Tvaika dzinējs
Tvaika dzinējs ir dzinējs, kas kustībai izmanto tvaiku no verdoša ūdens. Tvaiks spiež dzinēja detaļas, lai tās kustētos. Tvaika dzinēji var darbināt daudzu veidu mašīnas, tostarp transportlīdzekļus un elektriskos ģeneratorus.
Tvaika dzinēji tika izmantoti raktuvju sūkņos jau 18. gadsimta sākumā, un 1770. gados Džeimss Vats (James Watt) tos ievērojami uzlaboja. Tie bija ļoti nozīmīgi industriālās revolūcijas laikā, kad tie aizstāja zirgus, vējdzirnavas un ūdensdzirnavas, lai darbinātu mašīnas.
Pirmie tvaika dzinēji bija virzuļdzinēji. Tvaika spiediens spiež virzuli, kas liek tam kustēties pa cilindru, un tādējādi tiem bija atgriezeniska (turp un atpakaļ) kustība. Tas varēja tieši darbināt sūkni vai darbināt kloķi, lai pagrieztu riteni un darbinātu mašīnu. Tajos darbojās zems spiediens, un tiem bija jābūt ļoti lieliem, lai iegūtu lielu jaudu.
Tvaika dzinējus izmantoja rūpnīcās, lai darbinātu mašīnas, un raktuvēs, lai darbinātu sūkņus. Vēlāk tika būvēti mazāki dzinēji, kas varēja darbināt dzelzceļa lokomotīves un tvaika kuģus.
Tvaiks, kas darbina tvaika dzinēju, tiek ražots katlā, kas uzsilda ūdeni, lai iegūtu tvaiku. Lielākajā daļā vietu katlu uzkarsē uguns. Kurināmais var būt malka, ogles vai nafta. Uguns vietā var izmantot kodolenerģiju vai saules enerģiju. Tvaiks, kas izplūst no katla, ar spēku iedarbojas uz virzuli. Vārsts sūta tvaiku uz vienu virzuļa galu, tad uz otru, lai virzuli virzītu uz priekšu un atpakaļ. Kustīgais virzuļstūmējs stumj un velk virzuļstieni, krusteņgalvu un savienotājstieni, lai grieztu riteņus vai darbinātu citas mašīnas. Smags rotējošs spararats izlīdzina virzuļa jaudu. Regulators regulē motora apgriezienus.
Mūsdienās joprojām darbojas daudzas tvaika lokomotīves. 20. gadsimtā virzuļus aizstāja ar turbīnām, kas griežas kā vējdzirnavas, ko virza tvaika strūklas. Tās griežas ātrāk un ar lielāku energoefektivitāti nekā sākotnējā veida virzuļdzinēji. Tās izmanto spēkstacijās, lai darbinātu ģeneratorus, kas ražo elektroenerģiju. Dažus kuģus arī darbina tvaika turbīnas. Tvaika turbīnu katlus var sildīt ar dažāda veida kurināmo, dažās spēkstacijās un kara kuģos pat ar kodolreaktoru.
Gubernators: Boultona un Vata nozīmīgais izgudrojums
Vecā Besa: Boultona un Vata 1777. gadā būvētais Vata strāvas dzinējs. Dzinējs tika izmantots ūdens pacelšanai. Pastāvīga ūdens padeve bija nepieciešama, jo Boultona Soho manufaktūrā Birmingemā izmantoja ūdens ratu, lai darbinātu iekārtas.
Šajā milzīgajā ēkā atradās četri lielākie sijas dzinēji Lielbritānijā. Tos izmantoja notekūdeņu pārvietošanai Crossness, Bexley.
Senākā saglabājusies lokomotīve: Puffing Billy Zinātnes muzejā
1712. gada Tomasa Ņūkomena dzinēja, kas paredzēts ūdens sūknēšanai no raktuvēm lorda Dūdlija īpašumos, pilnā mērogā darbojošās replikas. Dzīvais Melnās zemes muzejs
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir tvaika mašīna?
A: Tvaika mašīna ir dzinējs, kas kustībai izmanto tvaiku, kas rodas no verdoša ūdens. Tvaiks spiež dzinēja detaļas, lai tās kustētos, un to var izmantot, lai darbinātu daudzu veidu mašīnas, tostarp transportlīdzekļus un elektrības ģeneratorus.
J: Kad pirmo reizi tika izmantoti tvaika dzinēji?
A: Pirmo reizi tvaika dzinējus sāka izmantot raktuvju sūkņos 1700. gadsimta sākumā, un 1770. gados Džeimss Vats tos ievērojami uzlaboja. Tie kļuva ļoti nozīmīgi industriālās revolūcijas laikā, kad tie aizstāja zirgus, vējdzirnavas un ūdensdzirnavas, lai darbinātu mašīnas.
J: Kā darbojas tvaika dzinēji?
A: Pirmie tvaika dzinēji bija virzuļdzinēji. Tvaika spiediens spiež virzuli, kas liek tam kustēties pa cilindru, un tādējādi tiem bija atgriezeniska (turp un atpakaļ) kustība. Tas varēja tieši darbināt sūkni vai darbināt kloķi, lai pagrieztu riteni un darbinātu mašīnu. Smagais rotējošais spararats izlīdzināja virzuļa jaudu, bet regulators regulēja motora apgriezienus.
J: Kas darbina tvaika dzinēju?
A: Tvaiku, kas darbina tvaika dzinēju, ražo katlā, kas uzsilda ūdeni, lai iegūtu tvaiku. Lielākajā daļā vietu katlu uzkarsē uguns, bet kurināmais šai ugunij var būt malka, ogles vai nafta; uguns vietā var izmantot arī kodolenerģiju vai saules enerģiju.
J: Kā ir mainījusies tehnoloģija kopš sākotnējiem virzuļdzinēju veidiem?
A: 20. gadsimtā virzuļus nomainīja turbīnas, kas griežas kā vējdzirnavas, ko spiež tvaika strūklas, un griežas ātrāk un ar lielāku energoefektivitāti nekā sākotnējie virzuļdzinēju veidi. Tagad tos izmanto spēkstacijās, lai darbinātu ģeneratorus, kas ražo elektroenerģiju, kā arī dažus kuģus darbina ar šīm turbīnām.
J: Kāda veida kurināmo mūsdienās var izmantot apkures katliem?
A: Šo moderno turbīnu katlus var sildīt ar dažāda veida kurināmo, piemēram, malku, oglēm, naftu; uguns vietā var izmantot arī kodolenerģiju vai saules enerģiju atkarībā no tā, kas attiecīgajā brīdī ir pieejams.
