เครื่องจักรไอน้ำ

จักรไอน้ำเป็นเครื่องยนต์ความร้อนที่มีประสิทธิภาพกลไกการทำงานโดยใช้ไอน้ำเป็นของของไหลทำงาน เครื่องยนต์ไอน้ำใช้แรงที่เกิดจากแรงดันไอน้ำเพื่อดันลูกสูบกลับไปกลับมาภายในกระบอกสูบ แรงผลักดันนี้จะถูกเปลี่ยนโดยก้านสูบและมู่เล่เข้าไปหมุนแรงสำหรับการทำงาน คำว่า "รถจักรไอน้ำ" ถูกนำไปใช้โดยทั่วไปเท่านั้นที่จะเครื่องยนต์ลูกสูบเป็นเพียงแค่อธิบายไม่ให้กังหันไอน้ำ

เครื่องยนต์ไอน้ำมีเครื่องยนต์สันดาปภายนอก , [1]ที่ทำงานของเหลวจะถูกแยกออกจากผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ เหมาะอุณหพลศาสตร์วงจรใช้ในการวิเคราะห์ขั้นตอนนี้จะเรียกว่าวงจร Rankine

โดยทั่วไป คำว่าเครื่องยนต์ไอน้ำสามารถหมายถึงโรงผลิตไอน้ำแบบสมบูรณ์ (รวมถึงหม้อไอน้ำเป็นต้น) เช่นหัวรถจักรไอน้ำสำหรับรางและเครื่องยนต์แบบพกพาหรืออาจหมายถึงเครื่องจักรแบบลูกสูบหรือเทอร์ไบน์เพียงอย่างเดียว เช่นเดียวกับในเครื่องยนต์บีมและเครื่องยนต์ไอน้ำแบบอยู่กับที่ .

แม้ว่าอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำจะรู้จักกันดีตั้งแต่ยุคอีโอไลไพล์ในคริสต์ศตวรรษที่ 1 โดยมีการใช้งานอื่นๆ อีกเล็กน้อยที่บันทึกไว้ในศตวรรษที่ 16 และ 17 โธมัส ซาเวรีถือเป็นผู้ประดิษฐ์อุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำที่ใช้ในเชิงพาณิชย์เครื่องแรก นั่นคือ ปั๊มไอน้ำ ที่ใช้แรงดันไอน้ำทำงานบนน้ำโดยตรง เครื่องยนต์ครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ที่สามารถส่งกำลังอย่างต่อเนื่องไปยังเครื่องได้รับการพัฒนาใน 1712 โดยโทมัส Newcomen James Wattได้ทำการปรับปรุงที่สำคัญโดยเอาไอน้ำที่ใช้แล้วไปยังถังแยกสำหรับการควบแน่น ซึ่งช่วยปรับปรุงปริมาณงานที่ได้รับต่อหน่วยเชื้อเพลิงที่ใช้ไปอย่างมาก โดยศตวรรษที่ 19, เครื่องยนต์ไอน้ำนิ่งขับเคลื่อนโรงงานของการปฏิวัติอุตสาหกรรม เครื่องยนต์ไอน้ำเข้ามาแทนที่การเดินเรือสำหรับเรือ และรถจักรไอน้ำที่ดำเนินการบนรางรถไฟ

เครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบหมุนเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานหลักจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อความก้าวหน้าในการออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องยนต์สันดาปภายในค่อยๆ ส่งผลให้มีการเปลี่ยนเครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบ (ลูกสูบ) มาใช้ในเชิงพาณิชย์ กังหันไอน้ำเข้ามาแทนที่เครื่องยนต์ลูกสูบในการผลิตไฟฟ้า เนื่องจากต้นทุนที่ต่ำกว่า ความเร็วในการทำงานที่สูงขึ้น และประสิทธิภาพที่สูงขึ้น [2]


แบบจำลองของเครื่องยนต์บีมที่มีการเชื่อมโยงแบบขนานของเจมส์ วัตต์สำหรับการทำงานแบบดับเบิ้ลแอ็กชัน [ก]
รถจักรไอน้ำจาก เยอรมนีตะวันออก นี้ ระดับของเครื่องยนต์ถูกสร้างขึ้นใน 1942-1950 และดำเนินการ 1988 จนกระทั่ง
เครื่องไถพรวนไอน้ำโดย Kemna
เครื่องจักรไอน้ำของJacob Leupold , 1720
เครื่องยนต์สูบน้ำ วัตต์ต้น
รถจักรไอน้ำขับเคลื่อนด้วยไอน้ำจากอังกฤษ
เครื่องยนต์ไอน้ำสำหรับเดินทะเลที่มีกำลังขยายสามเท่า บนเรือลากจูงHercules . ในทะเลปี 1907
ภาพวินเทจของรถไฟไอน้ำ
รถจักรไอน้ำ [Grand Trunk 600] และผู้ประกอบการ, Glengarry County, Ontario, [ระหว่าง 1895 และ 1910]
หม้อไอน้ำอุตสาหกรรมที่ใช้สำหรับ เครื่องยนต์ไอน้ำแบบอยู่กับที่
หัวฉีดใช้เจ็ทของไอน้ำแรงลงในหม้อไอน้ำ หัวฉีดไม่มีประสิทธิภาพแต่เรียบง่ายพอที่จะใช้กับหัวรถจักรได้
เครื่องมือบ่งชี้ของ Richard ในปี 1875 ดู: แผนภาพตัวบ่งชี้ (ด้านล่าง)
แอนิเมชั่นของเอ็นจิ้น Triple-expansion ที่เรียบง่าย ไอน้ำแรงดันสูง (สีแดง) ไหลเข้าจากหม้อไอน้ำและไหลผ่านเครื่องยนต์ ไอน้ำแรงดันต่ำ (สีน้ำเงิน) ระบายออกไปยังคอนเดนเซอร์
คู่ทำหน้าที่เครื่องยนต์นิ่ง นี่คือเครื่องยนต์โรงสีทั่วไปในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 สังเกต วาล์วแบบเลื่อนที่มีเว้าเกือบเป็นรูปตัว "D" ด้านล่าง
แผนผัง ตัวบ่งชี้แผนผังแสดงเหตุการณ์ทั้งสี่ในจังหวะลูกสูบคู่ ดู: การตรวจสอบและการควบคุม (ด้านบน)
แอนิเมชั่นแผนผังของเครื่องยนต์ไอน้ำแบบยูนิ โฟลว์ ก้านวาล์วจะถูกควบคุมโดยการหมุน เพลาลูกเบี้ยวที่ด้านบน ไอน้ำแรงดันสูงเข้า สีแดง และไอเสีย สีเหลือง
โรเตอร์ของกังหันไอน้ำสมัยใหม่ ใช้ใน โรงไฟฟ้า
Turbinia – เรือขับเคลื่อนด้วยกังหันไอน้ำลำแรก
Line drawing of a sphere suspended between two uprights forming a horizontal axis. Two right-angle jet arms at the circumference expel steam that has been produced by boiling water in a closed vessel under the two uprights, which are hollow and let steam flow into the interior of the sphere.
aeolipileหมุนเนื่องจากไอน้ำหนีออกมาจากแขน ไม่มีการใช้งานจริงจากเอฟเฟกต์นี้ [ ต้องการการอ้างอิง ]
แผนภาพการไหลของสี่อุปกรณ์หลักที่ใช้ใน วงจร Rankine 1). ปั๊มน้ำป้อน 2). หม้อไอน้ำหรือเครื่องกำเนิดไอน้ำ 3). กังหันหรือเครื่องยนต์ 4). คอนเดนเซอร์; โดยที่ Q = ความร้อน และ W = งาน ความร้อนส่วนใหญ่ถูกปฏิเสธเป็นของเสีย