Motorul cu abur
Motorul cu abur este un motor termic cu ardere externă, care transformă energia termică a aburului în lucru mecanic. Aburul sub presiune este produs într-un generator de abur prin fierbere si se destinde într-un agregat cu cilindri, în care expansiunea aburului produce lucru mecanic prin deplasarea liniară a unui piston, miscare care de cele mai multe ori este transformată în miscare de rotatie cu ajutorul unui mecanism bielă-manivelă. Căldura necesară producerii aburului se obtine din arderea unui combustibil sau prin fisiune nucleară.
Motoarele cu abur au dominat industria si mijloacele de transport din timpul Revolutiei industriale până în prima parte a secolului al XX-lea, fiind utilizate la actionarea locomotivelor, vapoarelor, pompelor, generatoarelor electrice, masinilor din fabrici, utilajelor pentru constructii (excavatoare) si a altor utilaje. A fost înlocuit în majoritatea acestor aplicatii de motorul cu ardere internă si de cel electric.
Istoria motorului cu abur
Prima masină cu aburi a fost inventată în secolul I e.n. de către inginerul grec Heron din Alexandria. O sferă goală pe dinăuntru era pivotată pe două tuburi prin care trecea aburul dintr-un mic fierbător. Aburul umplea sfera si iesea prin tevi dispuse în părti opuse ale acesteia. Jeturile de abur care tîsneau determinau sfera să se rotească. Totusi, în ciuda faptului că era o inventie interesantă, masina nu servea unui scop util.
Primul om care a avut ideea de a transforma pompa cu piston în masină termică, a fost francezul Denis Papin în anul 1679. Din păcate nu a putut să o pună în practică din lipsă de fonduri. El a murit în sărăcie, în 1714.
Primul motor cu abur a fost proiectat în 1698 de Thomas Savery, un inginer englez. Acest motor era conceput să pompeze apa din mine, dar singura lui întrebuintare a fost să pompeze apa în casele înalte din Londra.
Primul motor performant a fost construit în 1712 de inginerul Thomas Newcomen, din Cornwall. Acest motor avea un brat mare care pompa apa cu o frecventă de 16 miscări de du-te-vino pe minut. În 1776, James Watt, un constructor scotian de mecanisme, a adus înbunătătiri motorului lui Newcomen.
Nicolas Cugnot a fost primul care, în 1769, a folosit motorul cu abur la un vehicul. Acest vehicul putea transporta 4 persoane, dar a fost folosit la transportul armamentului greu. Viteza maximă care a fost atinsă cu acest vehicul a fost de 5 km/h.
Masina lui Watt
Schema unui motor cu abur cu triplă expansiune.
La maina sa inventată în 1769, aburul trecea într-o cameră separată pentru condensare. Deoarece cilindrul nu era încalzit si răcit alternativ, pirderile de căldură ale masinii erau relativ scăzute. De asemenea, masina lui Watt era mai rapidă. Aceste solutii si diversele îmbunătătiri concepute de Watt au făcut ca masina cu aburi să poată fi folosită într-o gamă largă de aplicatii.
În perioada victoriana, locomotive cu abur puternice revolutionaseră deja călătoria pe uscat. Masinile cu abur au făcut posibile si tipărirea ziarelor, torsul si tesutul textilelor si actionarea masinilor de spălat în „spălătoriile cu aburi”. Masinile cu abur puneau în miscare caruselele, iar unii fermieri foloseau energia aburului pentru a ara pămîntul. Antreprenorii de curărtătorii aveau aspiratoare cu abur, si la cele mai bune frizerii din orase existau chiar si perii pentru masarea capului actionate cu abur.
Motoru cu abur, de azi
Desi timpul motorului cu abur a trecut de mult, se pare că o renastere al acestuia nu este exclusă.
La însărcinarea firmei Volkswagen AG, la sfârsitul anilor 90, firmă IAV GmbH a dezvoltat un astfel de „motor cu abur” modern. Arderea externă produce gaze de ardere cu toxicitate extrem de scăzută. Aburul este strodus în cantitatea necesară prin injectoare similare cu cele ale motorului Diesel. La sfîrsitul anului 2000 firmă Enginion a dezvoltat prototipul „SteamCell” cu ZEE (engleză Zero Emission Engine - „emisiune zero”). Aceast motor lucrează în doi timpi, fără lubrefianti, părtile componente fiind fabricate dintr-un material superior pe bază de carbon.
