İlk Buhar Makinesi Nedir

İlk Buhar Makinesi  Onyedinci yüzyılın başlarında buhar üzerindeki çalışmalar ve deneyler yeniden çoğaldı. Pek çok bilim
adamı bu konuda kuramsal ve de-neyser çalışmalar yaptılaı. Bunlar arasında Deniş Papin yüzyılın ikinci yarısında düdüklü tencereyi ve güvenlik supapmı buldu ve ilkel bir buhar makinesi yaptı. 1712’de ingiliz teknikeri Thomas Nevvcommen ise, ilk başarılı buhar makinesini yaptı. Kömür madenlerinde ki galerilere dalan suları boşaltan pompaları çalıştırmada kullanılan bu buhar makinesi, bir silindir ile bunun içinde serbestçe hareket eden ve büyük bir dengeleyiciye bağlı bir pistondan oluşur. Silindirin altında onunla bağlantılı bir kazan vardır.

Kazan sıkıca kapalı ve içi su dolu büyük bir düdüklü tencere gibidir. Kazan ısıtıldığında içerde meydana gelen buhar, genişleyerek çeperlere basınç yapar ve silindirdeki pistonu yukarı iter. Piston da dengeleleyicinin kolunu yukarı doğru kaldırarak, kazanla silindir arasındaki geçişi kapar. Buharı dışarı atmak için hemen öteki supaplar açılır ve silindire su püskürtülür. Buhar soğudukça yoğunlaşır ve piston tarafından serbest bırakılan alanda boşluk meydana gelir. Böylece silindirin içi ve dışı arasında bir basınç dengesizliği oluşur. Dıştaki atmosfer basıncı, piston üzerine baskı yaparak onu aşağıya doğru iter. Böylece piston başlangıç durumuna gelir. Bu arada dengeleyici aşağıya doğru iner.

Newcommen’in makinesi çok yavaş çalışan bir makineydi. Dengeleyiciyle birlikte pistonun ileri geri hareketi dakikada on iki kez yinelenmekteydi. Sonraları buhar makinesi çeşitli gelişmelere uğradı. 1782’de James Watt çift etkili bir makine yaptı. Bu makinede kazan silindirin üst kısmıyla da bağlantı halindedir. Piston aşağıdan giren buhar tarafından önce yukarı itilir, sonra da yukarıdan giren buhar tarafından geri itilerek yerine döner. Buhar sırayla kazanla silindiri birbirine bağlayan iki kanaldan birine girer. Buharın yolu, pistonun hareketi mekanizmaları tarafından yönetilen sürgülü bir supapla ayarlanır. Watt makinesinde ayrıca dalgalı hareketi dönel harekete çeviren bir düzenek de vardır.

Sanayide kullanılması: Kısa bir 187 süre sonra jaıues Watt bulduğu makinayı büyük ölçüde üretmek için bir iş yeri açtı. Böylece başta Avrupa olmak üzere bütün dünya ekonomisini ve geleneklerini değiştiren sanayi devriminde ve teknolojik ilerlemede önemli bir adım atılmış oldu. işçilerin bir bölümü işsizlik doğurabileceği endişesiyle bu makinaya karşı çıktılar. Örneğin 1786 yılında Londra’da kurulan ilk buharlı değirmen, kalabalık bir işçi kitlesi tarafından çıkarılan yangın sonucu tümüyle tahrip edildi.

Bu dinenişlere karşın buhar makineleri gitgide yayıldı. Üstelik buharın sıcaklığı ve basıncı artırılarak daha etkili hale getirildi. Ondokuzuncu yüzyılın başında Richard Trevithick, çekme işlerinde kullanılmak üzere Watt’mkmden daha küçük ve hafif basınçlı buharla beslenen bir makine yaptı.

Onun yolunu izleyen George Stephenson 1829’da ünlü Roket adlı lokomotifi gerçekleştirdi. Lokomotif yöneticileri ve işadamlarını, makineli ulaşım araçlarının hayvanlar tarafından çekilen araçlardan üstünlüğüne inandırdı. Böylece demiryolu taşımacılığının ilk adımları atılmış oluyordu. Buharlı trenler yüzyılı aşkın bir süre en güvenilir, en hızlı ve en kullanışlı yolculuk aracı oldular.

1885’de Gustave Adolphe Hirn önemli teknik zorlukları yenerek yüksek sıcaklıklı (250 santigrada kadar) buhar makinesini gerçekleştirdi.

Ondokuzuncu yüzyılın sonlarına doğru buhar makineleri termoelektrik santrallarmda yaygın bir biçimde kullanılıyordu. Ancak oldukça geliştirilmiş olduğu halde yeterli sonuç vermiyordu. Bunun üç nedeni vardı. Herşeyden önce buhar makinesinde üçlü bir enerji aktarımı vardır. Yanma sırasında ısıya çevrilen, yakıtın kimyasal enerjisi; suya aktarılan ve buhara dönüşen ısı; pistonlara verilen buhar enerjisi. Isı dağılımları tam olmayan yanmalar vb. yüzünden her geçişte bir enerji kaybı olur. ikinci olarak nasıl tasarlanırsa tasarlansın makineden tümüyle zayıflatılmış, soğuk, basınçsız buhar çıkması sağlanamaz; bu arada da bir enerji kaybı vardır. Son olarak makine dışarıya dalgalı bir hareket verir, bu hareketin çeşitli uygulamalar için dönel harekete çevrilmesi gerekir. Bu nedenle dalgalı hareketi dönel harekete dönüştürecek bir aygıta gerek vardır. Burada da bir enerji kaybı sözkonusudur.

Hız denetimi: Bazı buhar makinelerinin düzgün bir hızda çalışmaları gerekir. Bunun için bir hız ayarlayıcı ile denetlenirler. Ayarlayıcı, silindir içine giren buharın miktarını ayarlar. Makine çok hızlı çılışıyorsa, silindire giren buharın bir kısmını keser. Makine çok yavaş çalışıyorsa, silindire daha çok buhar girmesini sağlar. Bir milin ucuna bağlı iki top, basit bir ayarlayıcı oluşturur. Mil, makinenin volanı ile aynı hızda döner. Mil döndükçe iki ucundaki toplar da dönmeye başlar. Ne denli hızlı dönerlerse o oranda yukarıya doğru hareket ederler. Toplar belli bir yüksekliğe ulaştıklarında, buharın geçtiği supabı belli bir ölçüde kapatırlar. Böylece silindirin içine daha az buhar girer ve makine ‘daha yavaş çalışır. Makine çok yavaş çalışırsa toplar hızla dönmez ve bu yüzden supabın altında kalırlar. Bu durum supaptan silindirin içine daha çok buhar girmesine yol açar ve makine hızlanır.