蒸気エンジンは、その作動流体として蒸気を使用して機械的作業を行う熱機関である。 蒸気エンジンは、作動流体が燃焼生成物から分離される外部燃焼エンジンである。太陽光、原子力、地熱などの非燃焼熱源を使用することができます。このプロセスを解析するために使用される理想的な熱力学的サイクルは、ランキンサイクルと呼ばれます。このサイクルでは、水が加熱され、高圧で作動するボイラー内の水蒸気に変換される。ピストンやタービンで膨張させると、機械的な作業が行われます。次いで、減圧された蒸気は大気に排出されるか、または凝縮されてボイラーに戻される。 一般的な使用法では、蒸気エンジンという用語は、鉄道蒸気機関車や携帯用エンジンなどの一体型蒸気プラント(ボイラーなどを含む)のいずれかを指すことができ、ビームエンジンや固定蒸気エンジン。スチームハンマーやスチームパイルドライバーなどの特殊な装置は、別のボイラーから供給される蒸気圧に依存します。 機械的な動きを生み出すために沸騰水を使用することは、2000年以上に亘って行われているが、初期の装置はあまり実用的ではなかった。スペインの発明者であるJerónimode Ayanz y Beaumontは、1606年に始動した蒸気式給水ポンプの特許を取得しました。1698年Thomas Saveryは蒸気をポンプで汲み上げた蒸気と直接接触させた蒸気ポンプの特許を取得しました。 Saveryの蒸気ポンプは凝縮蒸気を用いて真空を作り、チャンバに水を引き込み、加圧された蒸気を加えてさらに水を汲み出します。 Thomas Newcomenの大気中のエンジンは、ピストンを使用した最初の商用の真の蒸気機関であり、1712年に鉱山でのポンプ輸送に使用されました。彼らは鉱業のために普及し、104年は1733年までに使用されていました。最終的には2,000人以上が設置されました。 スコットランドのエンジニアJames Wattは、1781年に連続的な回転運動を生み出す蒸気エンジンの特許を取得しました。ワットの10馬力のエンジンは、幅広い範囲の製造機械に動力を供給しました。エンジンは、水と石炭や木質燃料が得られる場所に設置することができます。 1883年までに10,000 hpを供給できるエンジンが実現可能になりました。固定蒸気エンジンは産業革命の重要な構成要素であり、工場では水力が利用できない場所を特定できました。 NewcomenとWattの大気エンジンは、生産された電力量に比べて大きかったが、高圧蒸気エンジンは、牽引エンジンや鉄道機関車などの車両に適用するのに十分軽かった。 往復ピストン型蒸気機関は、電気モータおよび内燃機関の設計の進歩が徐々に往復(ピストン)蒸気機関の商業的使用における置換および蒸気の優勢をもたらした20世紀初頭まで、依然として主要な電源であった発電におけるタービン。世界的な発電の大部分がタービン型蒸気エンジンによって生産されていることを考慮すると、「蒸気時代」は19世紀から20世紀にかけてのエネルギーレベルをはるかに超えるエネルギー水準を維持しています。 [地熱エネルギー] |