Buhar makinesi

Buhar makinesi, hareket ettirmek için kaynar sudan elde edilen buharı kullanan bir motordur. Buhar, motor parçalarını iterek hareket etmelerini sağlar. Buhar motorları, araçlar ve elektrik jeneratörleri de dahil olmak üzere birçok makineye güç sağlayabilir.

Buhar makineleri 18. yüzyılın başlarından itibaren maden pompalarında kullanılmaya başlanmış ve 1770'lerde James Watt tarafından büyük ölçüde geliştirilmiştir. Sanayi devrimi sırasında atların, yel değirmenlerinin ve su değirmenlerinin yerini alarak makinelerin çalışmasında çok önemli bir rol oynamışlardır.

İlk buhar makineleri pistonlu motorlardı. Buhar basıncı bir pistonu iterek bir silindir boyunca hareket etmesini sağlıyordu ve böylece karşılıklı (ileri-geri) bir harekete sahip oluyorlardı. Bu, bir pompayı doğrudan hareket ettirebilir veya bir tekerleği döndürmek ve bir makineyi çalıştırmak için bir krankı çalıştırabilir. Düşük basınçta çalışıyorlardı ve çok fazla güç üretmek için çok büyük olmaları gerekiyordu.

Buharlı motorlar fabrikalarda makineleri çalıştırmak ve madenlerde pompaları hareket ettirmek için kullanıldı. Daha sonra demiryolu lokomotiflerini ve buharlı tekneleri hareket ettirebilen daha küçük motorlar üretildi.

Bir buhar makinesine güç sağlayan buhar, buhar yapmak için suyu ısıtan bir kazanda üretilir. Çoğu yerde kazanı ateş ısıtır. Ateş için yakıt odun, kömür veya petrol olabilir. Ateş yerine nükleer enerji veya güneş enerjisi de kullanılabilir. Kazandan çıkan buhar bir piston üzerinde kuvvet uygular. Bir valf, buharı pistonun bir ucuna, sonra diğer ucuna göndererek pistonun ileri ve geri hareket etmesini sağlar. Hareket eden piston, tekerlekleri döndürmek veya diğer makineleri tahrik etmek için piston kolunu, çaprazkafayı ve biyel kolunu iter ve çeker. Ağır dönen volan, pistondan gelen gücü yumuşatır. Regülatör motorun hızını kontrol eder.

Bugün pek çok buhar makinesi hala çalışmaktadır. 20. yüzyılda pistonların yerini, buhar jetleri tarafından itilen bir yel değirmeni gibi dönen türbinler almıştır. Bunlar, orijinal pistonlu buhar makinelerine göre daha hızlı ve daha fazla enerji verimliliği ile dönmektedir. Elektrik santrallerinde elektrik üreten jeneratörleri çalıştırmak için kullanılırlar. Bazı gemiler de buhar türbinlerinden güç almaktadır. Buhar türbinlerinin kazanları birçok farklı yakıt türüyle, hatta bazı elektrik santrallerinde ve savaş gemilerinde nükleer reaktörle ısıtılabilir.