เครื่องจักรไอน้ำ

เครื่องจักรไอน้ำ

เครื่องจักรไอน้ำ (อังกฤษ: Steam engine) ประดิษฐ์โดย โทมัส นิวโคเมน (Thomas Newcomen) เมื่อ พ.ศ. 2248 (ค.ศ. 1705) ต่อมา เจมส์ วัตต์ ได้พัฒนาเครื่องจักรไอน้ำขึ้น ซึ่งหลังจากนั้น ได้มีการนำเอาชื่อท่านมาตั้งเป็นหน่วยของกำลังไฟฟ้า เช่น กำลังไฟฟ้า 400 วัตต์ เป็นต้น

เครื่องจักรไอน้ำเป็นเครื่องจักรแรกๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น รถจักรไอน้ำ เรือกลไฟ ฯลฯ

เครื่องจักรไอน้ำ เป็นเครื่องจักรประเภท สันดาปภายนอก ที่ให้ความร้อนผ่านของเหลว (น้ำ) และทำการเปลี่ยนไอของของเหลวเป็นพลังงานกล ซึ่งสามารถนำมาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ โดยการนำไอน้ำมาหมุนกังหันของ เครื่องปั่นไฟ (ไดนาโม) เครื่องจักรไอน้ำต้องมีหม้อต้มในการต้มน้ำในการทำให้เกิดไอน้ำ ไอน้ำที่ได้จากการต้ม จะนำไปเป็นแรงในการดันกระบอกสูบหรือกังหัน

ข้อดีของเครื่องจักรไอน้ำประการหนึ่งคือการที่สามารถใช้แหล่งความร้อนจากอะไรก็ได้ เช่น ถ่านหิน, ฟืน, น้ำมันปิโตรเลียม หรือกระทั่ง นิวเคลียร์

และแม้แต่ในปัจจุบัน เครื่องจักรไอน้ำหรือกลไกที่ถูกพัฒนาขึ้นจากเครื่องจักรไอน้ำยังคงปรากฏซ่อนอยู่ในเครื่องจักรเครื่องกลแทบทุกประเภท เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน จนถึง กระบอกสูบในรถยนต์ หรือในเครื่องบินในปัจจุบันนั้นมีการค้นพบรูปแบบใหม่ๆในการนำเครื่องจักรไอน้ำไปใช้งาน การค้นพบครั้งล่าสุดถูกค้นพอโดนลูกชายของโทมัส นิวโครแมน โดยชื่อที่ใช้ในการค้นพบคือ อเล็กซ์ซี่ นิวโครแมน ซึ่งถูกค้นพบเมื่อวันที่ 13 ธันวาคม พ.ศ. 2534 สิ่งที่ได้ค้นพบในวันนั้นคือการนำเครื่องจักรไอน้ำไปใช้เป็นระเบิดไอน้ำซึ่งรัศมีการระเบิดมีเส้นผ่าศูนย์กลางอยู่ที่ 1.5 กิโลเมตร. ต่อมาได้นำเครื่องจักรไอน้ำมาใช้แทนพลังงานไฟฟ้าแต่เนื่องจากการใช้เครื่องจักรไอน้ำผลิตกระแสไฟฟ้านั้นสิ้นเปลืองทรัพยากรเป็นอย่างมากจึงมีการประกาศเลิกใช้เมื่อวันที่ 7 สิงหาคม พ.ศ. 2538

การประดิษฐ์ริเริ่มและพัฒนา

Aeolipile

เครื่องจักรไอน้ำเครื่องแรกที่มีการบันทึกไว้คือ Arolipile คนที่ประดิษฐ์คือวิศวกรและนักฟิสิกส์ชาวกรีก ในช่วงศตวรรษที่ 1 แต่ครั้งนั้นนำมาใช้เป็นของเล่น ต่อมาเมื่อ พ.ศ. 2206 (ค.ศ. 1663) นายเอ็ดเวิร์ด โซเมอร์เซ็ด ได้ออกแบบและนำไปใช้เป็นประโยชน์ในการปั้มน้ำ

เครื่องจักรไอน้ำแบบลูกสูบ,โดยนาย Denis Papin

เมื่อ พ.ศ. 2223 (ค.ศ. 1680) นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส เดนนิส ปาปิน ( Denis Papin) สร้างหม้อต้มความดันจุดประสงค์เพื่อใช้ในการทำอาหาร ซึ่งถือเป็นหม้อความดันรุ่นแรก เพื่อเป็นการป้องกันการระเบิดของหม้อต้มความดัน เดนนิส ปาปิน ได้ออกแบบ วาล์วลดความดัน (Release Valve) นอกจากนี้ยังสังเกตว่าคาบการทำงานของวาวล์ เป็นจังหวะขึ้นลงๆ ทำ ให้เกิดความคิดเกี่ยวกับเครื่องจักรแบบกระบอกสูบ แต่เขาก็ไม่ได้สร้างเครื่องจักรไอน้ำที่ใช้งานได้จริง ต่อมาวิศวกร Thomas Savery (โทมัส ซาวารี่) ได้ใช้การออกแบบของปาปิน มาทำเป็นเครื่องจักรไอน้ำที่ใช้งานได้

ในอุตสาหกรรมเครื่องจักรไอน้ำช่วงแรกเป็นการออกแบบของ โทมัส เซฟเวอรี (Thomas Savery) เมื่อ พ.ศ. 2255 (ค.ศ. 1712) เครื่องจักรไอน้ำแบบบรรยากาศ (atmospheric-engine) ของ โทมัส นิวโคเมน (Thomas Newcomen) ได้ทดลองและใช้ในอุตสาหกรรม

ต่อมา เซฟเวอรีและนิวโคเมนร่วมกันพัฒนา เครื่องจักรไอน้ำแบบคาน (beam engine) ที่สามารถใช้แบบความดันบรรยากาศและความดันสุญญากาศ ช่วงแรกของอุตสาหกรรมใช้เครื่องจักรไอน้ำแบบสุญญากาศในการปั๊มน้ำจากเหมือง เครื่องจักรไอน้ำของนิวโคเมน รุ่นแรกทำงานช้าและต้องใช้คนเปิด-ปิดวาล์วเอง ต่อมาจึงเปลี่ยนมาใช้ตัวเครื่องจักรเองในการเปิด-ปิดวาล์ว

ต่อมา เจมส์ วัตต์ (James Watt) ได้พัฒนาเครื่องจักรไอน้ำจากแบบของนิวโคเมน และ ได้จดสิทธิบัตร เครื่องจักรไอน้ำแบบวัตต์ Watt Steam Engine ซึ่งทำงานเรียบกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า

การพัฒนาในเรื่องของประสิทธิภาพช่วงต่อมาจากการประดิษฐ์ของ Oliver Evans และ Rechard Trevithick โดยการใช้ไอน้ำแรงดันสูง ซึ่งเครื่องจักรไอน้ำที่ใช้แรงดันสูงที่ Trevithick สร้างไว้เป็นที่รู้จักในชื่อ เครื่องจักรไอน้ำแบบคอร์นิช (Cornish engines)

อย่างไรก็ตามเครื่องจักรไอน้ำแรงดันสูงมีอันตรายมาก จากหม้อต้มระเบิดเพราะไม่สามารถทนความดันสูงได้ และเป็นสาเหตุของอุบัติเหตุหลายๆเหตุการณ์ สิ่งสำคัญของเครื่องจักรไอน้ำแบบความดันสูงคือ ความพิถีพิถันในการผลิต วาล์วนิรภัย ซึ่งใช้ในการปล่อยความดันที่เกินของเครื่องจักรไอน้ำ และเหตุนี้เองจึงต้องมีการบำรุงรักษาเครื่องจักรไอน้ำที่เข้มงวด และกำหนดมาตรฐานการผลิตวาล์วนิรภัย

ภาษาอื่น ๆ
Afrikaans: Stoomenjin
Alemannisch: Dampfmaschine
aragonés: Maquina de vapor
العربية: محرك بخاري
অসমীয়া: ভাপ ইঞ্জিন
azərbaycanca: Buxar maşını
башҡортса: Пар машинаһы
беларуская (тарашкевіца)‎: Парасілавая ўстаноўка
български: Парна машина
bosanski: Parna mašina
čeština: Parní stroj
Cymraeg: Peiriant ager
Deutsch: Dampfmaschine
Ελληνικά: Ατμομηχανή
English: Steam engine
Esperanto: Vapormaŝino
eesti: Aurumasin
euskara: Lurrun-makina
suomi: Höyrykone
Võro: Aurumoodor
Gaeilge: Inneall gaile
Gàidhlig: Inneal-smùide
हिन्दी: भाप का इंजन
hrvatski: Parni stroj
magyar: Gőzgép
Հայերեն: Շոգեմեքենա
interlingua: Motor de vapor
Bahasa Indonesia: Mesin uap
íslenska: Gufuvél
italiano: Motore a vapore
日本語: 蒸気機関
Patois: Stiim injin
Basa Jawa: Mesin uwab
қазақша: Бу машинасы
ಕನ್ನಡ: ಉಗಿಯಂತ್ರ
한국어: 증기 기관
Кыргызча: Буу машинасы
lietuvių: Garo mašina
latviešu: Tvaika dzinējs
македонски: Парна машина
മലയാളം: ആവിയന്ത്രം
монгол: Уурын машин
Bahasa Melayu: Enjin wap
नेपाल भाषा: स्टिम इन्जिन
Nederlands: Stoommachine
norsk nynorsk: Dampmaskin
norsk: Dampmaskin
português: Motor a vapor
Runa Simi: Wapsi kuyuchina
română: Motor cu abur
русиньскый: Парова машына
srpskohrvatski / српскохрватски: Parna mašina
Simple English: Steam engine
slovenčina: Parný stroj
slovenščina: Parni stroj
српски / srpski: Парна машина
svenska: Ångmaskin
Kiswahili: Injini ya mvuke
Türkçe: Buhar makinesi
татарча/tatarça: Bu yörtkeçe (maşina)
ئۇيغۇرچە / Uyghurche: ھور ماشىنىسى
українська: Парова машина
oʻzbekcha/ўзбекча: Bugʻ mashinasi
vepsän kel’: Purumašin
Tiếng Việt: Động cơ hơi nước
ייִדיש: דאמפמאטאר
中文: 蒸汽机
Bân-lâm-gú: Cheng-khì ki-koan
粵語: 蒸氣機