Motorul cu abur. Știați că…?

0
2064

locomotiva-cu-abur-1280x800Istoria motorului cu aburi începe în secolul I î.Hr. când matematicianul grec Heron din Alexandria a descris eolipila, primul motor cu abur rudimentar. În următoarele secole cele câteva motoare cu abur cunoscute erau, asemenea eolipilei, doar dispozitive experimentale folosite de inventatori pentru a demonstra proprietățile aburului. O turbină cu abur rudimentară a fost descrisă de Taqi al-Din în anul 1551 și de Giovanni Branca în anul 1629.

Motorul cu abur este un motor cu ardere externă care produce lucru mecanic utilizând energia termică a aburului. Aburul este produs sub presiune într-un generator de abur, prin fierbere, și se destinde într-un agregat cu cilindri în care presiunea aburului produce lucru mecanic deplasând liniar un piston, mișcare care de cele mai multe ori este transformată în mișcare de rotație cu ajutorul unui mecanism bielă-manivelă. Căldura necesară producerii aburului se obține prin arderea unui combustibil sau prin fisiune nucleară, scrie Agerpres.

Primul brevet, în 1606

Jeronimo de Ayanz y Beaumont a primit, în 1606, brevete pentru 50 de invenții propulsate de abur, inclusiv o pompă pentru desecarea minelor inundate. Denis Papin, un refugiat hughenot, a realizat lucrări folositoare la digestorul cu abur în 1679 și a folosit pentru prima dată un piston pentru a ridica greutăți în anul 1690.

Primul dispozitiv comercial propulsat de puterea aburului a fost o pompă de apă dezvoltată de Thomas Savery în anul 1698. Acesta a folosit un sistem de vidare pentru a ridica apa din pământ, apoi a folosit presiunea aburului pentru a o ridica și mai sus. Motoarele mici erau eficiente, dar modelele mai mari erau problematice, acestea dovedind că aveau o înălțime de ridicare limitată și erau predispuse la explozii ale boilerelor. Au fost folosite în câteva mine, stații de forare și pentru a propulsa roțile de apă folosite la mașinăriile de textile. O proprietate atractivă a motorului lui Savery a fost costul scăzut. Au continuat să fie produse până la sfârșitul secolului al XVIII-lea, un asemenea motor fiind încă operațional în anul 1820.

Primul motor comercial, în 1712

Primul motor comercial care a avut succes, în sensul că putea genera putere și o transmitea unei mașini, a fost motorul atmosferic inventat de către Thomas Newcomen în jurul anului 1712.

Inventatorul s-a folosit de tehnologiile descoperite de Savery și Papin, dar motorul său era oarecum ineficient, iar în multe cazuri a fost folosit doar pentru pomparea apei. Motorul funcționa prin crearea unui vid parțial prin condensarea aburului sub un piston dintr-un cilindru. A fost folosit la drenarea apei din mine la adâncimi care până atunci erau imposibile și la furnizarea apei pentru propulsarea roților de apă din fabrici, iar apa ce trecea de roată ajungea într-un rezervor de unde își relua ciclul.

 Motor cu abur de mare presiune 

În anul 1720 Jacob Leopold a descris un motor cu abur de mare presiune cu doi cilindri. Invenția a fost publicată în lucrarea sa ”Theatri Machinarum Hydraulicarum”. Motorul folosea două pistoane de plumb care furnizau o mișcare continuă la o pompă de apă. Fiecare piston era ridicat de presiunea aburului și se întorcea la poziția inițială prin forța gravitațională. Cele două pistoane foloseau o valvă rotativă comună conectată direct la un boiler cu abur.

Următorul pas major s-a produs atunci când James Watt a dezvoltat (între anii 1763 — 1775) o versiune îmbunătățită a motorului lui Newcomen, adăugându-i un condensator separat.

Primele motoare, pe cărbune

Primele motoare ale lui Boulton și Watt foloseau pe jumătate din cărbunele pe care le folosea versiunea îmbunătățită a lui John Smeaton. Watt a continuat să-și îmbunătățească motorul, modificându-l pentru a furniza o mișcare rotativă adecvată pentru propulsarea mașinăriilor din fabrici. Acest lucru a permis ca fabricile să poată fi construite departe de râuri și a accelerat pasul Revoluției Industriale.

În jurul anului 1800 Richard Trevithick și, independent, Oliver Evans în 1801, au introdus motoare ce foloseau abur la presiuni mari. Trevithick și-a obținut patentul în anul 1802. Aceste motoare erau mult mai puternice decât motoarele anterioare cu cilindri și puteau fi realizate îndeajuns de mici pentru aplicații de transport. Din acel moment dezvoltările și îmbunătățirile tehnologice în tehnicile de fabricare au rezultat în proiectarea unor motoare mai eficiente care puteau fi mai mici, mai rapide sau mai puternice, depinzând de aplicația dorită.

Valorificarea puterii aburului

Motorul cu aburi a devenit foarte răspândit înainte de invenția motorului electric sau a celui cu combustie internă, fiind folosit în diferite aplicații: în fabrici, în construcții, în transport (locomotivele cu abur), în transportul marin (motoarele navelor) și în producerea curentului electric (astăzi o mare parte a energiei electrice este produsă de turbinele cu abur).

Deși motoarele cu aburi nu mai sunt la fel de răspândite pentru uzul comercial, câteva companii încă exploatează și experimentează potențialul unui astfel de motor ca o alternativă la motoarele cu combustie internă. Compania Energiprojekt AB din Suedia a realizat progrese în folosirea materialelor moderne pentru valorificarea puterii aburului. Eficiența motorului cu abur a celor de la Energiprojekt a depășit cu 27-30% eficienta motoarelor cu presiune mare. Motorul suedezilor este un motor în cinci cilindri, într-un singur pas, cu abur superîncălzit, ce consumă aproximativ 4 kg de abur/kWh.

Ana Grama

[twitter style=”horizontal” float=”left”] [fbshare type=”button”] [google_plusone size=”standard” annotation=”none” language=”English (UK)”] [fblike style=”standard” showfaces=”false” width=”450″ verb=”like” font=”arial”]

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here