt'ın tasarımı başarılı olan ve buhar motorlarının kullanımı yaygınlaştı.
Buhar motorlarının ulaşım tarihi üzerinde derin bir etkisi oldu. 1700'lerin sonunda, mucitler buhar motorlarının teknelere güç sağlayabildiğini ve ilk ticari olarak başarılı buhar gemisinin George Stephenson tarafından icat edildiğini fark etti. 1900'den sonra benzinli ve dizel içten yanmalı motorlar buhar pistonlu motorların yerini almaya başladı. Ancak, buhar motorları son yirmi yılda yeniden ortaya çıktı.
Buhar Motorları Bugün
Yüzde 95'inin nükleer güç santraller enerji üretmek için buhar motorları kullanırlar. Evet, bir nükleer enerji santralindeki radyoaktif yakıt çubukları, suyu kaynatmak ve buhar enerjisi oluşturmak için bir buharlı lokomotifte kömür gibi kullanılır. Bununla birlikte, harcanan radyoaktif yakıt çubuklarının bertarafı, nükleer santrallerin depremlere ve diğer sorunlara karşı kırılganlığı halkı ve çevreyi büyük risk altında bırakır.
Jeotermal enerji, dünyanın erimiş çekirdeğinden çıkan ısı ile üretilen buhar kullanılarak üretilen güçtür. Jeotermal enerji santralleri nispeten yeşil teknoloji. Norveç / İzlanda jeotermal elektrik enerjisi üretim ekipmanı üreticisi olan Kaldara Green Energy, bu alandaki en önemli yenilikçidir.
Güneş termik santralleri, güçlerini üretmek için buhar türbinlerini de kullanabilirler.