เครื่องจักรไอน้ำ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

เครื่องจักรไอน้ำ
ขยาย
เครื่องจักรไอน้ำ

เครื่องจักรไอน้ำ ประดิษฐ์โดย โทมัส นิวคอแมน ในปี พ.ศ. 2248 ต่อมา เจมส์ วัตต์ ได้พัฒนาเครื่องจักรไอน้ำขึ้น ซึ่งหลังจากนั้น บุคคลทั่วไปมักจะเอาชื่อท่านมาใช้เป็นหน่วยของกำลังไฟฟ้า เช่น กำลังไฟฟ้า 400 วัตต์ ฯลฯ

เครื่องจักรไอน้ำเป็นเครื่องจักรแรกๆ ที่คนมักจะรู้จัก เช่น รถจักรไอน้ำ เรือกลไฟ ฯลฯ


เครื่องจักรไอน้ำ เป็นเครื่องยนต์ประเภท สันดาปภายนอก ที่ให้ความร้อนผ่านของเหลว(น้ำ) และทำการเปลี่ยนไอ

ของของเหลวเป็นพลังงานกล ซึ่งสามารถนำมาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ โดยการนำไอน้ำมาหมุนกังหันของ เครื่องปั่นไฟ(Dynamo)


เครื่องจักรไอน้ำต้องมีหม้อต้มในการต้มน้ำในการทำให้เกิดไอน้ำ ไอ้น้ำที่ได้จากการต้น จะนำไปเป็นแรงในการดันกระบอกสูบหรือกังหัน ข้อดีของเครื่องจักรไอนำประการหนึ่งคือการที่สามารถใช้แหล่งความร้อนจากอะไรก็ได้ เช่น ถ่านหิน ไม้ น้ำมัน หรือ แม้กระทั่ง นิวเคลียร์


สารบัญ

[แก้] การประดิษฐ์และการพัฒนา

Aeolipile
ขยาย
Aeolipile

เครื่องจักรไอ้น้ำเครื่องแรกที่มีการบันทึกไวคือ Arolipile คนที่ประดิษฐืคือวิศวกรและนักฟิสิกส์ชาวกรีก ในช่วงศตวรรษที่ 1 แต่นำมาใช้เป็นของเล่น ต่อมาในปี คศ.1663, นายเอดเวิด โซเมอร์เซ็ด ได้ออกแบบและนำไปใช้ในการปั้มน้ำ

เครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบ,โดยนาย Denis Papin
ขยาย
เครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบ,โดยนาย Denis Papin

ในปี ค.ศ. 1680 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Denis Papin (เดนนิส ปาปิน) ได้สร้างหม้อต้มความดันจุดประสงค์เพื่อใช้ในการทำอาหาร ซึ่งถือเป็นหม้อความดันรุ่นแรก เพื่อเป็นการป้องกันการระเบิดของหม้อต้มความดัน Denis Papin ได้ออกแบบ วาวล์ลดความคัน (Release Valve) ขณะที่ดูการทำงานของวาวล์เป็นจังหวะ ขึ้น ลง ทำ ให้เกิดความคิดในเกี่ยวกับเครื่องยนต์แบบกระบอกสูบ (ดูรูป) แต่เขาก็ไม่ได้สร้างเครื่องจักรไอน้ำที่ใช่งานได้จริง วิศวะกร Thomas Savery (โทมัส ซาวารี่) ได้ใช้การออกแบบของ Denis Papin มาทำเป็นเครื่องจักรไอ้น้ำที่ใช้งานได้

ในอุสาหกรรมเครื่องจักรไอ้น้ำช่วงแรกเป้นการออกแบบของ Thomas Savery ต่อมาในปี ค.ศ. 1712 เครื่องจักไอ้น้ำ atmospheric-engin ของ Thomas Newcomen (โทมัส นิวโคเมน) ไอ้ถูกทดลองและใช้ในอุสาหกรรม ต่อมานาย Savery และ Newcomen ได้พัฒนาเครื่องจักร beam engine ที่สามารถใช้แบบความดันบรรยากาศและความคันสุญญากาศ ช่วงแรกของอุสหกรรมใช้เครื่องจักรไอน้ำแบบสุญญากาศในการปั๊มน้ำจากเหมือง เครื่องจักไอน้ำของ Newcomen เครื่องแรกๆทำงานช้าและต้องใช้คนที่คูแลในการเปิด-ปิด วาล์ว หลังจากนั้นได้มีการเปลี่ยนแปลงจากการใช้คนเปิด-ปิด มาใช้ตัวเครื่องจักรเองในการเปิด-ปิด วาล์ว

ต่อมา James Watt ได้มีการพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำจากแบบของ Newcomen และ ได้จดสิทธิบัตรเครื่องจักรไอ้น้ำ Watt Steam Engine ซึ่งมีความแตกต่างจากเครื่องจักของ Newcomen คือการทำงานที่เรียบกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า

การพัฒนาในเรื่องของประสิทธิภาพช่วงต่อมาเกิดจากการประดิษฐ์ของ Oliver Evans และ Rechard Trevithick โดยการใช้ไอน้ำแรงดันสูง ซึ่งเครื่องจักรไอน้ำที่ใช้แรงดังสูงที่ Trevithick สร้างไว้เป็นที่รู้จักในชื่อ Cornish Engines อย่างไรก็ตามเครื่องจักรไอน้ำแรงดันสูงมีอันตรายมาก ซึ่งเกิดจากหม้อต้มระเบิดซึ่งไม่สามารถทนความดันสูงได้ และเป็นสาเหตุของอุบัติเหตุหลายๆเหตุการณ์ สิ่งที่สำคัญในเครื่องจักรไอ้น้ำแบบความดันสูงคือ ความพิถีพิถันในการทำวาล์วนิรภัย ซึ่งใช้ในการปล่อยความดันที่เกินของเครื่องจักรไอน้ำ และความอันตรายนี้เองที่ทำให้กิดการบำรุงรักษาเครื่องจักรไอน้ำที่เข้มงวด และ มาตราฐานการผลิตวาล์วนิรภัย



[แก้] Reciprocating Engines

รูปแสดงความแตกต่างของการทำงานของเครื่องจักรไอ้น้ำแบบสุญญากาศและแบบความดันสูง ไอ้น้ำความดันสูงมีสีแดง, ความดันต่ำสีเหลื่อง และ ไอ้น้ำควบแน่นสีน้ำเงิน ด่านบนของเครื่องความดันแบบสุญญากาศต้องเปิดสู่บรรยากาศเพื่อให้ความดันบรรยากาศกระทำด้านบนกระบอกสูบ

เครื่องยนต์แบบ Reciprocating ใช้การทำงานของไอน้ำในการเคลื่อนที่สูกสูบในกระบอกสูบที่ปิดสนิท


[แก้] Vacuum engines (เครื่องจักรไอน้ำแบบความดันสุญญากาศ)

จังหวะการทำงานของเครื่องจักรไอ้น้ำแบบสุญญากาศ คือ การให้ไอน้ำความดันต่ำเข้าไปในกระบอกสูบและทำการปิดวาล์วทางเข้าลูกสูบเคลื่อนที่ไปอยู่บริเวณด้านบน หลังจากนั้นไอน้ำจะความแน่นกลายเป็นหยดน้ำ ซึ่งทำให้ปริมาตรของไอ้น้ำลดลงทำให้เกิดเป็นสุญญากาศ หลังจากนั้นความดันบรรยากาศจดกดอีกด้านของลูกสูบ ทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่ไปอยู่ด้านล่าง และกระบอกสูบติดอยู่กับคานน้ำหนักค้านนอกเพียงพอจะที่ทำให้ไอ้น้ำความดันต่ำดันลูกสูบเคลื่อนที่ไปอยู่ด้านบนสุดได้อีกครั้ง ทำเช่นนี้กลับไปกลับมาทำให้สามารถนำมาใช่เป็นแรงกลได้ ในเครื่องจักรไอน้ำของ Newcomen น้ำเย็นได้ถูกฉีดโดยตรงเข้าไปในกระบอกสูบเลยแต่ในเครื่องจักรไอน้ำของ Watt มีการแยกกระบอกเป็นห้องไอน้ำความแน่นและห้องหลักออกจากกันโดยกันด้ายวาล์ว ประสิทธิภาพของเครื่องจักรของ Newcomen ขึ้นอยู่กับการสูญเสียความร้อนในจังหวะควาบแน่นและให้ความร้อนเพราะเกิดขึ้นในห้องหลักเพียงห้องเดียว การแยกกระบวนการความแน่นของไอน้ำไปอยู่อีกห้องทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลง


[แก้] เครื่องยนต์ใบพัด

[แก้] เครื่องยนต์แบบอื่นๆ


  เครื่องจักรไอน้ำ เป็นบทความเกี่ยวกับ เทคโนโลยี หรือ สิ่งประดิษฐ์ ที่ยังไม่สมบูรณ์ ต้องการตรวจสอบ เพิ่มเนื้อหา หรือเพิ่มแหล่งอ้างอิง คุณสามารถช่วยเพิ่มเติมหรือแก้ไข เพื่อให้สมบูรณ์มากขึ้น
ข้อมูลเกี่ยวกับ เครื่องจักรไอน้ำ ในภาษาอื่น สามารถหาอ่านได้จากเมนู ภาษาอื่น ๆ ด้านซ้ายมือ
ภาษาอื่น