Motor a vapor
Motor a vapor , máquina usando a energia do vapor para realizar trabalhos por meio da agência de calor.
A máquina a vapor de Jean-Joseph-Étienne Lenoir. Arquivo Hulton / Imagens Getty
Segue-se um breve tratamento das máquinas a vapor. Para tratamento completo de energia e produção a vapor e de motores a vapor e turbinas, Vejo Conversão de energia: Motores a vapor .
Em uma máquina a vapor, o vapor quente, geralmente fornecido por uma caldeira, se expande sob pressão e parte da energia térmica é convertida em trabalho. O restante do calor pode ser permitido escapar, ou, para o motor máximo eficiência , o vapor pode ser condensado em um aparelho separado, um condensador, a temperatura e pressão comparativamente baixas. Para uma alta eficiência, o vapor deve passar por uma ampla faixa de temperatura em decorrência de sua expansão dentro do motor. O desempenho mais eficiente - ou seja, a maior produção de trabalho em relação ao calor fornecido - é garantido pelo uso de uma temperatura baixa do condensador e uma alta pressão da caldeira. O vapor pode ser ainda mais aquecido passando-o por um superaquecedor no caminho da caldeira para o motor. Um superaquecedor comum é um grupo de tubos paralelos com suas superfícies expostas aos gases quentes no forno da caldeira. Por meio de superaquecedores, o vapor pode ser aquecido além da temperatura em que é produzido pela água fervente.
Em um recíproco motor, o tipo de pistão e cilindro da máquina a vapor, o vapor sob pressão é admitido no cilindro por um válvula mecanismo. Conforme o vapor se expande, ele empurra o pistão, que geralmente é conectado a uma manivela de um volante para produzir movimento giratório. No motor de dupla ação, o vapor da caldeira é admitido alternadamente para cada lado do pistão. Em uma máquina a vapor simples, a expansão do vapor ocorre em apenas um cilindro, enquanto no composto motor são dois ou mais cilindros de tamanho crescente para maior expansão do vapor e maior eficiência; o primeiro e menor pistão é operado pelo vapor de alta pressão inicial e o segundo pelo vapor de pressão mais baixa exaurido do primeiro.
Na turbina a vapor, o vapor é descarregado em alta velocidade por bicos e então flui por uma série de pás fixas e móveis, fazendo com que um rotor se mova em altas velocidades. As turbinas a vapor são mais compactas e geralmente permitem temperaturas mais altas e maiores taxas de expansão do que os motores a vapor alternativos. A turbina é o meio universal usado para gerar grandes quantidades de energia elétrica com vapor.
James Watt: máquina a vapor Saiba mais sobre a máquina a vapor de James Watt. Contunico ZDF Enterprises GmbH, Mainz Veja todos os vídeos para este artigo
As primeiras máquinas a vapor foram as novidades científicas do Herói de Alexandria no século 1esta, como a eolipila, mas só no século 17 foram feitas tentativas de aproveitar o vapor para fins práticos. Em 1698, Thomas Savery patenteou uma bomba com válvulas operadas manualmente para elevar a água das minas por sucção produzida pela condensação de vapor. Por volta de 1712, outro inglês, Thomas Newcomen, desenvolveu uma máquina a vapor mais eficiente, com um pistão separando o vapor de condensação da água. Em 1765, James Watt melhorou muito o motor Newcomen adicionando um condensador separado para evitar o aquecimento e o resfriamento do cilindro a cada curso. Watt então desenvolveu um novo motor que girava um eixo em vez de fornecer o movimento simples para cima e para baixo da bomba, e acrescentou muitas outras melhorias para produzir uma usina de força prática.
A máquina a vapor rotativa de James Watt com engrenagem sol e planeta, desenho original, 1788. No Museu da Ciência, Londres. Direitos autorais da Coroa Britânica, Museu da Ciência, Londres
Um pesado vagão a vapor para estradas foi construído na França por Nicholas-Joseph Cugnot já em 1769. Richard Trevithick na Inglaterra foi o primeiro a usar um vagão a vapor em uma ferrovia; em 1803 ele construiu uma locomotiva a vapor que em fevereiro de 1804 fez uma corrida bem-sucedida em uma rota de carro de cavalo em Gales . O adaptação da máquina a vapor para as ferrovias se tornou um sucesso comercial com a Foguete do engenheiro inglês George Stephenson em 1829. O primeiro barco a vapor prático foi o rebocador Charlotte Dundas, construído por William Symington e testado no Canal Forth e Clyde, Escócia , em 1802. Robert Fulton aplicou a máquina a vapor a um barco de passageiros nos Estados Unidos em 1807.
A máquina a vapor Corliss gerou toda a energia usada no Machinery Hall na Exposição do Centenário na Filadélfia, 1876. Biblioteca do Congresso, Washington, D.C.
Embora a máquina a vapor tenha dado lugar ao motor de combustão interna como meio de propulsão do veículo, o interesse por ela renasceu na segunda metade do século 20 por causa dos crescentes problemas de poluição do ar causados pela queima de combustíveis fósseis em motores de combustão interna. .
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