Mesin uap adalah mesin panas yang melakukan pekerjaan mekanis dengan menggunakan uap sebagai fluida kerjanya. Mesin uap menggunakan gaya yang dihasilkan oleh tekanan uap untuk mendorong piston bolak-balik di dalam silinder. Gaya dorong ini dapat diubah, dengan batang penghubung dan engkol, menjadi gaya rotasi untuk bekerja. Istilah "mesin uap" paling sering diterapkan pada mesin reciprocating seperti yang baru saja dijelaskan, meskipun beberapa pihak berwenang juga menyebut turbin uap dan perangkat seperti aeolipile Hero sebagai "mesin uap". Fitur penting dari mesin uap adalah bahwa mereka adalah mesin pembakaran eksternal, di mana fluida kerja dipisahkan dari produk pembakaran. Siklus termodinamika ideal yang digunakan untuk menganalisis proses ini disebut siklus Rankine. Dalam penggunaan umum, istilah mesin uap dapat merujuk pada pembangkit uap lengkap (termasuk boiler, dll.), seperti lokomotif uap kereta api dan mesin portabel, atau dapat merujuk pada mesin piston atau turbin saja, seperti pada mesin balok dan mesin uap stasioner.
Diagram tipikal mesin uap satu silinder
Seperti yang telah disebutkan, perangkat yang digerakkan oleh uap seperti aeolipile dikenal pada abad pertama Masehi, dan ada beberapa penggunaan lain yang tercatat pada abad ke-16. Pada tahun 1606 Jerónimo de Ayanz y Beaumont mematenkan penemuannya tentang pompa air bertenaga uap pertama untuk mengeringkan tambang. Thomas Savery dianggap sebagai penemu perangkat bertenaga uap pertama yang digunakan secara komersial, pompa uap yang menggunakan tekanan uap yang beroperasi langsung di atas air. Mesin pertama yang sukses secara komersial yang dapat mengirimkan daya terus menerus ke mesin dikembangkan pada tahun 1712 oleh Thomas Newcomen. James Watt melakukan perbaikan penting pada tahun 1764, dengan membuang uap bekas ke bejana terpisah untuk kondensasi, yang sangat meningkatkan jumlah kerja yang diperoleh per unit bahan bakar yang dikonsumsi. Pada abad ke-19, mesin uap stasioner menggerakkan pabrik-pabrik pada masa Revolusi Industri. Mesin uap menggantikan layar untuk kapal-kapal dengan kapal uap dayung, dan lokomotif uap yang dioperasikan di rel kereta api.
Mesin uap tipe piston bolak-balik merupakan sumber tenaga yang dominan hingga awal abad ke-20. Efisiensi mesin uap stasioner meningkat secara dramatis hingga sekitar tahun 1922. Efisiensi Siklus Rankine tertinggi sebesar 91% dan efisiensi termal gabungan sebesar 31% telah didemonstrasikan dan dipublikasikan pada tahun 1921 dan 1928. Kemajuan dalam desain motor listrik dan mesin pembakaran internal menghasilkan penggantian mesin uap secara bertahap dalam penggunaan komersial. Turbin uap menggantikan mesin reciprocating dalam pembangkit listrik, karena biaya yang lebih rendah, kecepatan operasi yang lebih tinggi, dan efisiensi yang lebih tinggi.
Pada tahun 2023, mesin uap piston resiprokal besar masih diproduksi di Jerman.
Sejarah
Penataan umum instalasi superheater pada lokomotif uap
Eksperimen awal
Seperti yang telah disebutkan, salah satu mesin bertenaga uap yang tercatat adalah aeolipile yang dideskripsikan oleh Hero of Alexandria, seorang ahli matematika dan insinyur Yunani di Mesir Romawi pada abad ke-1 M. Pada abad-abad berikutnya, beberapa mesin bertenaga uap yang diketahui adalah, seperti aeolipile, yang pada dasarnya merupakan perangkat eksperimental yang digunakan oleh para penemu untuk mendemonstrasikan sifat-sifat uap.
Perangkat turbin uap yang belum sempurna dijelaskan oleh Taqi al-Din di Mesir Utsmaniyah pada tahun 1551 dan oleh Giovanni Branca di Italia pada tahun 1629. Penemu Spanyol, Jerónimo de Ayanz y Beaumont, menerima hak paten pada tahun 1606 untuk 50 penemuan bertenaga uap, termasuk pompa air untuk mengeringkan tambang yang tergenang air. Orang Prancis, Denis Papin, melakukan pekerjaan yang berguna pada digester uap pada tahun 1679, dan pertama kali menggunakan piston untuk mengangkat beban pada tahun 1690.
Mesin pemompa
Perangkat bertenaga uap komersial pertama adalah pompa air, yang dikembangkan pada tahun 1698 oleh Thomas Savery. Perangkat ini menggunakan uap kondensasi untuk menciptakan ruang hampa udara yang mengangkat air dari bawah dan kemudian menggunakan tekanan uap untuk menaikkannya lebih tinggi. Mesin kecil sangat efektif meskipun model yang lebih besar bermasalah. Mereka memiliki ketinggian angkat yang sangat terbatas dan rentan terhadap ledakan ketel. Mesin Savery digunakan di tambang, stasiun pompa, dan memasok air ke kincir air yang menggerakkan mesin tekstil. Mesin Savery berbiaya rendah. Bento de Moura Portugal memperkenalkan perbaikan konstruksi Savery "untuk membuatnya mampu bekerja sendiri", seperti yang dijelaskan oleh John Smeaton dalam Philosophical Transactions yang diterbitkan pada tahun 1751. Mesin ini terus diproduksi hingga akhir abad ke-18. Setidaknya satu mesin diketahui masih beroperasi pada tahun 1820.
Mesin uap piston
Mesin pertama yang sukses secara komersial yang dapat menyalurkan tenaga secara kontinu ke sebuah mesin adalah mesin atmosfer, yang ditemukan oleh Thomas Newcomen sekitar tahun 1712.[b] Mesin ini merupakan penyempurnaan dari pompa uap Savery, dengan menggunakan piston seperti yang diusulkan oleh Papin. Mesin Newcomen relatif tidak efisien, dan sebagian besar digunakan untuk memompa air. Mesin ini bekerja dengan menciptakan ruang hampa udara parsial dengan mengembunkan uap di bawah piston di dalam silinder. Mesin ini digunakan untuk mengeringkan pekerjaan tambang pada kedalaman yang awalnya tidak praktis menggunakan cara-cara tradisional, dan untuk menyediakan air yang dapat digunakan kembali untuk menggerakkan kincir air di pabrik-pabrik yang berada jauh dari "kepala" yang sesuai. Air yang melewati kincir dipompa ke reservoir penyimpanan di atas kincir. Pada tahun 1780, James Pickard mematenkan penggunaan roda gila dan poros engkol untuk memberikan gerakan rotasi dari mesin Newcomen yang telah ditingkatkan.
Pada tahun 1720, Jacob Leupold mendeskripsikan mesin uap bertekanan tinggi dua silinder. Penemuan ini dipublikasikan dalam karya besarnya "Theatri Machinarum Hydraulicarum." Mesin ini menggunakan dua piston berat untuk memberikan gerakan pada pompa air. Setiap piston terangkat oleh tekanan uap dan kembali ke posisi semula oleh gravitasi. Kedua piston berbagi katup putar empat arah yang sama yang terhubung langsung ke ketel uap.
Langkah besar berikutnya terjadi ketika James Watt mengembangkan (1763-1775) versi mesin Newcomen yang lebih baik, dengan kondensor terpisah. Mesin awal Boulton dan Watt menggunakan batu bara setengah lebih banyak daripada versi perbaikan mesin Newcomen milik John Smeaton. Mesin awal Newcomen dan Watt adalah mesin "atmosfer". Mesin-mesin ini digerakkan oleh tekanan udara yang mendorong piston ke dalam ruang hampa udara parsial yang dihasilkan oleh kondensasi uap, bukan oleh tekanan uap yang mengembang. Silinder mesin harus berukuran besar karena satu-satunya gaya yang dapat digunakan yang bekerja pada mereka adalah tekanan atmosfer.
Watt mengembangkan mesinnya lebih lanjut, memodifikasinya untuk memberikan gerakan berputar yang cocok untuk menggerakkan mesin. Hal ini memungkinkan pabrik-pabrik ditempatkan jauh dari sungai, dan mempercepat laju Revolusi Industri.
Mesin bertekanan tinggi
Arti tekanan tinggi, bersama dengan nilai aktual di atas ambien, tergantung pada era di mana istilah tersebut digunakan. Untuk penggunaan awal istilah Van Reimsdijk mengacu pada uap yang berada pada tekanan yang cukup tinggi sehingga dapat dibuang ke atmosfer tanpa bergantung pada ruang hampa udara untuk memungkinkannya melakukan pekerjaan yang berguna. Ewing 1894, hal. 22 menyatakan bahwa mesin kondensasi Watt dikenal, pada saat itu, sebagai mesin bertekanan rendah dibandingkan dengan mesin non-kondensasi bertekanan tinggi pada periode yang sama.
Paten Watt mencegah orang lain membuat mesin bertekanan tinggi dan mesin gabungan. Tak lama setelah paten Watt berakhir pada tahun 1800, Richard Trevithick dan, secara terpisah, Oliver Evans pada tahun 1801 memperkenalkan mesin yang menggunakan uap bertekanan tinggi; Trevithick memperoleh paten mesin bertekanan tinggi pada tahun 1802, dan Evans telah membuat beberapa model yang berfungsi sebelum itu. Setelah itu, perkembangan teknologi dan peningkatan dalam teknik manufaktur (sebagian disebabkan oleh adopsi mesin uap sebagai sumber tenaga) menghasilkan desain mesin yang lebih efisien yang bisa lebih kecil, lebih cepat, atau lebih bertenaga, tergantung pada aplikasi yang dimaksudkan.
Mesin Cornish dikembangkan oleh Trevithick dan yang lainnya pada tahun 1810-an. Mesin ini merupakan mesin siklus majemuk yang menggunakan uap bertekanan tinggi secara ekspansif, kemudian mengembunkan uap bertekanan rendah, sehingga relatif efisien. Mesin Cornish memiliki gerakan dan torsi yang tidak teratur sepanjang siklus, sehingga membatasi penggunaannya hanya untuk memompa. Mesin Cornish digunakan di tambang dan untuk pasokan air hingga akhir abad ke-19.
Mesin stasioner horizontal
Pembuat awal mesin uap stasioner menganggap bahwa silinder horizontal akan mengalami keausan yang berlebihan. Oleh karena itu, mesin mereka disusun dengan sumbu piston dalam posisi vertikal. Seiring berjalannya waktu, susunan horizontal menjadi lebih populer, memungkinkan mesin yang ringkas namun bertenaga untuk dipasang di ruang yang lebih kecil.
Puncak dari mesin horizontal adalah mesin uap Corliss, yang dipatenkan pada tahun 1849, yang merupakan mesin aliran balik empat katup dengan katup pemasukan dan pembuangan uap terpisah dan pemutusan uap variabel otomatis. Ketika Corliss diberi Medali Rumford, panitia mengatakan bahwa "tidak ada satu pun penemuan sejak zaman Watt yang begitu meningkatkan efisiensi mesin uap." Selain menggunakan 30% lebih sedikit uap, mesin ini memberikan kecepatan yang lebih seragam karena pemutusan uap yang bervariasi, sehingga cocok untuk manufaktur, terutama pemintalan kapas.
Kendaraan jalan raya
Kendaraan bertenaga uap eksperimental pertama yang melaju di jalan raya dibangun pada akhir abad ke-18, tetapi baru setelah Richard Trevithick mengembangkan penggunaan uap bertekanan tinggi, sekitar tahun 1800, mesin uap bergerak menjadi sebuah proposisi yang praktis. Paruh pertama abad ke-19 melihat kemajuan besar dalam desain kendaraan uap, dan pada tahun 1850-an, hal ini menjadi layak untuk diproduksi secara komersial. Kemajuan ini terhambat oleh undang-undang yang membatasi atau melarang penggunaan kendaraan bertenaga uap di jalan raya. Perbaikan dalam teknologi kendaraan terus berlanjut dari tahun 1860-an hingga 1920-an. Kendaraan jalan raya bertenaga uap digunakan untuk banyak aplikasi. Pada abad ke-20, perkembangan pesat teknologi mesin pembakaran internal menyebabkan matinya mesin uap sebagai sumber tenaga penggerak kendaraan secara komersial, dengan relatif sedikit yang masih digunakan setelah Perang Dunia Kedua. Banyak dari kendaraan ini diakuisisi oleh para penggemar untuk dilestarikan, dan banyak contoh yang masih ada. Pada tahun 1960-an, masalah polusi udara di California memunculkan ketertarikan untuk mengembangkan dan mempelajari kendaraan bertenaga uap sebagai cara yang memungkinkan untuk mengurangi polusi. Terlepas dari ketertarikan para penggemar uap, kendaraan replika yang sesekali dibuat, dan teknologi eksperimental, tidak ada kendaraan uap yang diproduksi saat ini.
Mesin laut
Menjelang akhir abad ke-19, mesin kompon mulai digunakan secara luas. Mesin kompon membuang uap ke dalam silinder yang lebih besar secara berurutan untuk mengakomodasi volume yang lebih tinggi pada tekanan yang lebih rendah, sehingga memberikan efisiensi yang lebih baik. Tahapan ini disebut ekspansi, dengan mesin ekspansi ganda dan tiga kali lipat yang umum digunakan, terutama dalam pelayaran di mana efisiensi penting untuk mengurangi berat batu bara yang diangkut. Mesin uap tetap menjadi sumber tenaga yang dominan hingga awal abad ke-20, ketika kemajuan dalam desain turbin uap, motor listrik, dan mesin pembakaran internal secara bertahap menghasilkan penggantian mesin uap bolak-balik (piston), dengan pelayaran dagang yang semakin mengandalkan mesin diesel, dan kapal perang pada turbin uap.
Lokomotif uap
Seiring perkembangan mesin uap yang terus berlanjut hingga abad ke-18, berbagai upaya dilakukan untuk mengaplikasikannya pada penggunaan jalan raya dan kereta api. Pada tahun 1784, William Murdoch, seorang penemu asal Skotlandia, membuat sebuah model lokomotif jalan raya uap. Sebuah model awal lokomotif kereta api uap didesain dan dibuat oleh perintis kapal uap John Fitch di Amerika Serikat, kemungkinan besar pada tahun 1780-an atau 1790-an. Lokomotif uap miliknya menggunakan roda berbilah bagian dalam (perlu klarifikasi) yang dipandu oleh rel atau rel.
Lokomotif uap kereta api skala penuh pertama yang berfungsi dibangun oleh Richard Trevithick di Inggris dan, pada tanggal 21 Februari 1804, perjalanan kereta api pertama di dunia terjadi ketika lokomotif uap Trevithick yang tidak disebutkan namanya menarik kereta api di sepanjang jalur trem dari pabrik besi Pen-y-darren, dekat Merthyr Tydfil ke Abercynon di Wales selatan. Desainnya menggabungkan sejumlah inovasi penting yang mencakup penggunaan uap bertekanan tinggi yang mengurangi berat mesin dan meningkatkan efisiensinya. Trevithick mengunjungi daerah Newcastle pada tahun 1804 dan jalur kereta api tambang di timur laut Inggris menjadi pusat eksperimen dan pengembangan lokomotif uap yang terkemuka.
Trevithick melanjutkan eksperimennya sendiri dengan menggunakan trio lokomotif, yang diakhiri dengan Catch Me Who Can pada tahun 1808. Hanya empat tahun kemudian, lokomotif silinder ganda yang sukses, Salamanca, karya Matthew Murray, digunakan oleh kereta api Middleton Railway yang berpagar tepi. Pada tahun 1825, George Stephenson membangun Lokomotif untuk Kereta Api Stockton dan Darlington. Ini adalah kereta api uap publik pertama di dunia dan kemudian pada tahun 1829, ia membangun The Rocket yang diikutsertakan dan memenangkan Rainhill Trials. Kereta Api Liverpool dan Manchester dibuka pada tahun 1830 dengan menggunakan tenaga uap secara eksklusif untuk kereta penumpang dan barang.
Lokomotif uap terus diproduksi hingga akhir abad ke-20 di tempat-tempat seperti Tiongkok dan bekas Jerman Timur (tempat DR Class 52.80 diproduksi).
Contoh mesin uap adalah lokomotif kereta api. Kendaraan ini merupakan kesatuan kompak yang terdiri dari boiler steam, ruang bahan bakar, dan mesin uap penggerak beserta roda yang telah terintegrasi. Kecepatan maksimum lokomotif besar Union Pacific Big Boy ini adalah sekitar 80 mph (130 km/h) dan power output 6.290 hp (4.690 kW / 4,7 MW)
Turbin uap
Evolusi besar terakhir dari desain mesin uap adalah penggunaan turbin uap yang dimulai pada akhir abad ke-19. Turbin uap umumnya lebih efisien daripada mesin uap tipe piston bolak-balik (untuk output di atas beberapa ratus tenaga kuda), memiliki lebih sedikit bagian yang bergerak, dan menyediakan tenaga putar secara langsung daripada melalui sistem batang penghubung atau cara yang serupa. Turbin uap secara virtual menggantikan mesin bolak-balik pada stasiun pembangkit listrik pada awal abad ke-20, di mana efisiensinya, kecepatan yang lebih tinggi yang sesuai dengan layanan generator, dan rotasi yang mulus merupakan keunggulannya. Saat ini, sebagian besar tenaga listrik disediakan oleh turbin uap. Di Amerika Serikat, 90% tenaga listrik dihasilkan dengan cara ini menggunakan berbagai sumber panas. Turbin uap banyak digunakan untuk menggerakkan kapal-kapal besar di sebagian besar abad ke-20.
Perkembangan saat ini
Meskipun mesin uap bolak-balik tidak lagi digunakan secara komersial secara luas, berbagai perusahaan mengeksplorasi atau mengeksploitasi potensi mesin tersebut sebagai alternatif untuk mesin pembakaran internal.
Komponen dan aksesori mesin uap
Ada dua komponen mendasar dari pembangkit listrik tenaga uap: ketel uap atau pembangkit uap, dan "unit motor", yang disebut sebagai "mesin uap". Mesin uap stasioner di bangunan tetap mungkin memiliki ketel dan mesin di bangunan terpisah yang terpisah jaraknya. Untuk penggunaan portabel atau bergerak, seperti lokomotif uap, keduanya dipasang bersama.
Mesin reciprocating yang banyak digunakan biasanya terdiri dari silinder besi tuang, piston, batang penghubung dan balok atau engkol dan roda gila, dan berbagai macam hubungan. Uap disuplai dan dibuang secara bergantian oleh satu atau lebih katup. Kontrol kecepatan bisa otomatis, menggunakan pengatur, atau dengan katup manual. Pengecoran silinder berisi suplai uap dan port pembuangan.
Mesin yang dilengkapi dengan kondensor adalah jenis yang terpisah dari mesin yang dibuang ke atmosfer.
Komponen lain yang sering ada; pompa (seperti injektor) untuk memasok air ke boiler selama operasi, kondensor untuk mensirkulasi ulang air dan memulihkan panas laten penguapan, dan superheater untuk meningkatkan suhu uap di atas titik uap jenuhnya, dan berbagai mekanisme untuk meningkatkan rancangan untuk kotak api. Ketika batu bara digunakan, mekanisme penyalaan rantai atau sekrup dan mesin penggerak atau motor dapat disertakan untuk memindahkan bahan bakar dari tempat persediaan (bunker) ke kotak api.
Sumber panas
Panas yang dibutuhkan untuk mendidihkan air dan menaikkan suhu uap dapat diperoleh dari berbagai sumber, paling sering dari pembakaran bahan yang mudah terbakar dengan pasokan udara yang sesuai di ruang tertutup (misalnya, ruang bakar, kotak api, tungku). Dalam kasus mesin uap model atau mainan dan beberapa kasus skala penuh, sumber panas dapat berupa elemen pemanas listrik.
Ketel
Boiler adalah bejana bertekanan yang berisi air untuk direbus, dan memiliki fitur yang mentransfer panas ke air seefektif mungkin. Dua jenis yang paling umum adalah:
Ketel tabung air
Air dialirkan melalui tabung yang dikelilingi oleh gas panas.
Ketel tabung api
Gas panas dialirkan melalui tabung yang direndam dalam air, air yang sama juga bersirkulasi dalam jaket air yang mengelilingi kotak api dan, pada boiler lokomotif output tinggi, juga melewati tabung di kotak api itu sendiri (sifon termal dan sirkulator keamanan).
Boiler tabung api adalah jenis utama yang digunakan untuk uap bertekanan tinggi awal (praktik lokomotif uap yang khas), tetapi sebagian besar digantikan oleh boiler tabung air yang lebih ekonomis pada akhir abad ke-19 untuk penggerak laut dan aplikasi stasioner yang besar.
Banyak boiler menaikkan suhu uap setelah meninggalkan bagian boiler yang bersentuhan dengan air. Dikenal sebagai pemanasan super, ini mengubah 'uap basah' menjadi 'uap super panas'. Hal ini menghindari pengembunan uap di dalam silinder mesin, dan memberikan efisiensi yang jauh lebih tinggi.
Unit motor
Dalam mesin uap, piston atau turbin uap atau perangkat serupa lainnya untuk melakukan pekerjaan mekanis mengambil pasokan uap pada tekanan dan suhu tinggi dan memberikan pasokan uap pada tekanan dan suhu yang lebih rendah, menggunakan sebanyak mungkin perbedaan energi uap untuk melakukan pekerjaan mekanis.
"Unit motor" ini sering disebut 'mesin uap' dengan sendirinya. Mesin yang menggunakan udara bertekanan atau gas lainnya berbeda dari mesin uap hanya dalam detail yang bergantung pada sifat gas meskipun udara bertekanan telah digunakan dalam mesin uap tanpa perubahan.
Wastafel dingin
Seperti halnya semua mesin panas, sebagian besar energi primer harus dibuang sebagai limbah panas pada suhu yang relatif rendah.
Pendingin yang paling sederhana adalah membuang uap ke lingkungan. Hal ini sering digunakan pada lokomotif uap untuk menghindari berat dan besarnya kondensor. Sebagian uap yang dilepaskan dibuang ke cerobong asap untuk meningkatkan daya tarik api, yang sangat meningkatkan tenaga mesin, tetapi mengurangi efisiensi.
Kadang-kadang limbah panas dari mesin itu sendiri berguna, dan dalam kasus-kasus tersebut, efisiensi keseluruhan yang sangat tinggi dapat diperoleh.
Mesin uap di pembangkit listrik stasioner menggunakan kondensor permukaan sebagai pendingin. Kondensor didinginkan oleh aliran air dari lautan, sungai, danau, dan sering kali oleh menara pendingin yang menguapkan air untuk memberikan penghilangan energi pendinginan. Air panas yang terkondensasi (kondensat) yang dihasilkan, kemudian dipompa kembali hingga bertekanan dan dikirim kembali ke ketel. Menara pendingin tipe kering mirip dengan radiator mobil dan digunakan di lokasi di mana air mahal. Limbah panas juga dapat dikeluarkan oleh menara pendingin evaporatif (basah), yang menggunakan sirkuit air eksternal sekunder yang menguapkan sebagian aliran ke udara.
Perahu sungai pada awalnya menggunakan kondensor jet di mana air dingin dari sungai disuntikkan ke dalam uap buangan dari mesin. Campuran air pendingin dan kondensat. Meskipun hal ini juga diterapkan untuk kapal laut, umumnya setelah hanya beberapa hari beroperasi, ketel uap akan dilapisi dengan endapan garam, sehingga mengurangi kinerja dan meningkatkan risiko ledakan ketel uap. Mulai sekitar tahun 1834, penggunaan kondensor permukaan pada kapal menghilangkan pengotoran pada boiler, dan meningkatkan efisiensi mesin.
Air yang diuapkan tidak dapat digunakan untuk tujuan selanjutnya (selain hujan di suatu tempat), sedangkan air sungai dapat digunakan kembali. Dalam semua kasus, air umpan ketel uap pembangkit listrik tenaga uap, yang harus dijaga kemurniannya, dipisahkan dari air pendingin atau udara.
Pompa air
Sebagian besar ketel uap memiliki sarana untuk memasok air saat berada pada tekanan, sehingga dapat dijalankan terus menerus. Ketel uap utilitas dan industri biasanya menggunakan pompa sentrifugal multi-tahap; namun, jenis lain juga digunakan. Cara lain untuk memasok air umpan boiler bertekanan rendah adalah injektor, yang menggunakan semburan uap yang biasanya dipasok dari boiler. Injektor menjadi populer pada tahun 1850-an tetapi tidak lagi digunakan secara luas, kecuali dalam aplikasi seperti lokomotif uap. Ini adalah tekanan air yang bersirkulasi melalui ketel uap yang memungkinkan air dinaikkan ke suhu jauh di atas titik didih air 100 ° C (212 ° F) pada satu tekanan atmosfer, dan dengan cara itu meningkatkan efisiensi siklus uap.
Pemantauan dan kontrol
Untuk alasan keamanan, hampir semua mesin uap dilengkapi dengan mekanisme untuk memantau ketel uap, seperti pengukur tekanan dan kaca penglihatan untuk memantau ketinggian air.
Banyak mesin, baik yang stasioner maupun bergerak, juga dilengkapi dengan pengatur untuk mengatur kecepatan mesin tanpa perlu campur tangan manusia.
Instrumen yang paling berguna untuk menganalisis kinerja mesin uap adalah indikator mesin uap. Versi awal digunakan pada tahun 1851, tetapi indikator yang paling sukses dikembangkan untuk penemu dan produsen mesin berkecepatan tinggi Charles Porter oleh Charles Richard dan dipamerkan di Pameran London pada tahun 1862. Indikator mesin uap melacak di atas kertas tekanan di dalam silinder sepanjang siklus, yang dapat digunakan untuk menemukan berbagai masalah dan menghitung tenaga kuda yang dikembangkan. Indikator ini secara rutin digunakan oleh para insinyur, mekanik, dan pengawas asuransi. Indikator mesin juga dapat digunakan pada mesin pembakaran internal. Lihat gambar diagram indikator di bawah ini (di bagian Jenis unit motor).
Governor
Governor sentrifugal diadopsi oleh James Watt untuk digunakan pada mesin uap pada tahun 1788 setelah mitra Watt, Boulton, melihatnya pada peralatan pabrik tepung yang dibangun Boulton & Watt. Governor tidak dapat benar-benar mempertahankan kecepatan yang disetel, karena akan mengasumsikan kecepatan konstan yang baru sebagai respons terhadap perubahan beban. Governor mampu menangani variasi yang lebih kecil seperti yang disebabkan oleh beban panas yang berfluktuasi ke boiler. Selain itu, ada kecenderungan untuk berosilasi setiap kali ada perubahan kecepatan. Akibatnya, mesin yang hanya dilengkapi dengan governor ini tidak cocok untuk operasi yang membutuhkan kecepatan konstan, seperti pemintalan kapas. Governor ini ditingkatkan dari waktu ke waktu dan ditambah dengan pemutusan uap variabel, kontrol kecepatan yang baik sebagai respons terhadap perubahan beban dapat dicapai menjelang akhir abad ke-19.
Disadur dari: en.wikipedia.org