Come funziona la macchina a vapore

Come funziona la macchina a vapore

Generatore a vapore

A. Focolare.  Qui è dove il combustibile viene bruciato per creare calore.B. Caldaia.  Lindy usa una caldaia a tubi di fuoco. I gas caldi prodotti nel focolare sono tirati attraverso una serie di tubi nella caldaia. I tubi riscaldano l’acqua che li circonda per produrre vapore. Il vapore si raccoglie nella cupola di vapore sulla parte superiore della caldaia.C. Cupola di vapore.  All’interno della cupola di vapore ci sono la valvola di regolazione, la valvola di sicurezza e il fischio. La valvola di regolazione è collegata all’acceleratore in cabina. Il macchinista usa l’acceleratore per controllare la quantità di vapore consegnato ai cilindri. Il fischio è un fischietto Baldwin a quattro rintocchi del 1925 che soffia in base alla pressione del vapore.La valvola di sicurezza si apre per rilasciare il vapore quando la pressione diventa troppo alta.D. Valvole, cilindri e pistoni.  Il vapore viene convertito in energia meccanica nei cilindri. Il vapore sotto pressione passa attraverso le valvole dei cilindri in una camera e aziona il pistone. La Lindy, come la maggior parte delle locomotive, usa cilindri a doppia azione. Questo raggiunge il doppio della potenza introducendo alternativamente il vapore su entrambi i lati del pistone in modo che l’asta del pistone sia spinta e tirata, generando potenza su entrambi i colpi.

Locomotiva a vapore

Riscaldando l’acqua fino al suo punto di ebollizione, essa passa dall’essere un liquido a diventare il gas o il vapore acqueo che conosciamo come vapore. Quando l’acqua diventa vapore il suo volume aumenta di circa 1.600 volte, questa espansione è piena di energia.

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Un motore è una macchina che converte l’energia in forza meccanica o movimento che può far girare pistoni e ruote. Lo scopo di un motore è quello di fornire potenza, un motore a vapore fornisce potenza meccanica utilizzando l’energia del vapore.

I motori a vapore sono stati i primi motori di successo inventati e sono stati la forza trainante della rivoluzione industriale. Sono stati usati per alimentare i primi treni, navi, fabbriche e persino automobili. E mentre i motori a vapore sono stati sicuramente importanti nel passato, ora hanno anche un nuovo futuro nel fornirci energia con le fonti di energia geotermica.

Per capire un motore a vapore di base, prendiamo l’esempio del motore a vapore che si trova in una vecchia locomotiva a vapore come quella raffigurata. Le parti di base del motore a vapore in una locomotiva sarebbero una caldaia, una valvola di scorrimento, un cilindro, un serbatoio di vapore, un pistone e una ruota motrice.

Macchina a vapore

In questa sezione, daremo uno sguardo ai principi di funzionamento del motore a vapore utilizzato nelle locomotive. Fondamentalmente, il combustibile solido come il carbone viene bruciato per riscaldare l’acqua. Quando diventa abbastanza calda, l’acqua si condensa in vapore. La pressione del vapore spinge i pistoni che di conseguenza muovono gli ingranaggi e le ruote, muovendo così la locomotiva.

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Il combustibile solido viene bruciato sulla griglia all’interno del focolare. L’aria primaria è ammessa sotto la griglia ed è attirata verso il focolare, mentre l’aria secondaria è ammessa attraverso la porta del focolare. L’arco di fuoco allunga il percorso dei gas caldi dalla combustione del combustibile per assicurare una combustione completa. I gas caldi sono poi condotti attraverso lunghi tubi nella caldaia verso la camera di combustione e fuori dalla locomotiva dal camino.

Il calore del focolare riscalda l’acqua nella caldaia. Anche l’acqua viene riscaldata dal calore dei gas caldi che attraversano i lunghi tubi. Quando l’acqua diventa più calda, si trasforma in vapore saturo che si raccoglie sopra l’acqua. La valvola di regolazione, che controlla il passaggio del vapore ai cilindri, è situata nella cupola. Ci sono anche delle valvole di sicurezza sulla parte superiore della caldaia per rilasciare il vapore se la pressione tende a salire a un livello pericoloso.

Animazione motore a vapore

Iniziato dal crescente bisogno di materie prime, lo sviluppo dell’energia a vapore scatenò una reazione a catena. Per pompare l’acqua dalle miniere, furono costruite macchine a vapore vicino ai siti minerari. Poiché queste macchine a vapore erano alimentate dal carbone, l’estrazione del carbone divenne redditizia: un sistema reciprocamente vantaggioso. La potenza del vapore divenne la fonte di energia per molte macchine e veicoli, rendendo più economica e facile la produzione di beni in grandi quantità. Questo a sua volta aumentò la domanda di materie prime utilizzate per costruire altre macchine che possono produrre ancora più beni. Questa interdipendenza si è accelerata durante la rivoluzione industriale, e fornisce un’idea dei fattori chiave che hanno dato inizio al processo sociale che oggi, a sua volta, dà origine alla rivoluzione dell’Antropocene.

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Ero abituato a pensare che i motori a vapore fossero usati solo nei treni, quindi sono rimasto sorpreso nell’apprendere l’importanza di questa macchina. Gli esseri umani hanno creato qualcosa di molto potente da qualcosa di semplice come il vapore. Il motore a vapore è un buon esempio di come la costante lotta dell’umanità per l’innovazione e lo sviluppo abbia cambiato il mondo. Ha aperto nuove dimensioni di possibilità.

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