Ångmaskin
En ångmaskin är en motor som använder ånga från kokande vatten för att driva den. Ångan trycker på motordelarna för att få dem att röra sig. Ångmotorer kan driva många olika typer av maskiner, inklusive fordon och elektriska generatorer.
Ångmaskiner användes i gruvpumpar redan i början av 1700-talet och förbättrades avsevärt av James Watt på 1770-talet. De var mycket viktiga under den industriella revolutionen då de ersatte hästar, väderkvarnar och vattenkvarnar för att driva maskiner.
De första ångmaskinerna var kolvmotorer. Ångtrycket tryckte på en kolv som fick den att röra sig längs en cylinder, så de hade en ömsesidig (fram och tillbaka) rörelse. Detta kunde driva en pump direkt eller driva en vev för att vrida ett hjul och driva en maskin. De drivs med lågt tryck och måste vara mycket stora för att ge mycket kraft.
Ångmaskiner användes i fabriker för att driva maskiner och i gruvor för att driva pumpar. Senare byggdes mindre motorer som kunde driva lokomotiv och ångbåtar.
Ångan som driver en ångmaskin framställs i en panna som värmer vatten för att skapa ånga. På de flesta ställen värmer eld pannan. Bränsle till elden kan vara trä, kol eller petroleum. Kärnkraft eller solenergi kan användas i stället för eld. Ångan som kommer ut ur pannan applicerar kraften på en kolv. En ventil skickar ångan till ena änden av kolven, sedan till den andra, för att få den att röra sig framåt och bakåt. Den rörliga kolven trycker och drar på kolvstången, korshuvudet och kopplingsstången för att vrida hjul eller driva andra maskiner. Det tunga snurrande svänghjulet jämnar ut kraften från kolven. Regulatorn kontrollerar motorns hastighet.
I dag är många ångmaskiner fortfarande i drift. Under 1900-talet ersattes kolvarna av turbiner som snurrar som en väderkvarn som drivs av ångstrålar. Dessa snurrar snabbare och är mer energieffektiva än de ursprungliga typerna av kolvångmaskiner. De används i kraftverk för att driva generatorer som producerar elektricitet. Vissa fartyg drivs också av ångturbiner. Ångturbinernas pannor kan värmas upp av många olika typer av bränsle, till och med av en kärnreaktor i vissa kraftverk och krigsfartyg.
Fullskalig fungerande kopia av Thomas Newcomen-motorn från 1712 som användes för att pumpa vatten från gruvorna på Lord Dudleys gods. Black Country Living Museum
Det äldsta bevarade lokomotivet: Puffing Billy på vetenskapsmuseet
I denna enorma byggnad fanns de fyra största strålmotorerna i Storbritannien. De användes för att flytta avloppsvatten i Crossness, Bexley.
Old Bess: Watt's beam engine, 1777, byggd av Boulton och Watt. Motorn användes för att höja vatten. Konstant vatten behövdes eftersom ett vattenhjul användes för att driva maskinerna i Boultons Soho Manufactory i Birmingham.
Guvernören: Boulton och Watts viktiga uppfinning
Frågor och svar
F: Vad är en ångmaskin?
S: En ångmaskin är en motor som använder ånga från kokande vatten för att få den att röra sig. Ångan trycker på motordelarna för att få dem att röra sig. Den kan användas för att driva många typer av maskiner, bland annat fordon och elektriska generatorer.
F: När användes ångmaskiner för första gången?
S: Ångmaskiner användes först i gruvpumpar i början av 1700-talet och förbättrades avsevärt av James Watt på 1770-talet. De blev mycket viktiga under den industriella revolutionen där de ersatte hästar, väderkvarnar och vattenkvarnar för att driva maskiner.
F: Hur fungerar ångmaskiner?
S: De första ångmaskinerna var kolvmotorer. Ångtrycket tryckte på en kolv som fick den att röra sig längs en cylinder, så de hade en ömsesidig (fram och tillbaka) rörelse. Detta kunde driva en pump direkt eller driva en vev för att vrida ett hjul och driva en maskin. Det tunga snurrande svänghjulet jämnade ut kraften från kolven, medan regulatorn kontrollerade motorns hastighet.
F: Vad driver en ångmaskin?
S: Ånga som driver en ångmaskin framställs i en panna som värmer vatten för att skapa ånga. På de flesta ställen värmer eld pannan, men bränslet för denna eld kan vara trä, kol eller petroleum.
F: Hur har tekniken förändrats sedan de ursprungliga typerna av kolvmotorer?
S: Under 1900-talet har kolvarna ersatts av turbiner som snurrar som vindkraftverk som drivs av ångstrålar och som snurrar snabbare och mer energieffektivt än de ursprungliga typerna av kolvmotorer. Dessa används nu i kraftverk för att driva generatorer som producerar elektricitet, och även vissa fartyg drivs av dessa turbiner.
F: Vilken typ av bränsle kan användas i pannor i dag?
S: Pannor för dessa moderna turbiner kan värmas upp av många olika typer av bränsle, t.ex. trä, kol, olja, kärnkraft eller solenergi kan också användas i stället för eld, beroende på vad som finns tillgängligt vid en viss tidpunkt.
