År 1804 gick den första ångdrivna tågmotorn i Wales i Storbritannien. Men det var nästan tjugofem år senare, 1829, som George Stephenson, en brittisk ingenjör, konstruerade ”raketen” som banade väg för järnvägar över hela Europa, Asien och Amerika.
Ångmotorn är ett exempel på en värmemotor. Värmemotorer är de som omvandlar värmeenergi till mekaniskt arbete.
Värmemotorer är av två typer: förbränningsmotorer och förbränningsmotorer. I en extern förbränningsmotor bränns bränslet utanför cylindern som producerar kraft. I en förbränningsmotor brinner bränslet inuti cylindern.
Ångmotorn är ett exempel på en extern förbränningsmotor medan en bil har en förbränningsmotor. Ångmotorn består av:
- en panna
- säkerhetsventil
- cylinder
- ångbehållare
- kolv
- ett drivhjul.
En ångmotor behöver ånga för att få igång. Kol från ett kolmjöl matas in i eldstaden där det bränns vid en temperatur på 1400 grader C. Denna värme används för att förvandla vatten, även lagrat i anbudet, till högtrycksånga.
Denna högtrycksångenergi får passera från pannan till ångbehållaren genom ångrör. En glidventil i kolven öppnar och stänger två ångportar, omväxlande. Detta säkerställer att ångan passerar genom alternativa portar.
Kolven är ansluten till ett drivhjul. När ångan tränger in i glidventilen skjuter den kolven åt höger och vrider på hjulet. Den vänstra ventilen stängs och den högra ventilen öppnas och släpper in ånga på andra sidan av kolven.
I detta ögonblick skjuter ånga in i denna ventil kolven åt vänster och driver hjulet till en hel cirkel. Denna process upprepas och driver tåget framåt.
Det tunga drivhjulet är fäst vid motorns vevaxel. En hastighetsregulator reglerar motorns hastighet. I vissa motorer används en del av ångan som har passerat genom kolven och fortfarande är varm för att värma upp lite kallt vatten innan det kommer in i pannan. Resten av den förbrukade ångan böljer ut ur skorstenen.
Idag har de flesta av ångmotorernas funktioner tagits över av förbränningsmotorer som drivs av diesel som i sin tur ersätts av de mer ekologiskt elektriska motorerna.
Värm vatten till kokpunkten och det ändras från att vara en vätska till att bli den gas eller vattenånga vi känner till ånga. När vatten blir ånga ökar volymen cirka 1600 gånger, den expansionen är full av energi.
En motor är en maskin som omvandlar energi till mekanisk kraft eller rörelse som kan vända kolvar och hjul. Syftet med en motor är att tillhandahålla kraft, en ångmotor ger mekanisk kraft genom att använda ångsenergin.
Ångmotorer var de första framgångsrika motorerna som uppfanns och var drivkraften bakom den industriella revolutionen. De har använts för att driva de första tågen, fartygen, fabrikerna och till och med bilarna. Och medan ångmaskiner definitivt var viktiga tidigare har de också nu en ny framtid när det gäller att förse oss med geotermiska energikällor.
För att förstå en grundläggande ångmotor, låt oss ta exemplet med ångmotorn som finns i ett gammalt ånglok som det som visas. De grundläggande delarna av ångmotorn i ett lok skulle vara en panna, glidventil, cylinder, ångbehållare, kolv och ett drivhjul.
Människor har varit medvetna om ångans kraft i århundraden. Den grekiska ingenjören, Hero of Alexandria (cirka 100 e.Kr.), experimenterade med ånga och uppfann aeolipilen, den första men mycket råa ångmotorn. Aeolipilen var en metallsfär monterad ovanpå en kokande vattenkokare. Ångan reste genom rören till sfären. Två L-formade rör på motsatta sidor av sfären släppte ångan, vilket gav en tryck till sfären som fick den att rotera. Emellertid insåg Hero aldrig potentialen hos aeolipilen, och århundraden skulle gå innan en praktisk ångmaskin skulle uppfinnas.
År 1698 patenterade den engelska ingenjören Thomas Savery den första råa ångmotorn. Savery använde sin uppfinning för att pumpa vatten ur en kolgruva. År 1712 uppfann den engelska ingenjören och smeden Thomas Newcomen den atmosfäriska ångmotorn. Syftet med Newcomens ångmotor var också att ta bort vatten från gruvor. 1765 började en skotsk ingenjör, James Watt, att studera Thomas Newcomens ångmotor och uppfann en förbättrad version. Det var Watts motor som var den första som fick en roterande rörelse. James Watts design var den som lyckades och användningen av ångmotorer blev utbredd.
Ångmotorer hade en djupgående inverkan på transporthistoriken. I slutet av 1700-talet insåg uppfinnarna att ångmotorer kunde driva båtar och det första kommersiellt framgångsrika ångfartyget uppfanns av George Stephenson. Efter 1900 började förbränningsmotorer med bensin och diesel ersätta ångkolvmotorerna. Ångmotorer har dock dykt upp igen under de senaste tjugo åren.
Geotermisk kraft är kraft som genereras med ånga som produceras av värme som härrör från jordens smälta kärna. Geotermiska kraftverk är relativt grön teknik. Kaldara Green Energy, en norsk / isländsk tillverkare av geotermisk elektrisk produktionsutrustning, har varit den största innovatören inom området.