buhar makinesi
Buhar makinesi, buharın içinde var olan ısı enerjisini, mekanik enerjiye dönüştüren bir dıştan yanmalı motordur. Buhar makineleri, lokomotifler, buharlı gemiler, pompalar, buharlı traktörler ve endüstriyel devreler olabilir.1764 yılında bozulan Newcomen makinalarından biri onarılması için Ä°skoçyalı mühendis James Watt’a verildi. [3] Makinayı onaran watt aynı zamanda randımanı düşük bu makineyi geliÅŸtirmek de istedi. Arkadaşı Ä°skoç kimyacı Joseph Black’tan gizli ısıyı [4] öğrenmiÅŸ olan Watt aynı odayı sürekli ısıtıp soÄŸutmanın ne kadar israflı bir ÅŸey olduÄŸunu anladı ve aklına iki oda yapmak fikri geldi. Biri sürekli sıcak, diÄŸeri de sürekli soÄŸuk tutulacaktı. Buhar iÅŸini yaparken sıcak odada bulunacaktı ve su haline getirilmesi gerektiÄŸinde supaplar sistemiyle soÄŸuk odaya alınacaktı.1712 ‘de Ä°ngiliz mühendis Thomas Newcomen (1663-1729) yeni bir tür buhar makinesi geliÅŸtirdi. Bu makinenin Savery Makinesinden en büyük avantajı pistonun bir zincir yardımıyla tahterevalli benzeri bir tür kaldıraca tutturulmuÅŸ olmasıydı. Bu kaldıracın diÄŸer ucu ise bir tür tulumbaya baÄŸlanmıştı. Piston silindirin en üst noktasında iken silindirin içine gönderilen soÄŸuk su buharı yoÄŸunlaÅŸtırıyordu. Böylece atmosferik basınç pistona aÅŸağıya doÄŸru kuvvet uyguladığı anda su madenden yükseliyordu. Buhar pistona dolunca bu çevrim tekrar ediyordu. Ayrıca daha az tehlikeliydi. Yine de makine istenilen verime ulaÅŸamamış ve yakıt tüketimi azalmamıştı.Bilinen ilk buhar makinesi diyebileceÄŸimiz örnek Mısırlı mühendis Heron’nun birinci yüzyılda 50 yıllarına doÄŸru Mısır Ä°skenderiye’de uçları birbirlerine göre zıt yönleri gösteren iki eÄŸik tüpün yerleÅŸtirildiÄŸi oyuk bir küreden yaptığı türbin’dir. Kürede su kaynatıldığında buhar borulardan dışarı çıkmakta günümüzde etki tepki kanunu dediÄŸimiz ÅŸeyin sonucunda kürenin dönmesine yol açmakta idi. Hero buharlı bir türbin ya da motor icat etmesine raÄŸmen toplumda bir etki yaratmadığından bunu motor aygıtının icadı olarak görülmemektedir1884 yılında Ä°ngiliz mühendis Charles Algernon Parsons (1854-1931) ilk baÅŸarılı buhar türbinini yapmıştır. [5] Bu sayede yüksek hızlı gemi yapımı kolaylaÅŸmış. Jeneratörlerin de kullanılması kolaylaÅŸmıştır.Ä°lk buharlı motorların gemilerde kullanılmasından sonra 1804 yılında Richard Trevithick bir vagonun ÅŸasesi üzerine sabit bir buhar motoru yerleÅŸtirerek dünyanın ilk buharlı lokomotifini üretti. Yaptığı özel yolda lokomotifini hareket ettirerek gösteri düzenlemiÅŸ fakat bundan ticari bir kazanç elde edememiÅŸtir. [12]1787 yılına kadar buharlı motorlar sadece su pompalarını ve tekstil makinalarını çalıştırmak için kullanılmıştı. 22 AÄŸustos 1787 yılında ise Amerikalı mucit John Fitch (1743-1798) ilk vapuru Delaware Nehri’ne indirmiÅŸtir.[6] Bir süre Philaderphia ile Trenton arasında düzenli vapur yolculuÄŸu yapılmasını saÄŸlamıştır.Fakat Fitch ticari anlamda baÅŸarı kazanamamıştır. 1807 yılına gelindiÄŸinde ise yine Amerikalı mucit olan Robert Fulton saatte 8 km hızla giden adını Clermont koyduÄŸu kırk metre uzunluÄŸundaki vapurları Hudson Nehri’nde iÅŸletmeye baÅŸladı. [7] Bu sefer Fitch’in tersine ticari baÅŸarı kazanıldığından Fulton vapuların mucidi kabul edilmektedir. 1809 yılında ise Moses Rogers komutası altındaki Phoenix okyonusa açılan ilk buharlı vapur oldu. [8]1811 yılında Mississippi Nehri üzerinde iÅŸleyen ilk gemi New Orleans faaliyete geçti. [9]Buhar makinasının verimini inceleyen ilk kiÅŸi Fransız fizikçi Nicolas Leonard Sadi Carnot’tur (1796-1832) 1824 yılında yayımladığı AteÅŸin Tahrik Kuvveti Ãœzerine isimli kitabında buhar makinasının maksimum veriminin en sıcak halindeki buhar ile en soÄŸuk halindeki suyun sıcaklığı arasındaki farka baÄŸlı olduÄŸunu gösterdi. Carnot ısı ve iÅŸin birbirlerine dönüşmesi yolunu ilk olarak ele alan kiÅŸi olduÄŸundan Termodinamik biliminin kurucusu kabul edilmektedir.Bilinen ilk örnek Fransız mühendis Nicolas Joseph Cugnot tarafından yapılan Fardier’dir. Nicholas Joseph Cugnot küçük ölçekte yaptığı iki kazanlı Newcomen makinesini üç tekerlekli bir arabaya yükleyerek 1769 yılında deneme yapmıştır. Fakat buharlaÅŸma yoluyla azalan kazan suyunu yenileyecek bir sistem olmadığından araç 15 dakikada bir durmak ve su ikmali yapıp suyun kaynamasını beklemek gerekmekteydi.Bir buhar makinesi basınç altında buhar üretmek için suyu kaynatacak bir kazana ihtiyaç duyar. Herhangi bir ısı kaynağı kullanılabilir, fakat genelde odun, kömür veya petrol türevi yakıtların yakılmasından elde edilen ateÅŸ kullanılır. [1]Buhar gücünün Heron tarafından uygulamasından sonra 1679 yılında ilk faydalı uygulama Fransız fizikçi Denis Papin ‘den (1647-1712) geldi. İçinde suyun kaynadığı ve biriken buharın suyun kaynama noktasını yükselttiÄŸi sıkıca kapanan bir kapağı olan düdüklü tencere icat edilmiÅŸti. Papin’in dikkat ettiÄŸi ÅŸey daha yüksek ısıda kemikler yumuÅŸuyor ve et daha çabuk piÅŸiyordu. Tencereye buhar basıncının çok yükselmesine karşın bir de güvenlik vanası eklenmiÅŸti.1825 yılına gelindiÄŸinde ise Ä°ngiliz mucit George Stephenson geliÅŸtirilmiÅŸ buharlı motorlardan faydalanarak ilk buharlı lokomotif denebilecek ve adına Rocket dediÄŸi aracı yaptı.Çalışma prensibi ise, buhar kazanından gelen buhar odacığa dolar. Odacık buhar ile doluyken üzerine soÄŸuk su döküldüğünde suya donüşen buhar vakum yaratır böylece odacıktaki su seviyesi yükselir. Vana yardımıyla odaya buhar dolduÄŸunda iÅŸ yapılmış olur yani madenden su çekilmiÅŸ olur. Bu makinede vanalar insan gücüyle sırayla kapatılıp açılması gerekmektedir.James Watt’ın geliÅŸtirmesine raÄŸmen buhar makinalarının verimi halen %7 civarında idi kalan %93 boÅŸa giden ısı olarak kayboluyordu.Buhar makineleri iki ana baÅŸlıkta sınıflandırılabilir.Çalışma prensibi olarak, ısı enerjisini alan su buharlaÅŸarak geniÅŸler ve bir odacığa alınır, odacık soÄŸutulduÄŸunda sıvı hale geçen buhar vakum yaratır böylece mekanizmaların hareket alması ile mekanik enerjiye yani iÅŸe dönüşür.Okyanusu aÅŸan ilk gemi ise 1819 yılında Georgia Savannah’tan Ä°ngiltere’deki Liverpool’a beÅŸbuçuk haftada ulaÅŸan Savannah isimli gemi oldu. YolculuÄŸun büyük kısmı yelkenlerin açılması ile bitirildiÄŸinden aslında buharlı gemi sayılmazdı. [10]Watt 1781 yılına gelindiÄŸinde makinasını iyice geliÅŸtirmiÅŸ ve pistonun ileri geri hareketini ustalıkla bir tekerleÄŸin dönme hareketine çeviren mekanik aletleride icat etmiÅŸti. Watt’ın makine tarihi ve makine mühendisliÄŸine katkıları çok büyük önem taşır.1827 yılında Türbinlerin ve gemi pervanesinin keÅŸfedilmesi sonucu , pervanenin yan çarktan daha etkili olduÄŸu anlaşıldı ve gemi teknolojisi hızla geliÅŸti [11]1698 yılında, Ä°ngiliz mühendis Thomas Savery (1650-1715), ilk ticari olarak satılan buhar makinesini yapmıştır. Bu makine maden ocağından suyu dışarı atmak amacıyla kullanılmıştır. Madencinin Arkadaşı olarak tanınmaktaydı.
Kaynak: http://tr.wikipedia.org/wiki/Buhar_makinesi
