Dampmaskin

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til: navigasjon, søk
Tre vertikale trippel ekspansjonsdampmaskiner under bygging hos Akers mekaniske verksted.
En damplokomotiv fra Øst-Tyskland. Denne typen lokomotiver ble bygget i 1942-1950 og var i drift frem til 1988.

En dampmaskin er en varmekraftmaskin som omformer varmeenergi til mekanisk arbeid med vann som arbeidsmedium. Virkemåten til en dampstempelmaskin er at damp under trykk fra en dampkjele virker med en kraftstemplene og setter disse i bevegelse. Bevegelsen overføres via veivstenger til en aksling som gir roterende bevegelse som i neste omgang kan drive propellen på et skip, hjulene på et lokomotiv eller en generator i en kraftstasjon.

Ofte er dampmaskinen utformet slik at vann i gass- og væskeform sirkulere i en lukket krets. Den ideelle termodynamiske syklusen som brukes for å analysere denne prosessen kalles Clausius–Rankine-prosessen. I denne syklusen blir vann oppvarmet og forvandles til damp i en kjele som arbeider ved høyt trykk. Når dampens trykk benyttes til å drive en stempelmaskin eller turbiner skapes mekanisk arbeid, noe som fører til redusert trykk slik at dampen kondenseres, deretter pumpes den tilbake i kjelen.

Bruk av kokende vann for å produsere mekanisk bevegelse har vært kjent siden oldtiden, men tidlige maskiner var ikke særlig praktiske. Den spanske oppfinneren Jerónimo de Ayanz y Beaumont fikk den første patent på en dampmaskin, noe som skjedde i 1606. I 1698 patenterte Thomas Savery en damppumpe som virket etter et prinsipp der damp kom i direkte kontakt med vannet som skulle pumpes. Saverys damppumpe anvendte kondensering av damp for å skape et vakuum. Dette førte til at vann ble trukket inn i et kammer, hvoretter det ble påført trykksatt damp for drive vannet ut. Thomas Newcomens atmosfæriske dampmaskin var den første anvendbare dampmaskin som bruker et stempel. Den ble tatt i bruk i 1712 for å pumpe opp vann fra en gruve.

I 1781 patentert James Watt en dampmaskin som ga kontinuerlig roterende bevegelse. Watts maskin på ti hk ble benyttet til å drive mange forskjellige arbeidsmaskiner. Dampmaskinen var selve drivkraften bak den industrielle revolusjon, blant annet ved at fabrikker som ikke hadde tilgang på vannkraft kunne drives med dampmaskiner. De atmosfæriske maskinene som Newcomen konstruerte var svært store i forhold til hvor mye effekt de kunne produserte, derimot var dampmaskiner som opererte med høyt trykk lette nok til å kunne installeres på kjøretøy som lokomobiler og lokomotiver.

Stempeldampmaskiner forble den dominerende kilden til drivkraft helt til begynnelsen av 1900-tallet, da store fremskritt i utformingen av elektriske motorer og forbrenningsmotorer gradvis resulterte i utskifting av stempeldampmaskiner for praktiske anvendelser. Dampmaskiner ble deretter praktisk talt bare å finne i kraftverker i form av store dampturbiner.

Begrepsavklaring[rediger | rediger kilde]

Dampmaskiner er en type varmekraftmaskin, som innbefatter alle maskiner der varmeenergi omformes til mekanisk energi.

I vanlig norsk språkbruk refererer begrepet «dampmaskin» vanligvis til selve den maskinen som omformer energien i damp til mekanisk energi.[1] Denne enheten kan også benevnes «dampmotor», spesielt om det er snakk om en stempelmaskin.[2] Begrepet refererer også til et integrerte dampanlegg som typisk består av dampkjele, kondenser, pumper, varmevekslere et cetera, som for eksempel et damplokomotiv, et dampskip eller et kraftverk. Det kan også være snakk om et anlegg med dampturbin.

Dampmaskiner er en såkalt ekstern forbrenningsmotor,[3] hvor arbeidsmediet er atskilt fra forbrenningsproduktene. Varmekilder som solenergi, kjernekraft eller geotermisk energi der forbrenning ikke skjer for å gi varme, kommer også inn under begrepet.

Historie[rediger | rediger kilde]

Animasjon som viser Eolipil, også kjent som Herons dampkule, som roterer på grunn av reaksjonskraften fra dampstrålene.

Tidlige eksperimenter[rediger | rediger kilde]

Eolipil (også kjent som Æolipil, Heronkule eller Heros dampkule) er beskrevet av forfatteren og tenkeren Heron av Alexandria i det første århundre etter Kristus, er ansett for å være den første dokumenterte dampmaskin. Et dreiemoment ble produsert av dampstråler som kom ut av dyser montert på periferien av en hul kobberkule. Kullene var lagret opp slik at den kunne rotere, se animasjon. I dag ville en ha kalt dette for en reaksjonsdampturbin. At denne innretningen ble benyttet til å gjøre noe nyttig arbeid er ikke kjent.[4][5] I de påfølgende århundrer er de få dampdrevne innretninger som er kjent, i likhet med Eolipil,[6] i hovedsak eksperimentelle maskiner som ble brukt av oppfinnere for å demonstrere egenskapene til damp. En rudimentær dampturbin ble beskrevet av Taqi al-Din.[7] i 1551 og etter dette Giovanni Branca[8] i 1629.[9] Brancas ide var å la en dampstråle virke med en kraft på et skovlhjul, dette skulle i sin tur brukes til å drive knuseverket til apotekere og alkymister. For at knuseverket ikke skulle få for stor hastighet gikk ideen videre ut på å lage et system av girutveklsinger. At denne ideen noen gang ble realisert er ikke kjent.[10] Jerónimo de Ayanz y Beaumont fikk patent i 1606 på femti oppfinnelser med dampdrevne maskiner, inkludert en vannpumpe for drenering oversvømt gruver. Han var den første til å få patent på en dampmaskin.[11][12] Den franske vitenskapsmannen Denis Papin gjorde noen oppdagelser vedrørende en dampkoker i 1679, og fant på å utstyrte denne med en sikkerhetsventil.[13] Papin fant også på å bruke konseptet med et stempel i en sylinder for en dampmaskin. Han oppdaget at om en først hadde damp i en sylinder og etterpå helte litt kaldt vann utenpå den, ville stemplet bli drevet ned med stor kraft. På grunn av Otto von Guerickes eksperimenter viste en fra tidligere at det kunne være store krefter involvert i innretninger med vakuum eller luft under trykk.[14]

Pumpemaskiner[rediger | rediger kilde]

Thomas Saverys dampdreven pumpe med de to kamrene som kunne suge opp vann når damp i dem ble kondensert. Når kameret i neste omgang var fylt av vann ble det brukt damp under trykk for å tømme vannet ut og løfte det videre oppover.

Det er kjent at en adelsmann med navn Edward Somerset eksperimenterte med en «vannløfter» som skulle få vann opp av dype gruver. Vanligvis ble både hester og straffanger brukt til å drive pumper for å få opp vannet, men ofte var ikke dette godt nok og Somerseth eksperimenterte med en dampdrevet pumpe. I 1663 fikk han patent på en innretning som han bygde tre eksemplarer av. En ble bygget på hans eget gods Ragland Castle, og rester av dette kan tyde på at prinsippet gikk ut på å presse vann opp et rør ved hjelp av damptrykket fra en kjele.[10] Den første brukbare dampdrevne maskinen var en også en vannpumpe, utviklet i 1698 av Thomas Savery (1650-1715).[15] Den fungerte ved at damp som kondenseres i en tank skapte et vakuum som ble brukt til å heve vann, i neste trinn ble dampens trykk brukt for å heve vannet opp til et enda noe høyere nivå. For å øke effekten ble to tanker brukt til å vekselvis suge og trykke vannet opp, se illustrasjon. Små maskiner av denne typen var effektive, men større modeller var mer problematiske. Maskinene hadde en begrenset løftehøyde, samt at de i tillegg var utsatt for kjeleeksplosjoner. Denne maskinen fikk en viss utbredelse i gruver og pumpestasjoner.[16][17] En attraktiv egenskap med maskinene til Savery var den lave prisen. Den spanske aristokraten Bento de Moura Portugal (1702-1766) introduserte en forbedring av Savery konstruksjon «for å gjøre den i stand til å jobbe selv», som beskrevet av John Smeaton (1724-1792) i Philosophical Transactions utgitt i 1751.[18] Maskinen ble produsert helt opp til slutten av 1700-tallet,[19] og en maskin var i drift helt til 1820.[20]

Stempeldampmaskiner[rediger | rediger kilde]

Thomas Newcomens dampmaskin fra rundt 1712. Vann (N) som ble sprøytet inn i den dampfylte sylinderen (D) fortettet dampen, slik at det ble skapt delvis vakuum. Dette drev stemplet (E) ned på grunn av atmosfærens trykk, noe som i sin tur drev ned armen (G) som hevet stemplet (H) i pumpen. Dermed ble vann pumpet opp av gruven. Når stemplet er trykket helt ned i sylinderen åpner kranen (C) for å slippe inn damp fra dampkjelen (B), og stemplet farer opp, slik at syklusen kan gjentas.

Den første anvendbare og vellykkede dampmaskin, i betydningen av at det kunne generere effekt og overføre den til en arbeidsmaskin, var en såkalt atmosfærisk maskin, oppfunnet av Thomas Newcomen (1664-1729) rundt 1712.[21][22] Denne var en forbedring av Saverys damppumpe ved at den anvendte et stempel som beveget seg i en sylinder, slik som Papin tidligere hadde foreslått. Den arbeidet ved å skape et delvis vakuum ved kondensering av damp under et stempel inne i en sylinder, men den var nokså ineffektiv. Typisk bruksområde også for denne dampmaskinen var drenering av gruver med større dyp enn det som tidligere var mulig. Et annet bruksområdet var å gi vanntilførsel til å drive vannhjul i fabrikker. Vann som hadde gått over vannhjulet ble pumpet tilbake til et reservoar ovenfor hjulet.[23]

Newcomens dampmaskin fikk stor utbredelse og denne typen maskiner ble satt opp i Frankrike, Tyskland, Østerrike, Spania, Sverige og USA. I Russland ble også en slik maskinen bygget for Peter den Store som skulle ha den til sitt parkanlegg i Sankt Petersburg. Det kom flere forbedringer av Newcomens dampmaskin slik at det ble mulig å pumpe vann opp fra stadig større dyp i gruvene.[24]

I 1720 beskrev Jacob Leupold (1674-1727) en to-sylindret høytrykksdampmaskin.[25] Oppfinnelsen ble publisert i hans hovedverk Theatri Machinarum Hydraulicaru.[26] Maskinen brukte to tunge stempler til å drive en vannpumpe. Hvert av stemplene ble hevet av damptrykket og returnerte til sin opprinnelige stilling ved hjelp av tyngdekraften. De to stemplene delte en felles fireveis roterende ventil som var koblet direkte til en dampkjele.

Tidlig utgave av Watts dampdrevne pumpemaskin. Denne ligner mye på Newcomens maskin, men kondenseringen av dampen skjer i et eget kammer adskilt fra arbeidssylinderen.

Den neste stort skritt skjedde da James Watt (1736-1819) i årene 1763-1775 utviklet en forbedret versjon av Newcomen maskin. Ideen gikk ut på at istedenfor å sprøyte kaldt vann inn i sylinderen, skulle dampmaskinen ha en separat kondensator der vanninnsprøytingen skulle skje. Denne skulle være i forbindelse med sylinderen og skape undertrykk. Hensikten med dette var å unngå at sylinderen og stemple skulle bli unødvendig mye nedkjølt. Firmaet Boulton & Watt, som han var medeier i, hadde utviklet en tidlig maskin som brukt halvparten så mye kull som John Smeatons forbedrede versjon av Newcomens dampmaskin.[27][28]

Newcomen og Watts tidlige maskiner var «atmosfæriske». De ble drevet av at atmosfærens trykk presset et stempel inn på grunn av det partielle vakuumet som kondenserende damp skaper. Maskinens sylindere måtte være store for å få stor nok kraft, da trykket fra atmosfæren ikke er særlig stort.[23][29] Senere fant Watt på å la damptrykket driver stemplet. Først laget han en maskin der trykket virker på bare den ene siden av stemplet, senere fant han på å la dampen vekselvis drive stemplet fra begge sider. På grunn av dette snakker en om enkeltvirkende eller dobbeltvirkende dampmaskiner.[27]

Watt fortsatte å utvikle sin maskin videre, og endre den slik at den ga roterende bevegelse egnet for drift av arbeidsmaskiner i fabrikker. I 1781 fikk han patent på denne nye maskinen. Dermed kunne fabrikker som lokaliseres langt borte fra elver, som tidligere var drivkraft for fabrikkenes maskiner. Dette akselererte ytterligere tempoet i den industrielle revolusjon.[29][30][31][32] Denne maskinen var på ti hk ble benyttet til å drive mange forskjellige arbeidsmaskiner. Maskinen kunne plasseres hvor som helst der vann og kull eller annet brensel kunne oppdrives.[33] Watt anvendte også kondensator for sinne damptrykkmaskiner, denne ville nemlig skape et undertrykk slik at det virker et sug som gir ytterligere bidrag til kraft på stemplet.[34] Av andre ideer Watt kom opp med var å utstyre dampmaskinen med sentrifugalregulator og svinghjul for å få jevn hastighet, samt at dampkjelen ble utstyrt med sikkerhetsventil for å unngå kjeleeksplosjon og vannstandsglass for at fyrbøteren skulle vite når det var på tide å fylle på mer vann.[27]

Boulton & Watt raffinerte dampmaskinene videre og oppnådde etter hvert maskiner som brukte bare femtedelen så mye kull som de gamle atmosfæriske maskinene. En forretningsidé var at bedriftene som fikk installert dampmaskiner fra Boulton & Watt skulle betale dem tredjeparten av det de sparte i drivstoffutgifter i 25 år. Før 1800 hadde det blitt bygget hele 500 dampmaskiner fra Boulton & Watt, de fleste i England. Fabrikken som laget dampmaskiner i Soho i Smethwick, ble en stor attraksjon der ingeniører, forretningsmenn, aristokrater og diktere som kom for å bivåne produksjonen. I 1848 ble den første dampmaskinen i Norge tatt i bruk av Marinens verksted i Horten. Denne kom fra Boulton & Watt.[35] Rundt Watts død ble de første skip med dampmaskin for fremdrift sjøsatt.[36]

Regulering av hastigheten[rediger | rediger kilde]

Sentrifugalregulator for en dampmaskin fra av typen som James Watt utviklet. Regulatoren skal sørge for jevn hastighet, og er koblet til maskinens aksling slik at den alltid har en hastighet som er proporsjonal med dampmaskinen. Illustrasjonen viser et tilfelle der hastigheten øker, noe som fører til at de roterende kulene beveges utover, ved hjelp av armer og spaker fører dette til at dampventilen, vist nede til høyre, reduserer pådraget av damp. Dampmaskinen vil da redusere hastigheten.

Sentrifugalregulatoren ble tatt i bruk av James Watt i 1788 etter at Watts partner Boulton hadde sett en slik innretning i bruk på en mølle.[37]

Hensikten med regulatoren er at den skal holde konstant hastighet uavhengig av maskinens belastning. Altså at dampmaskinen holder noenlunde konstant hastighet både i tomgang, så vel som ved fullt pådrag. Dette vil igjen si at maskinen gir det dreiemoment og effekt som arbeidsmaskinen ønsker.

Imidlertid kunne ikke den enkle sentrifugalregulatoren holde en gitt fart, fordi den vil forutsette en ny hastighet som respons på belastningsendinger, noe som kalles stasjonært avvik. Regulatoren var i stand til å håndtere mindre tilstandsvariasjoner som for eksempel varierende varmeutvikling i kjelen. Blant dens andre ulemper var en tendens til oscillasjoner som respons på hastighetsendring.[38] Typisk vil lastavslaget bli litt for stort slik at hastigheten blir noe lavere enn ønsket, regulatoren vil dermed måtte øke pådraget, som i neste omgang blir litt for høyt. Dermed fås et oscillerende forløp før ny stasjonær likevekt oppstår, noe som kalles et innsvingningsforløp. Samme forløp vil også oppstå ved et lastpåslag, altså at hastigheten i første omgang går ned. Regulatorene ble forbedret opp gjennom årene, slik at ved slutten av 1800-tallet eksisterte det regulatorer med gode egenskaper for konstant hastighetskontroll. Store svinghjul kompenserte også for regulatorens treghet og svakhet med innsvingningsforløp.

Høytrykksmaskiner[rediger | rediger kilde]

Watts patent forhindret andre fra å utvikle høytrykksmaskiner. Kort tid etter at Watts patent utløp i 1800, introduserte Richard Trevithick (1771-1833) og uavhengig av ham, Oliver Evans (1755-1819) i 1801[32][39] maskiner som baserte seg på damp med høyt trykk. Trevithick fikk sin dampmaskin partert i 1802,[40] mens Evans hadde utarbeidet flere modeller tidligere.[41] Watt hadde benyttet et damptrykk på ikke mer enn 1,5 atm, samt utnyttet undertrykket som kondenseren skapte. Trevithick gikk mye lengre og anvendte maskiner med et trykk på 8 atm.[34] Disse var mye kraftigere for en gitt sylinderstørrelse enn tidligere maskiner. De kunne i tillegg gjøres små nok for transportoppgaver. Deretter førte teknologiske nyvinninger og forbedringer av produksjonsteknikker til utformingen av mer effektive maskiner som kunne være mindre, raskere eller ha større ytelse, avhengig av bruksområde.[23] Watt på sin side mente at disse maskinene var livsfarlige.[34]

Den såkalte Cornish maskinen ble utviklet av Trevithick og andre i 1810-årene.[42] Det var en såkalt copundmaskin som benyttet høytrykksdamp som ekspanderte i to trinn, altså dampen ble først benyttet i en sylinder, før den ble ført videre og benyttet i enda en sylinder. Deretter ble lavtrykksdampen ledet ut av maskinen og kondensert slik at maskinen fikk forholdsvis høy virkningsgrad. Cornish maskinen hadde uregelmessig bevegelse og dreiemomentet gjennom syklusen, noe som begrenser dens anvendelse hovedsakelig til pumping. Cornish maskinen ble brukt i gruver og for vannforsyning helt opp til slutten av 1800-tallet.[43]

Horisontale stasjonære maskiner[rediger | rediger kilde]

Dampmaskin med dobbeltvirkende sylinder for stasjonært bruk. Dette var en vanlig maskin på midten av 1800-tallet. Legg merke til sleiden som styrer damptilførselen inn (lyserød) og ut (lyseblå) på hver side av sylinderen. Legg også merke til regulatoren med de to kulene over sylindere som skal sørge for jevnt turtall.

Tidlige konstruktører av stasjonære dampmaskiner anså horisontale sylindere til å bli utsatt for stor slitasje. Derfor ordnet de maskinene med vertikale sylindre og stempler. Med tiden ble den horisontale ordningen mer populær. Dermed ble mer kompakte, men kraftige dampmaskiner for montasje der plassen er begrenset, utviklet.

Den mest vellykkede av de horisontale maskinene ble ble kjent som Corliss-dampmaskin som ble patentert i 1849. Dette var en dobbeltvirkende maskin med fire ventiler for å styre dampen inn og ut på vekselvis hver sin side av stemplet. Den hadde sogar en automatisk dampventil for variabel avstenging av dampen. Da Corliss ble gitt Rumfordmedaljen sa komiteen at «ingen oppfinnelsen siden Watts tid har så gitt så store forbedringer av effektiviteten av en dampmaskinen».[44] I tillegg til å bruke 30 % mindre damp, utviklet den jevn hastighet på grunn av finessen med variabel dampstenging, noe som gjorde den godt egnet til å drive produksjonprosesser, spesielt spinning av bomull.[23][32] Corliss fikk i anledning av en utstilling i Philadelphia i 1876 bygget til da verdens største dampmaskin med en ytelse på 2400 hk. Denne var 12 meter høy.[45]

Stadig bedre dampkjeler[rediger | rediger kilde]

En såkalt Lancashire boiler fra 1911. En stor del av volumet vist med rødt er fylt med vann. Innkast av kull skjer gjennom de to ovnsdørene vist i bildet øverst til venstre. Ild og røyk føres gjennom to store kanaler gjennom kjelen, deretter følger røykgassene i en kanal først under kjelen, så på sidene av den, se pilene i det oransje området.
Illustrasjon av Schmidts superheater fra boken Heat Engines.

De tidlige dampkjeler var store beholdere som lignet kjeler; de hadde plan bunn og hvelvet overdel. Typisk lå trykket bare så vidt over atmosfærens trykk, men da en gikk over til noe større trykk på slutten av 1700-tallet begynte en å anvende sylindriske dampkjeler. Ellers var det vanlig at kjelene ble innmurt og at fyringen skjedde fra undersiden.[46]

Både Newcomen og Savery bygde dampkjeler med erfaring fra bryggeriene som på denne tiden som utviklet store kjeller. Et stort problem på 1700-tallet var å finne konstruksjonsmetoder for å holde kjelene tette. Ofte ble tjære og drev, talg og bek brukt i skjøtene mellom platene som kjelen ble satt sammen av, men det beste viste seg ofte å være best å ha litt hestemøkk i dampkjelen. Stråfibrene i møkk ville nemlig presse seg inn mellom lekke fuger, slik at disse etter hvert ble tettet igjen.[47]

Watt mente at trykket måtte holdes lavt for å unngå kjeleeksplosjoner, mens konkurrenten Trevithick dristet seg til å øke trykket. Da en av hans kjeler eksploderte i 1803 og drepte to personer, henvendte Watt seg til parlamentet med beskyldning om at Trevithick var en farlig morder som måtte stoppes.[48] Dampkjeller som eksploderte utover på 1800-tallet var ikke uvanlig. Tinius Olsen (1845-1932) var en ingeniør fra Kongsberg som slo seg ned i USA. I Philadelphia bygget han et verksted for prøving av dampkjeler for å gjøre grundige tester før de settes i bruk.[49] Dette virksomheten eksisterer femdelens og er spesialisert på materialtesting.

Dampkjelene ble bygget som komplekse systemer for å få best mulig varmeovergang fra ild og røykgass til vannet i kjelen. Illustrasjonen viser en dampkjele der selve forbrenningen skjer i to runde kanaler inne i selve kjelen, såkalte flammerør, videre føres røyken via kanaler på utsiden av kjelen. I hovedsak ble forskjellige typer av røykrørskjeller benyttet gjennom 1800-tallet og utover begynnelsen av 1900-tallet. Disse hadde en mengde gjennomgående rør gjennom kjelen der røykgassen ble ført.[46] Senere ble vannrørskjeler mer og mer vanlige, der vannet førers inn i en mengde rør omgitt av ild og røykgasser. Dampen dannes i disse rørene og i de såkalte tromlene utskilles dampen fra vannet. En stor fordel med disse kjelene er at damptrykket ikke virker på store flater, dermed kunne en øke trykket, temperaturen og størrelsen omtrent så mye en bare måtte ønske. For øvrig ble de første kjeller av vannrørstypen foreslått rundt midten av 1800-tallet, men først på slutten av århundret fikk de noen større anvendelse.[50]

Det er det store trykket i dampkjelen som gjør at vannet, og dermed også damptrykket, kan heves til temperaturer godt over 100 °C. (Kokepunktet til vann er 100 °C ved atmosfæretrykk). Ved å operere ved høye temperaturer økes effektiviteten til dampkjelen, slik at høyt trykk og temperatur ble et viktig mål for å redusere energiforbruket.

Senere ble dampmaskinene bygget med kjeller som skapte damp med svært høy temperatur, såkalt overopphetet damp. Den tyske ingeniøren Wilhelm Schmidt (1858-1924) regnes for å stå bak gjennombruddet innenfor teknologien som kalles superhetet damp.[a] Schmidt konstruerte dampkjeller med ett trinn etter selve kjelen der vannet koker, der han lot dampen gå gjennom et sinnrikt system av rør, se illustrasjon. Disse rørene var anbrakt der ild og røykgasser passerer, slik at dampen fikk temperaturer helt opp mot 350 °C. Med denne videreutviklingen ble effektiviteten, eller virkningsgraden, forbedret ytterligere. Forbruket av drivstoff per utviklet hestakrafttime (energi) er et mål for dette. Newcomens dampmaskin brukte 18 kg kull, Watts maskin 4 kg kull, Corliss 600 g kull og i moderne tid på 200 g kull, der alle tall altså er per hestakrafttime.[45]

Kjøretøyer[rediger | rediger kilde]

De første eksperimentelle dampdrevne biler ble bygget på slutten av 1700-tallet. Imidlertid var det ikke før etter at Trevithick hadde utviklet bruken av høytrykksdamp rundt 1800, at mobile dampmaskiner ble en praktisk mulighet. I den første halvdelen av 1800-tallet ble det gjort store fremskritt med bruk av damp for å drive kjøreinnretninger, slik at det rundt 1850-årene ble mulig å produsere disse på kommersiell basis. Fremgangen ble dempet av lovgivning som begrenset eller satte forbudt mot bruk av dampdrevne kjøretøyer på veiene. Forbedringer innenfor kjøretøysteknologi fortsatte fra 1860-årene til ut på 1920-årene. Dampdrevne kjøretøyer ble brukt til mange formål. Men den raske utviklingen av forbrenningsmotoren på begynnelsen av 1900-tallet førte til at en mistet troen på dampmaskinen som en kilde til fremdrift av motorkjøretøyer på kommersiell basis, med få gjenværende kjøretøyer i bruk etter andre verdenskrig.

Forskjellige dampdrevne stasjonære og mobile enheter ble konstruert for anvendelse på større gårdsbruk. Med anvendelse i jordbruket ble det en økning i land tilgjengelig for dyrking. Det har blant annet vært benyttet dampdrevne traktorer.[51]

På slutten av 1960-årene ga luftforurensningsproblemer i California opphav til en kort periode hvor det ble satset på å utvikle dampdrevne biler. På grunn av renere forbrenning og mulig høyere virkningsgrad med ekstern forbrenning, håpte en at dette skulle føre til mindre forurensning. Forskningen ble finansiert både av delstaten og privat, men forsøkene strandet på midten av 1970-årene.[52]

Skipsmaskiner[rediger | rediger kilde]

Dobbeltvirkende trippel ekspansjons dampmaskin gjennomskåret. Høytrykkssylinderen til venstre, mellomtrykk i midten og lavtrykkssylinderen til høyre. Sleidene som styrer dampen på hver sin side av stemplene sees til venstre for hver av sylindrene de tilhører. Denne har stått i en Østerriksk torpedobåt fra 1888. Ytelsen var 660 kW og rotasjonshastighet 280-370 rpm.

Allerede Watt var inne på tanken om å drive et skip med dampmaskin. Blant annet snakket han om en «spiralformet åre» drevet av en dampmaskin, altså en ide til en propell. Imidlertid var det briten Jonathan Hulls (1699-1758) som først gjorde forsøk med en dampdrevet båt, der skovlhjul på siden ble brukt for fremdrift. Hans forsøk skal ha skjedd rundt 1736, men var ikke spesielt velykket.[53] Senere greide amerikaneren John Fitch (1743-1798) å lage en vellykket båt som ble demonstrert i Philadelphia i august 1787. Denne ble brukt i forsøk med post- og passasjerbefordring.[54]

Det første dampskip for passasjerer ble bygget av Henry Bell (1767-1830) i 1812 og fikk navnet «Comet». Dette gikk mellom Greenock og Glasgow, før det ble ødelagt i 1820. I løpet av dens levetid var det blitt bygget flere dampskip både i Europa og USA, de fleste for seilas langs elver.[55] Det første dampskip over Atlanteren var «Savannah», dette hadde både seil og dampmaskin. På sin jomfrutur i 1819 brukte det 29 dager fra New York til England. På seilasen var dampmaskinen var i drift i bare rundt 80 timer. Skipet fortsatte inn Nordsjøen, helt til Sankt Petersburg. På tilbaketuren var skipet innom Norskekysten. Sjøfolk som så skipet mente at ting ikke gikk riktig for seg, for som det ble sakt kan en ikke «koke seg over Atlanterhavet».[56] Frem til 1838 var det bare noen få seilskip med dampmaskin ombord som dro over Atlanteren, men dette året krysset britiske D/S «Sirus» Atlanteren kun med dampmaskin som fremdriftsmiddel. Det store gjennombruddet for dampskip kom i 1880-årene, da denne teknologien ble så godt utviklet at seilskip gradvis ble fortrengt.[57]

Mot slutten av 1800-tallet kom flertrinns dampmaskiner i utbredt bruk. Disse virker ved at damp fra en sylinder støtes ut og utnyttes videre i neste trinn der sylinderen har større volum. Etter som dampen fortsatt har trykk, kan den utnyttes slik at neste sylinders større volum kompensere for det lavere trykket. Dermed oppnås økt effektivitet. Disse maskinene med flere trinn der en også lar dampen ekspandere, ble utnyttet i dobbel- og trippel ekspansjonsmaskiner. Spesielt på skip ble slike maskiner benyttet hvor høy virkningsgrad var viktig for å redusere vekten av kullbeholdningen.[23] I 1883 hadde en oppnådd å konstruere maskiner med en ytelse på opptil 10 000 hk.[33] Dampmaskiner forble den dominerende kilden til drivkraft til begynnelsen av 1900-tallet, da fremskritt i utformingen forbrenningsmotorer gradvis førte til overgang til disse maskinene. Imidlertid ble dampturbiner mye brukt i skip gjennom store deler av 1900-tallet.[58]

Damplokomotiv[rediger | rediger kilde]

Etter som utviklingen av dampmaskiner gjorde store fremskritt ut 1700-tallet, ble det gjort flere forsøk for å bruke dem til transport.[59] I 1784 bygget den skotske oppfinneren William Murdoch (1754-1839) en prototype på et dampdrevet kjøretøy.[60] En tidlig arbeidsmodell av et dampdrevet lokomotiv ble konstruert av Fitch i USA trolig i løpet av 1780- eller 1790-årene.[61] Hans damplokomotiv brukte hjul som ble ledet av skinner.

Det første fullskala jernbanedamplokomotiv som fungerte ble bygget av Trevithick i Storbritannia. Den 21. februar 1804 ble verdens første jernbanereise foretatt da Trevithicks navnløse damplokomotiv kjørte avgårde med et tog langs jernbanelinjen fra Pen-y-darren jernverk, i nærheten av Merthyr Tydfil til Abercynon i den sørlige delen av Wales.[59][62][63] Konstruksjonen av lokomotivet innebar en rekke viktige innovasjoner, blant annet å bruke høytrykksdamp som reduserte vekten av maskinen og økt effektivitet. Trevithick besøkte Newcastle området senere i 1804, og Colliery banen i nord-øst England ble et ledende senter for eksperimentering og utvikling av damplokomotiver.[64]

Trevithick fortsatte sine egne eksperimenter med lokomotiver, blant annet utviklet han lokomotivet Catch Me Who Can[b] i 1808. Fire år senere ble det vellykkede lokomotivet Salamanca med to sylindre konstruert av maskinbyggeren Matthew Murrayble (1765-1826). Han satte dette i drift på vognbanen Middleton Railway.[65] I 1825 George Stephenson bygde Locomotion for Stockton and Darlington Railway. Dette var den første offentlige jernbanen i verden, senere i 1829 bygde han det kjente lokomotivet The Rocket. Det ble på denne tiden avholdt en konkurranse om hvem som kunne bygge det beste lokomotivet, kjent som Rainhillkonkurransen. The Rocket var påmeldt og vant konkurransen.[66]

Da Liverpool and Manchester Railway åpnet i 1830 var dette den første banen som kun brukte damplokomotiver både for person- og godstogen. Damplokomotiver fortsatte å bli produsert fram til slutten av 1900-tallet i land som Kina og det tidligere Øst-Tyskland.[67]

Dampturbin[rediger | rediger kilde]

Parsons' dampturbin med dekslett løftet av slik at en kan se skovelhjulet.
Turbinia var verdens første båt med dampturbin.

Den siste store utviklingen innenfor dampteknologi var utviklingen av dampturbiner som startet på slutten av 1800-tallet. Dampturbiner er generelt mer effektive enn stempelmaskiner, spesielt for ytelser over flere hundre hestekrefter. De har færre bevegelige deler, og gir en roterende bevegelse direkte, i motsetning til stempelmaskiner som krever et ofte komplisert system av akslinger og stenger for å omforme stempelbevegelsen til rotasjon.[68] Pionerene innenfor utviklingen av dampturbiner var den svenske ingeniøren Gustaf de Laval (1845-1913) og den britiske ingeniøren Charles Algernon Parsons (1854-1931). Disse bygget hver sine dampmaskiner uavhengig av hverandre og etter hvert sitt helt forskjellige prinsipp, i 1880-årene. De Laval lot dampen strømme ut av dyser med stor fart mot et skovlhjul. Hjulet fikk da en fart på oppimot 30 000 rpm, noe som i seg selv skapte store utfordringer, blant annet med å unngå at akslingen gikk i stykker. Parsons laget skovler på turbinhjulet som lot dampens hastigheten bli stadig mindre, samtidig som volumet økte på sin vei gjennom den, se illustrasjon.[69]

Dampturbiner hadde nesten fullstendig erstattet stempelmaskiner i kraftverkene allerede tidlig på 1900-tallet. Deres høyere virkningsgrad, større og jevnere hastighet passer bedre til å drive generatorer enn stempelmaskiner.[58] Moderne dampmaskiner kan ha tilsammen flere tusen skovler, der damptemperaturer på 500 °C med et trykk på 100 atm ikke er uvanlig.[69] I dag blir det meste av verdens installerte elektriske effekt skaffet til veie ved hjelp av dampturbiner. For eksempel blir 90 % av all elektrisk kraft i USA produsert i dampkraftverk med bruk av forskjellige energikilder.[58]

I tillegg ble dampturbiner mye brukt til framdrift av store skip gjennom store deler av 1900-tallet.

Oppsett av dampmaskiner[rediger | rediger kilde]

Animasjon som viser hvorledes en enkel dampmaskin fungerer, her på et damplokomotiv. Rød farge viser dampen som kommer inn i sylinderen (7) på vekselvis den ene eller andre siden av stempelet. Når det strømmer inn damp på den ene siden, støtes dampen ut på den andre siden av stemplet. Sleiden (6) sørger for at damp inn og ut skjer til riktig tidspunkt/posisjon. Kraften og bevegelsen fra stemplet overføres til lokomotivets hjul via stenger (5) slik at alle de tre store hjulene drives rundt. I tillegg er det stenger for sleidstyringen, som blant annet kan reverseres, samt at en kan regulere hvor stor del av slaglengden stemplet skal få trykksatt damp fra kjelen. Alt dette kan reguleres av lokomotivføreren via stengene (1, 2, 3, 4 og 8).

Enkel dampmaskin[rediger | rediger kilde]

På sitt aller enkleste fungerer en dampmaskin ved at dampen passerer gjennom bare en sylinder.[70] Den brukte dampen går så direkte ut i luften, eller inn i en kondenser. Etter som dampen ekspanderer når den trykker stempelet i sylinderen ut, synker dens temperatur. En slik prosess der ingen varme blir tilført til systemet med ekspanderende damp, er kjent som en adiabatisk ekspansjon. Prosessen er karakterisert ved at damp kommer inn i sylinderen ved høy temperatur og forlate den med lavere temperatur. Dette fører til en syklus av oppvarming og avkjøling av sylinderen for hvert slag, som er en kilde til tapt energi.[71] For å få mer energi ut av dampen for hver stempelbevegelse kan sylinderens slaglengde økes, men dette gir ulempen med at sylinderveggen får større overflater, noe som gir mer varmetapt.

Sammensatte maskiner[rediger | rediger kilde]

En metode for å redusere omfanget av energitapet i en lang sylinder ble oppfunnet i 1804 av den britiske ingeniøren Arthur Woolf (1766-1837), som patenterte det han kalte for Woolfs høyttrykk compond dampmaskin i 1805. Maskinen virker ved at høytrykksdamp fra kjelen ekspanderer i en høytrykkssylinder, for deretter å lede dampen inn i en eller flere etterfølgende mellom- og lavtrykkssylindere. Hele ekspansjonen av damp ble nå oppnådd gjennom flere sylindre, noe som reduserte arealet av sylinderveggene som ble eksponert for damp. Ved at en oppnår mindre areal per volumenhet av damp i hver sylinder, går mindre varme tapt i hver av dem, noe som øker maskinens virkningsgrad. Ved å arrangere dampmaskinen slik at ekspansjonen skjer i flere sylindere, kan også problemet med varierende dreiemoment reduseres.[23] For å utvikle likt arbeid fra sylinderne med lavere trykk kreves et større sylindervolum ettersom denne dampen opptar større volum. Derfor er sylinderdiameteren, og gjerne også slaglengden økt i lavtrykkssylinderne.[23]

Dobbel ekspansjonsmaskiner (ofte omtalt som compond) lar dampen ekspandert i to trinn. En kan la disse dupliseres, eller istedenfor å ha én stor lavtrykkssylinder kan denne splittes i to enheter. Dermed kan høytrykkssylinderen mate ut damp til vekselvis den ene og den andre sylinderen. Dette gir et oppsett med tre sylindre med stempeldiameter som er omtrent den samme, slik at den frem- og tilbakegående massene lettere kan balanseres.[23]

Compond maskiner med to sylindere kan arrangeres som: Rekkemaskin der sylindrene står side ved side i en rekke, Tandemmaskin der sylindrene står opptil ende mot ende og har en felles veivstang mellom seg, eller V-maskin der sylinderne er arrangert i en V (vanligvis i 90° vinkel) med felles veivaksel.

En annen måte å sette sammen maskiner på er den såkalte tandemmaskinen, som består av to compoundmaskiner i rekke med felles aksling.[72]

Arrangementet med to sylindere i serie ble vanlig for damplokomotiver, der stemplene er forbundet med veivstenger slik at hver av sylinderne er 90° faseforskjøvet i forhold til med hverandre.

Bruk av compoundmaskiner ble vanlig for dampmaskiner i industri, damplokomotiver og nesten enerådende i skipsmaskiner etter 1880. Imidlertid var bruken av compondmaskiner ikke alltid like utbredt for damplokomotiver, der dette ofte ble ansett som komplisert. Delvis på grunn av det vanskelige driftsmiljøet på et lokomotiv, samt begrenset plass gitt av lasteprofilet for tunnelene, som spesielt i Storbritannia var lite.[73]

Multiple ekspansjonsmaskiner[rediger | rediger kilde]

En animasjon av en forenklet trippeleksmangsjonsmaskin.
Høytrykksdamp, rød farge, kommer fra kjelen og passerer gjennom maskinen hvor både trykk og temperatur faller, mens volumet øker, markert med at fargen skifter mot blått.

Det er en logisk utvidelse av compondmaskinen å øke ekspansjon i enda flere trinn for å øke effektiviteten. Resultatet er multippel ekspansjonsmaskin. Slike dampmaskiner bruker enten tre eller fire ekspansjontrinn og er kjent som henholdsvis trippel- og kvadrupeleksanksjonsmaskiner.[74] Disse maskinene bruker en rekke av sylindre med progressivt økende diameter. Disse trinnene er utformet for å dele arbeidet inn i like deler for hvert av ekspansjonstrinnene. Som med den doble ekspansjonsmaskin, kan to mindre sylindre brukes for det siste lavtrykkstrinnet hvis plassen er en viktig faktor.

Illustrasjonen viser en animasjon av en trippel ekspansjonsmaskin. Dampen går gjennom maskinen fra venstre til høyre. Styringen av hvor dampen skal føres inn og ut av hver av sylinderne skjer av ventilstyringen til venstre for hver av sylinderne. Dette kalles for sleidstyring, der den bevegelige enheten kalles for sleide.

Dampmaskiner som stod på land kunne slippe dampen rett ut i luften, etter som nytt matevann vanligvis vil være lett tilgjengelig. Derimot vil en til sjøs være nødt til å resirkulere vannet siden tilgangen er begrenset.

Før og under Andre verdenskrig var dampstempelmaskiner dominert for skip, om høy hastighet ikke var avgjørende. Da ble imidlertid ble disse maskinene erstattet av dampturbiner der stor hastighet var nødvendig, for eksempel i krigsskip og cruiseskip. HMS «Dreadnought» bygget i 1905 var det første[75] store krigsskip som erstatte den velprøvde teknologien med stempelmotor med den da nye dampturbinen.

Typer av dampmaskiner[rediger | rediger kilde]

Dampmaskinens arbeidssyklus[rediger | rediger kilde]

Skjematisk indikatordiagram med stempelposisjonen langs x-aksen og damptrykket langs y-aksen. Det er påført tekster som viser noen av trinnene i et dobbelt stempelslag: Fylling, (steam admission), ekspansjon (expansion), utstrømning (return stroke) og komprimering (compression).
Animasjon som viser hvordan et damplokomotiv skifter til kjøring i revers (omkast[76]). Lokomotivføreren beveger den lange stangen som sees over hjulene, dermed endres sleidstyringens rekkefølge på fylling og utslipp.

I de fleste dampstempelmaskiner reverseres dampens strømning på hver side av sylinderen, slik at dampen kommer inn og føres ut av den samme porten (åpningen). Under en hel syklus oppstår det to stempelslag der veivakselen beveges en hel runde. I denne syklusen skjer det flere perioder (eller hendelser): nemlig fylling der damp (friskdamp) med fullt trykk fyller sylinderen og skyver stempelet innover, ekspansjon der stemplet fortsetter å bevege seg, men sleiden stenger slik at volumet i sylinderen øker mens trykket faller, forutstrømmning som betyr at sleiden åpner før stemplet når enden av sylinderen. Så snur stemplet og en får utstrømning der stemplet trykker dampen ut, deretter komprimering fordi sleiden stenger før endestilling, noe som gir mottrykk. Til sist inntreffer forinnstrømming fordi sleiden åpner for damp litt før stemplet når endepunktet. Hensikten med forinnstrømningen er at det skal være fullt trykk i sylinderen når stemplet når endestilling og nytt drivslag starter.[77] Disse hendelsene er styrt ved hjelp av ventiler som arbeider inne i et kammer kalt sleidskap som står i tilknytning til sylinderen. Ventilene fordele dampen ved å åpne og lukke damp porter som står i forbindelse med sylinderens topp og bunn. Det har blitt utviklet mange forskjellige typer av systemer for denne styringen. Hvorledes trykket i en typisk dampmaskins sylinder endres som funksjon av stempelposisjon er vist i det skjematisk indikatordiagrammet.

De viktigste periodene er fylling, forutstrømning og kompresjon. Av stemplets slaglengde utgjør disse tre periodene i deler av stempelslaget; fylling rundt 50-70 %, forutstrømning cirka 8 % og kompresjon cirka 10 %. Selve forinnstrømmingen er meget kort og knapt merkbar.[77]

De enkleste ventilstyringene sørger for at trinnene skjer ved gitte faste posisjoner av stempelslaget, samt at de muliggjør at maskinen bare roterer i én retning. De fleste systemene har imidlertid en mekanisme for reversering av dreieretningen, se illustrasjon. I tillegg er det gjerne muligheter for å spare damp når maskinen har oppnådd tilstrekkelige hastighet, ved at damptilførselen til stempelet opphører etter en gitt lengde av slaget, vanligvis mellom 50-70 %[78]. Ved hjelp av justering kan dette skje gradvis. En konsekvens av dette er at dampens ekspansjon utnyttes i den resterende delen av stempelbevegelsen. Siden en og samme ventil vanligvis virker på dampstrømmen både ut og inn, vil en kort innstrømningsperiode også påvirke utstrømningsperioden og kompresjonperioden. Denne påvirkningen er ugunstig ved at kort ekspansjonsperiode kan føre til at ikke all dampen får tid til å støtes ut av sylinderen. Dermed kan denne dampen virke med en kraft motsatt av dreieretningen.

I 1840- og 50-årene var det forsøk på å løse dette problemet ved hjelp av ulike ventilstyringer. En egen, variabel ekspansjonsventil ble plassert på baksiden av hovedsleiden. Selve hovedsleiden hadde en fast eller begrenset damptilførsel. Den kombinasjonen av ventiler ga en god tilnærming til den ideelle styringen, men ga på den annen side økt friksjon og slitasje, samt at mekanismen ble komplisert. Det vanlige kompromissløsning ble å la det være en forlenging av glideflatene på ventilene slik at den overlapper porten på innslipssiden, slik at utstrømningssiden forblir åpen i en lengre periode enn innslippsperioden. Denne metoden ble siden ansett som tilfredsstillende for de fleste formål og muliggjør bruk av de lettere sleidstyringene kjent som Stephenson- Joy- og Walschaerts-sleider. Corlissventil og den senere poppetventilen hadde separate ventiler for innslipp og utslipp drevet av styrestenger eller kamakslinger profilert for å gi ideelle forhold. Imidlertid lyktes det aldri for disse fabrikantene å få fotfeste utenfor markedet for stasjonære dampmaskiner. Dette på grunn av ulike problemer som lekkasje og komplekse mekanismer.[73][79]

I spesielle tilfeller benyttes såkalte fulltrykksmaskiner, disse lar dampen fra kjelen strømme inn i sylinderen gjennom hele slaget. Disse brukes gjerne på hjelpemaskiner, for eksempel pumper og annet utstyr på skip. For slike maskiner anvendes en fulltrykkssleide.[78] Fordelen er stort dreiemoment.

På mer moderne dampmaskiner brukes vanligvis såkalt rundsleide for høytrykkstrinnet, mens flate sleider brukes for sylindre med lavt trykk.[80] Imidlertid hadde Fredrikstad Mekaniske Verksted en spesiell dampmaskin som ble kalt F.M.V.s dampmotor, med multiple totrinns dampmaskiner (tandemmaskin), altså dobbelt sett med høytrykks- og lavtrykkssylinder. Denne var enkeltvirkende maskin med lavtrykkssylinder med porter som slapp dampen ut rundt hele sylinderomfanget.[78] Hensikten med dette var at dampen skulle gå bare en vei i sylinderen, en såkalt likestrømsmaskin, med fordeler som mindre sylinderkondensasjon[78] og stort gjennomstrømningsareal.[78]

Dampmaskin med oscillerende sylinder[rediger | rediger kilde]

Animasjon som viser en enkeltvirkende dampmaskin med oscillerende syliner.

En dampmaskin med oscillerende sylinder er en variant av den enkle ekspansjonsdampmaskinen som ikke krever egen ventiler eller sleider for å lede damp inn i og ut av sylinderen. I stedet for ventiler, beveger eller oscillerer hele sylinderen, slik at ett eller flere hull i sylinderens ende henholdsvis dekker over eller avdekker hull i en fast plate med hull som står rett ovenfor sylinderen. Disse hullene vil da sørge for enten innslipp eller utstrømning av damp, se animasjon som viser virkemåten.

Disse maskinene har hovedsakelig vært anvendt i leketøy og modeller, siden de er enkle og billige. Men de har også blitt brukt som arbeidsmotorer i full størrelse, hovedsakelig på skip. Fordelen med disse maskinene er at de kan gjøres kompakte.[81]

Roterende dampmaskiner[rediger | rediger kilde]

Det er mulig å benytte mekanismer basert på stempelfrie rotasjonsmotoren, som for eksempel prinsippet for wankelmotoren, i stedet for stempler og sleidventiler i en dampmaskin. Mange slike maskiner har blitt utformet, fra James Watts tid og frem til i dag. Imidlertid har få slike maskiner blitt bygget og enda færre har kommet videre til masseproduksjon. En av utfordringene er å få de bevegelige delene damptett, spesielt under slitasje og termisk utvidelse. Dermed resulterte ofte lekkasje til å gjøre slike maskiner ineffektive. Kontroll og mulighet for å regulere avstengningen av damptilførselen i en del av stempelets bevegelse er også et problem.

Dampturbin[rediger | rediger kilde]

Rotoren til en moderne dampturbin, til bruk i et Varmekraftverk.

En dampturbin består av en eller flere rotorer (roterende skiver med skoler) montert på en drivaksel som roterer, mens en rekke ledeskovler er fastmonterte til selve turbinhuset. Rotorene har et propellignende arrangement av blader på den ytre delen av periferien. Dampen virker på disse bladene, noe som gir en jevn roterende bevegelse. Ledeskovlene består av lignende enheter, men er altså en fastmontert serie av blader som omdirigere dampstrømmen til neste rotortrinn. En dampturbin slipper vanligvis ut dampen til en kondenser som gir et sug (undertrykk). Trinnene i en dampturbin er typisk anordnet for å trekke ut det maksimale potensielle arbeidet for en gitt hastighet og trykk av dampen, som gir opphav til en serie med stadig økende størrelser av turbinens skovler fra de minste i høytrykkstrinnet, og de største i trinnet med lavest trykk. Turbiner er bare effektive hvis de roterer med relativt store hastighet. Derfor er de vanligvis koblet til et reduksjonsgir for å få lavere turtall, for eksempel til propellen i et skip.

En dampturbin gir direkte rotasjonskraft, og krever derfor ikke veivstenger eller andre mekanismer for å omdanne en frem og tilbakegående bevegelse til rotasjon. Således fremstiller turbiner jevnere rotasjonsmoment på den utgående akselen. Dette bidrar til et lavere krav til vedlikehold og mindre slitasje enn for en stempelmotor av samme størrelse.

Den viktigste bruk for dampturbiner er i kraftproduksjon, i 1990 skjedde cirka 90 % av verdens elektrisitetsproduksjon ved bruk av dampturbiner,[58] men de siste års utbredte bruk av store gassturbinheter og kombikraftverk har resultert i reduksjon av denne andelen til 80 %. I elektrisitetsproduksjon samsvarer den høye hastigheten til turbinen godt med ønsket hastighet for elektriske generatorer, som vanligvis er direkte koblet til akslingen til turbinen.

Dampturbiner med reduksjonsgir fikk stor utbredelse som fremdriftsmaskineri i skip utover på 1900-tallet, dermed utkonkurrerte disse fullstendig stempeldampmaskiner. Imidlertid skjedde det også en utvikling av dieselstempelmotorer, som i neste omgang praktisk talt helt har fortrengt dampturbiner ombord i skip.

Komponenter og deler til dampmaskiner[rediger | rediger kilde]

Hoveddelene i et lukket dampanlegg[rediger | rediger kilde]

Prinsipiell fremstilling av hoveddelene i en såkalt Clausius– Rankine-syklusen, som er en betegnelse på lukede dampanlegg for energiproduksjon. Matevann (1) føres til dampkjellen (2) ved hjelp av en pumpe, etter fordamping føres dampen til turbinen (3), hvor den brukte dampen føres til kondensatoren (4). Kondensatoren kjøles ned ved hjelp av et eksternt medium som kan mota spillvarmen.

Det finnes to grunnleggende komponenter i et dampanlegg: Dampkjelen og dampmaskinen eller dampturbinen. Stasjonære dampmaskiner i settes vanligvis opp i egne bygninger der kjelen og maskinen står i hvert sitt rom med litt avstand fra hverandre. For bærbar eller mobil bruk, for eksempel som damplokomotiver, er de to hovedenhetene montert sammen.[82][83]

Den tidligere mye brukte stempelmaskinen besto vanligvis av en støpejernsylinder, stempel, stempelstang og veivstang, aksling og svinghjul, samt diverse stenger for styring. Damp ble vekselvis sluppet inn og ut av en eller flere ventiler. Turtallsregulering var enten automatisk, ved hjelp av en regulator, eller ved hjelp av en manuell ventil. Sylinderen inneholdt ventiler eller porter for innløp og utløp av damp.

Andre komponenter som ofte fines er: pumpe eller en injektor, for å pumpe vann til kjelen under drift, det som kalles matevann, kondenser for å resirkulere vannet og gjenvinne restvarme etter fordampningen, og en såkalt superheater (varmeveksler) for å heve temperaturen i dampen over det som kan oppnås ved mettet damp. Når kull er energikilde kan et kjede eller skrue virke som påfyllingsmekanisme for å transportere kullet inn i brennkammeret.[84]

Vekten av kjeler og kondensatorer gjør vanligvis forholdet mellom vekt og effekt av et dampanlegg lavere enn for forbrenningsmotorer eller andre konkurrerende drivmaskiner.

Varmekilde[rediger | rediger kilde]

Varmen som er nødvendig for å koke vann og produsere damp kan skaffes fra forskjellige energikilder, som oftest fra forbrenning med en passende tilførsel av luft i et lukket rom. Forskjellige navn for dette er forbrenningskammer eller ildkasse. I noen tilfeller er varmekilden en atomreaktor som i et kjernekraftverk, geotermisk energi, solenergi eller spillvarme fra en forbrenningsmotor eller en industriell prosess.

Kjeler[rediger | rediger kilde]

Prinsippskisse for en vannrørskjele. Vann kommer inn i trommelen merket «Feedwater drum», og strømmer oppover i en rekke mindre rør til trommelen merket «Steem drum». Her vil vannet sirkulere tilbake til «Feedwater drum», mens damp fyller den øvre delen av trommelen. Fuktig damp «Saturated steem» føres videre til superheteren «Superheater» hvor dampen får overført ytterligere varmeenergi. Legg merke til alle deler, unntatt «Feedwater drum», er innebygget i brennkammeret for maksimalt opptak av varme.

Dampkjelen er en trykktank som inneholder kokende vann, og er dermed også en slags varmeveksler som overfører varme fra en forbrenningsprosess til vannet.[85] De to vanligste grunnprinsipper for dampkjeleler er vannrørskjele eller røykrørskjele, omtalt i den historiske delen. Vannrørskjelen består av en mengde vannfylte rør som befinner seg i brennkrameret slik at varme avgasser strømmer langs rørenes utsider. I en røykrørskjelle går det derimot rør gjennom selve dampkjelen, der avgassene fra forbrenningen strømmer gjennom og avgir varme til vannet på yttersiden av rørene.

Røykrørskjeler var hovedtypen som ble brukt for tidlige dampanlegg, spesielt i damplokomotiver. Utover på slutten av 1800-tallet ble typen fortrengt av den mer effektive vannrørskjellen, spesielt for fremdrift av skip og store stasjonære anlegg som kraftverk. Etter at vannet fordampet ble dampen ført videre til en overheter som økte temperaturen ytterligere, det som kalles for å omforme våt damp til overhetet damp. Dette både øker virkningsgraden og forhindrer kondens i dampmaskinen eller turbinen.[86]

Illustrasjonen viser en vannrørskjele med diagonale rør, den såkalte skrårårskjelen, der bunter av rør går mellom den nederste vanntrommelen og den øverste damptrommelen der dampen skilles ut av vannet. Vanligvis er rørene nokså mye bøyd, slik at temperaturutvidelser ikke skal skade innfestingen til tromlene. I systemet sirkulerer vannet ved «naturlig sirkulasjon», fordi vannet dras ned i de vannfylte rørene («Downcommer tube»), mens rørene med både vann og damp («Water tubes») får mindre tyngde på grunn av lav tetthet.[50]

Kondenseren[rediger | rediger kilde]

Som med alle varmekraftmaskiner vil mesteparten av den tilførte primærenergi avgis som spillvarme ved forholdsvis lav temperatur.[87]

Den enkleste måten å kvite seg med den brukte dampen er å slippe den ut i luften. Dette er det vanligste for damplokomotiver, som slipper dampen opp gjennom skorsteinen, med stort energitap som konsekvens. Imidlertid har dette en spesiell hensikt, nemlig å lage et sug i skorsteinen slik at røykgassen fra forbrenningen suges gjennom røykrørene gjennom dampkjelen. Slik skapes trekk i ildkassen, noe som igjen øker ytelsen vesentlig, men altså reduserer virkningsgraden.

Kondenseren for den dampmaskin opererer typiske med et trykk på 0,1 atm, altså et trykk under atmosfærens trykk. I en dampmaskin uten kondenser vil trykket i sylinderen under utstrømningen være på rundt 1,2 atm. Med kondenseren vil med andre ord dampen suges ut av sylinderen. Kondensere for skip var vanlige i to versjoner, den såkalte overflatekondenseren og insprøytingskondensatoren. Den første er som en varmeveksler med kondenserende damp i en krets og kaldt vann i den andre. Innsprøytingskondensatoren virker ved at kjølevannet sprøytes inn i kondenseren og blander seg med den kondenserende dampen fra dampmaskinen.[88]

Dampturbiner i stasjonære kraftverk bruker ofte en kondenser for å kondensere dampen. Kondensere blir ofte avkjølt av store vannmengder som fås fra hav, elver, innsjøer, men også ved hjelp av kjøletårn. Det resulterende kondenserte varmtvannet, blir deretter pumpet tilbake til kjelen under høyt trykk. Med fordamping i et kjøletårn trengs en mindre mengde kjølevann enn om vann tas direkte fra en elv eller innsjø. Et kullfyrt kraftverk på 700 megawatt kan trenge cirka 3600 kubikkmeter vann per time i et kjøletårn, men vil måtte ha om lag tjue ganger så mye vann hvis det avkjøles av elvevann.[89][90]

Eksosturbin[rediger | rediger kilde]

Dampen ut fra dampmaskinen, også kalt eksos, har en del restenergi som det har vært gjort forsøk på å utnytte mekanisk, med blant annet via eksosturbinen også kalt avdampturbin. Dette er en flertrinns reaksjonsturbin som plasseres mellom dampmaskinene og kondenseren. Via blant annet et gear driver turbinen rundt samme aksling som dampmaskinen selv. En fabrikant av denne eksosturbinen var Bauer-Wach.[91] Med denne kan det spares 20 % damp for en gitt effekt, eller for et gitt dampforbruk vinnes 30 % større effekt.[92]

Vannpumpe[rediger | rediger kilde]

En injektor benytter en stråle av damp for å tvinge vann inn i dampkjelen. Prinsippet er ineffektivt, men enkel nok til å være egnet for bruk på lokomotiver.

For de fleste praktiske dampmaskiner har en vannpumpe for å resirkulere vannet, eller for å fylle nytt vann på kjelen. Vanligvis anvendes en flertrinns sentrifugalpumpe, men andre typer forekommer også, som for eksempel en stempelpumpe.[93].

Et annen metode for å fylle vann på kjeller med lavere trykk er en injektor. I denne benyttes en dampstråle som både skaper et sug som drar med seg vannet, samt trykk som er stort nok til å presse vannet inn i kjelen, se figur. For å skape dampstrålen tappes det damp fra dampkjelen. Injektorer fikk stor utbredelse i 1850-årene og utover, men er ikke lenger mye brukt i nyere tid, bortsett fra i damplokomotiver.[94]

Måling og kontroll[rediger | rediger kilde]

Instrument for å avlese en stempelmaskins forhold mellom stempelposisjon og trykk, et såkalt indikatordiagram.

Av sikkerhetsgrunner er nesten all dampanlegg utstyrt med mekanismer for å overvåke kjelen, slik som et manometer og seglass til å overvåke henholdsvis trykket og vannivået i kjelen. Mange dampmaskiner er også utstyrt med en regulator for å regulere hastigheten på maskinen automatisk. Et mye brukt instrument for å analysere ytelsen til dampmaskiner er dampmaskin indikatoren. Tidlige versjoner var i bruk rundt 1851,[95] men den mest vellykkede indikatoren ble utviklet av oppfinneren Charles Richard og utstilt på London-utstillingen i 1862.[32] Dampmaskinindikatoren avsetter en strek på et papir som viser trykket i sylinderen gjennom hele syklusen. Dette kan så brukes til oppdage ulike problemer og beregne ytelsen, se bilde som viser dette.[96]

Dampsyklusen[rediger | rediger kilde]

Clausius– Rankine-syklusen er det teoretiske grunnlaget for den termodynamiske prosessen for å beskrive en dampmaskin. Syklusen skapes av et arrangement av komponenter som typisk brukes for energikonvertering, denne utnytter faseforandring av vann for å tilveiebringe en praktisk overgang fra varme til mekanisk energi. Altså ved at kokende vann produsere damp, dampen driver dampmaskineriet, utslippsdampen kondenseres og omformes deretter vann.

Prosessen er det grunnlegende prinsipp for flere typer kraftverk, som for eksempel de fleste solvarme-, biomasse-, kull- og atomkraftverk. Syklusen er oppkalt etter den skotske fysikeren William John Macquorn Rankine. Clausius– Rankine-syklusen er noen ganger referert til som en praktisk carnotprosess. Dette fordi temperatur-entropi diagramet ved bruk av en effektiv turbin vil begynne å likne carnotsyklusen. Den viktigste forskjellen er at varmetillegget (i kjelen) og avgivelsen (i kondenseren) er isobare (konstant trykk) prosesser i Clausius– Rankine-syklusen, mens dette er isotermisk (konstant temperatur) prosesser i den teoretiske carnotprosessen. I denne syklusen benyttes en pumpe for å trykksette arbeidsmediet som er mottatt fra kondensatoren som væske. Pumping av arbeidsfluidet i væskeform under syklusen krever en liten brøkdel av energien for å transportere det i forhold til den energi som er nødvendig for å komprimere arbeidsfluidet i gassform i en kompressor (som i carnotprosessen).[97]

Normalt er vann det arbeidsmediet som velges for dampmaskineri på grunn av sine gunstige egenskaper, som for eksempel at det ikke er giftig og ikke spesielt reaktivt (kjemisk sett), det er tilgjengelig i store mengder, har lav pris, og dets gunstige termodynamiske egenskaper. Av andre arbeidsmedium som har vært forsøk er kvikksølv.

Virkningsgrad[rediger | rediger kilde]

Virkningsgrad til en varmekraftmaskin kan beregnes ved å dividere energiproduksjonen i form av mekanisk arbeid som den produserer med energitilførselen i form av drivstoffet.

Ingen varmekraftmaskin kan være mer effektiv enn det carnoprosessen beskriver: Altså at varme blir beveget fra et nivå med høy temperatur til et nivå med en lavere temperatur, og virkningsgraden er avhengig av denne temperaturforskjellen. For størst mulig virkningsgrad bør dampmaskiner drives ved høyeste mulig damptemperatur, noe som kan oppnås med overhetet damp, samt at overskuddsvarme frigjøres ved lavest mulig temperatur.

Virkningsgrad er ut fra Clausius–Rankine-syklusen vanligvis begrenset av arbeidsmediet. Uten at trykket når superkritiske nivåer for arbeidsmediet, er temperaturområdet syklusen kan operere over ganske liten. I dampturbiner er temperaturer til dampen ved innløpet vanligvis 565 °C (som er en grenseverdi for rustfritt stål der deformasjon vil kunne inntreffe) og kondensator temperaturen er rundt 30 °C. Dette gir en teoretisk carnoteffektivitet på cirka 63 % sammenlignet med en faktisk virkningsgrad på 42 % for en moderne kullfyrte kraftverk. Denne lave turbininngangstemperaturen (sammenlignet med en gassturbin) er grunnen til at Clausius–Rankine-syklusen ofte blir brukt som et sekundærsyklus i en gassturbin kombinert med dampanlegg.

En av de viktigste fordelene som Clausius–Rankine-syklusen i forhold til andre sykluser, er at under kompresjonstrinnet kreves forholdsvis lite energi for å drive pumpen til dampkjelen, siden arbeidsmediet er i flytende form ved dette trinnet. Ved kondensering av fluidet er arbeidet som kreves av pumpen bare 1-3 % av turbinens effekt og bidrar til en mye høyere virkningsgrad for en reell syklus. Fordelen med dette tapes noe på grunn av den lavere temperatur ved oppvarmingen. For eksempel vil gassturbiner ha en temperaturer ved innløpet som nærmer seg 1500 °C. Likevel er effektiviteten for store dampsykluser og store moderne gassturbiner ganske godt avstemt.

I praksis vil en dampmaskin med utmattende damp til atmosfæren vanligvis ha en virkningsgrad (inkludert kjelen) i området 1-10 %, som for eksempel et damplokomotiv. Imidlertid kan et system med kondenser, flere ekspansjonsstrinn, høyt damptrykk og temperatur, få virkningsgraden sterkt forbedret, historisk sett opp mot 10-20 %, men meget sjelden noe høyere.

I et moderne store kraftverk som produsere flere hundre megawatt elektrisk effekt, kan en virkningsgrad på rundt 45 %. De aller mest effektive nærmer seg 50 % termisk virkningsgrad.[98] Noen ganger er den brukte dampen fra turbinen, altså spillvarmen kan være nyttig i seg selv, og i slike tilfeller kan det oppnås meget høy total virkningsgrad. For eksempel i såkalte kogenerasjonsystemer der damp benyttes til fjernvarme. Dette får den totale energiutnyttelsen til å overstige 80 %.[87] Overskuddsvarme kan også benyttet som vann til fjernvarme til oppvarmingsformål. Denne typen kraftverk kalles kraftvarmeverk.

Med tanke på at det meste av verdens elektriske kraftproduksjon skjer ved hjelp av dampturbiner med ytelser langt over de som var vanlige på begynnelsen av 1900-tallet, er på ingen måte «dampalderen» over.

Se også[rediger | rediger kilde]

Noter[rediger | rediger kilde]

Type numrering
  1. ^ Norsk oversettelse av det engelske «superheated steam»
  2. ^ Norsk oversettelse: «Fang meg den som kan»

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ Dampmaskin i Store norske leksikon
  2. ^ Dampmaskin i Store norske leksikon
  3. ^ American Heritage Dictionary of the English Language (Fourth utg.). Houghton Mifflin Company. 2000. 
  4. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 24-25.
  5. ^ -45691 turbin Encyclopædia Britannica. 2007. Encyclopædia Britannica Online. 18 juli 2007
  6. ^ De Architectura: Chapter VI (paragraph 2) from "Ten Books on Architecture" by Vitruvius (1st century BC), published 17, June, 08 [1] accessed 2009-07-07
  7. ^ Ahmad Y Hassan (1976). Taqi al-Din and Arabic Mechanical Engineering, p. 34–35. Institute for the History of Arabic Science, University of Aleppo.
  8. ^ [http:. //himedo.net /TheHopkinThomasProject/TimeLine/Wales/Steam/URochesterCollection/Thurston/index.html http:. //himedo.net /TheHopkinThomasProject/TimeLine/Wales/Steam/URochesterCollection/Thurston/index.html] Sjekk |url=-verdien (hjelp). 
  9. ^ Jenkins, Ryhs (1971) [First published 1936]. Links in the History of Engineering and Technology from Tudor Times. Cambridge (1st) , Books for Libraries Press (2nd): The Newcomen Society at the Cambridge University Press. ISBN 0-8369-2167-4Collected Papers of Rhys Jenkins, Former Senior Examiner in the British Patent Office 
  10. ^ Landes year-1969, s. 101 Lands refers to Thurston's definition of an engine and Thurston's calling Newcomen's the "first true engine."
  11. ^ Brown, Richard (1991). Society and economy in modern Britain, 1700–1850 (Repr. utg.). London: Routledge. s. 60. ISBN 0-415-01121-3. 
  12. ^ a b c d e f g h Hunter, Louis C. (1985). A History of Industrial Power in the United States, 1730–1930. Vol. 2: Steam Power. Charolttesville: University Press of Virginia. 
  13. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 29.
  14. ^ Galloway, Elajah (1828). History of the Steam Engine. London: B. Steill, Paternoster-Row. 
  15. ^ Leupold, Jacob (1725). Theatri Machinarum Hydraulicarum. Leipzig: Christoph Zunkel. 
  16. ^ a b c Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 30.
  17. ^ Hunter & Bryant 1991 Sammenligning av ytelsen var basert på en nøye gjennomført test i 1778.
  18. ^ a b Rosen, William (2012). The Most Powerful Idea in the World: A Story of Steam, Industry and Invention. University Of Chicago Press. s. 185. ISBN 978-0-226-72634-2. 
  19. ^ Hills: Power from Steam, side 63.
  20. ^ Hunter 1985
  21. ^ a b c d Thomson, Ross (2009). Structures of Change in the Mechanical Age: Technological Invention in the United States 1790–1865. Baltimore, MD: The Johns Hopkins University Press. s. 34. ISBN 978-0-8018-9141-0. 
  22. ^ a b Hills: Power from Steam, side 223.
  23. ^ a b c Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 38.
  24. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 32.
  25. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 33.
  26. ^ Bennett, S. (1979). A History of Control Engineering 1800-1930. London: Peter Peregrinus Ltd. ISBN 0-86341-047-2. 
  27. ^ Bennett 1979
  28. ^ Cowan, Ruth Schwartz (1997), A Social History of American Technology, New York: Oxford University Press, s. 74, ISBN 0-19-504606-4 
  29. ^ Dickinson, Henry W; Titley, Arthur (1934). «Chronology». Richard Trevithick, the engineer and the man. Cambridge, England: Cambridge University Press. s. xvi. OCLC 637669420. 
  30. ^ The American Car since 1775, Pub. L. Scott. Baily, 1971, p. 18
  31. ^ Hunter 1985, s. 601–628
  32. ^ Hunter 1985, s. 601
  33. ^ Van Slyck, J.D. (1879). New England Manufacturers and Manufactories. New England Manufacturers and Manufactories. volume 1. Van Slyck. s. 198. 
  34. ^ a b Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 39.
  35. ^ a b Watzinger: Dampkjeler side 4.
  36. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 42.
  37. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 43.
  38. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 44.
  39. ^ a b Watzinger: Dampkjeler side 6.
  40. ^ Kristensen, Søren B. P. (2009), Geografisk Tidssckrift -Danish Journal of Geography, s. 50, http://rdgs.dk/djg/pdfs/109/1/GEO_109_1_4.pdf [død lenke]
  41. ^ Matt Novak. «Steam-Powered Cars: California’s 1970s Smog Solution». Pacific Standard. Besøkt 7. februar 2017. 
  42. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 49.
  43. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 50.
  44. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 51.
  45. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 53.
  46. ^ Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 54.
  47. ^ a b c d Wiser, Wendell H. (2000). Energy resources: occurrence, production, conversion, use. Birkhäuser. s. 190. ISBN 978-0-387-98744-6. 
  48. ^ a b Payton, Philip (2004). Oxford Dictionary of National Biography. Oxford University Press. 
  49. ^ Gordon, W.J. (1910). Our Home Railways, volume one. London: Frederick Warne and Co. s. 7–9. 
  50. ^ «Nation Park Service Steam Locomotive article with photo of Fitch Steam model and dates of construction as 1780–1790». Nps.gov. 14. februar 2002. Besøkt 3. november 2009. 
  51. ^ «Richard Trevithick's steam locomotive | Rhagor». Museumwales.ac.uk. Besøkt 3. november 2009. 
  52. ^ «Steam train anniversary begins». BBC. 21. februar 2004. Besøkt 13. juni 2009. «A south Wales town has begun months of celebrations to mark the 200th anniversary of the invention of the steam locomotive. Merthyr Tydfil was the location where, on 21 February 1804, Richard Trevithick took the world into the railway age when he set one of his high-pressure steam engines on a local iron master's tram rails» 
  53. ^ Garnett, A.F. (2005). Steel Wheels. Cannwood Press. s. 18–19. 
  54. ^ Young, Robert (2000). Timothy Hackworth and the Locomotive ((=reprint of 1923 ed.) utg.). Lewes, UK: the Book Guild Ltd. 
  55. ^ Hamilton Ellis (1968). The Pictorial Encyclopedia of Railways. The Hamlyn Publishing Group. s. 24–30. 
  56. ^ Michael Reimer, Dirk Endisch: Baureihe 52.80 – Die rekonstruierte Kriegslokomotive, GeraMond, ISBN 3-7654-7101-1
  57. ^ Vaclav Smil (2005), Creating the Twentieth Century: Technical Innovations of 1867–1914 and Their Lasting Impact, Oxford University Press, s. 62, ISBN 0-19-516874-7, https://books.google.com/?id=w3Mh7qQRM-IC&pg=PA71&lpg=PA71&dq=Transformer+coltman+1988, besøkt 2009-01-03 
  58. ^ a b Wetting: Ilden, hjulet og mennesket side 4.
  59. ^ Basic Mechanical Engineering av Mohan Sen, side 266
  60. ^ Hunter 1985, s. 445
  61. ^ Waack, Erling (1947). Dampmaskinlære: til bruk ved Oslo tekniske skole. Oslo: Comercio. s. 13. 
  62. ^ a b van Riemsdijk, John (1994). Compound Locomotives. Penrhyn, UK: Atlantic Transport Publishers. s. 2–3. ISBN 0-906899-61-3. 
  63. ^ Waack, Erling (1947). Dampmaskinlære: til bruk ved Oslo tekniske skole. Oslo: Comercio. s. 12. 
  64. ^ Brooks, John. Dreadnought Gunnery at the Battle of Jutland. [Pg. 14]
  65. ^ Imsland: Skipsmaskinlære side 259.
  66. ^ a b Imsland: Skipsmaskinlære side 256.
  67. ^ a b c d e Imsland: Skipsmaskinlære side 254.
  68. ^ Carpenter, George W. & contributors (2000): La locomotive à vapeur, English translation of André Chapelon's seminal work (1938): pp. 56-72; 120 et seq; Camden Miniature Steam Services, UK. ISBN 0-9536523-0-0
  69. ^ Imsland: Skipsmaskinlære side 255.
  70. ^ Griffiths, Denis (1997). Steam at Sea. Conway Maritime Press. ISBN 0 85177 666 3. 
  71. ^ Hunter & year-1985 Description of the Colt portable engine, s. 495–6
  72. ^ McNeil & 1990 See description of steam locomotives
  73. ^ Jerome, Harry (1934). Mechanization in Industry, National Bureau of Economic Research (PDF). s. 166–7. 
  74. ^ Hills: Power from Steam, side 120-140.
  75. ^ Hills: Power from Steam, side 248.
  76. ^ a b «DOE – Fossil Energy: How Turbine Power Plants Work». Fossil.energy.gov. Arkivert fra originalen 2011-08-12. Besøkt 25. september 2011. 
  77. ^ Waack, Erling (1947). Dampmaskinlære: til bruk ved Oslo tekniske skole. Oslo: Comercio. s. 24. 
  78. ^ Cooling System Retrofit Costs EPA Workshop on Cooling Water Intake Technologies, John Maulbetsch, Maulbetsch Consulting, May 2003
  79. ^ Thomas J. Feeley, III, Lindsay Green, James T. Murphy, Jeffrey Hoffmann, and Barbara A. Carney (2005). "Department of Energy/Office of Fossil Energy’s Power Plant Water Management R&D Program." Arkivert 27 september 2007 hos Wayback Machine. U.S. Department of Energy, July 2005.
  80. ^ Imsland: Skipsmaskinlære side 265.
  81. ^ Imsland: Skipsmaskinlære side 266.
  82. ^ Imsland: Skipsmaskinlære side 253.
  83. ^ Hunter 1985, s. 341–343
  84. ^ Hunter, Louis C. (1991). A History of Industrial Power in the United States, 1730–1930, Vol. 3: The Transmission of Power. Cambridge, Massachusetts, London: MIT Press. s. 123. ISBN 0-262-08198-9<'The Steam Engine Indicator' Stillman, Paul (1851)> 
  85. ^ Walter, John (2008). «The Engine Indicator» (PDF). s. xxv-xxvi. 
  86. ^ Hunter year-1985, s. 445
  87. ^ «Power Engineering and PEI Magazines: Daily coverage of electric power generation technology, fuels, transmission, equipment, coal power plants, renewable energy sources, emission control, more – Power-Gen Worldwide». Pepei.pennnet.com. Besøkt 3. februar 2010. 

Litteratur[rediger | rediger kilde]

  • Wetting, Olav (1972). Ilden, hjulet og mennesket: dampmaskinen og den tekniske revolusjon. Oslo: Fabritius. ISBN 8207015853. 
  • Watzinger, A. (1879-1959) (1943). Dampkjeler. Trondheim: F.Bruns bokhandels forl. 
  • Imsland, Jacob (1966). Skipsmaskinlære. Oslo: Norsk korrespondanseskole. 
  • Crump, Thomas (2007). A Brief History of the Age of Steam: From the First Engine to the Boats and Railways. 
  • Hills, Richard L. (1989). Power from Steam: A history of the stationary steam engine. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0 521 34356 9. 
  • Hunter, Louis C. (1985). A History of Industrial Power in the United States, 1730–1930, Vol. 2: Steam Power. Charolttesville: University Press of Virginia. 
  • Marsden, Ben (2004). Watt's Perfect Engine: Steam and the Age of Invention. Columbia University Press. 
  • Robinson, Eric H. "The Early Diffusion of Steam Power" Journal of Economic History Vol. 34, No. 1, (March 1974), pp. 91–107
  • Rose, Joshua. Modern Steam Engines (1887, reprint 2003)
  • Stuart, Robert, A Descriptive History of the Steam Engine (London: J. Knight and H. Lacey, 1824.)
  • Van Riemsdijk, J. T. Pictorial History of Steam Power (1980).

Eksterne lenker[rediger | rediger kilde]

(en) Kategori:Steam engines – bilder, video eller lyd på Wikimedia Commons

Wikiquote Wikiquote: Dampmaskin – sitater
Wiktionary-logo-en.png Wiktionary: Dampmaskin – ordbokoppføring