Steam Engine Puzzle

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Un moteur à vapeur est un moteur thermique qui effectue un travail mécanique en utilisant la vapeur comme liquide de travail.

L'utilisation de l'eau bouillante pour produire un mouvement mécanique remonte à 2000 ans, mais les premiers appareils n'étaient pas pratiques. L'inventeur espagnol Jerónimo de Ayanz y Beaumont a breveté en 1606 la première machine à vapeur. En 1698, Thomas Savery a breveté une pompe à vapeur qui a utilisé la vapeur en contact direct avec l'eau pompée. La pompe à vapeur de Savery a utilisé la vapeur de condensation pour créer un vide et tirer de l'eau dans une chambre, puis a appliqué de la vapeur sous pression pour pomper l'eau. Le moteur atmosphérique de Thomas Newcomen a été la première véritable machine à vapeur commerciale à l'aide d'un piston et a été utilisée en 1712 pour pomper dans une mine.

En 1781, James Watt a breveté un moteur à vapeur qui a produit un mouvement rotatif continu. [1] Les moteurs de dix chevaux de Watt ont permis à une large gamme de machines de fabrication. Les moteurs pourraient être situés partout où l'eau et le charbon ou le bois pourraient être obtenus. En 1883, les moteurs qui pourraient fournir 10 000 HP étaient devenus réalisables. [2] Les moteurs à vapeur pourraient également être appliqués sur des véhicules tels que les moteurs de traction et les locomotives ferroviaires. La machine à vapeur stationnaire était un élément clé de la révolution industrielle, permettant aux usines de localiser où l'énergie de l'eau n'était pas disponible.

Les moteurs à vapeur sont des moteurs à combustion externe [3] où le liquide de travail est séparé des produits de combustion. Des sources de chaleur non combustionnelles telles que l'énergie solaire, l'énergie nucléaire ou l'énergie géothermique peuvent être utilisées. Le cycle thermodynamique idéal utilisé pour analyser ce processus est appelé le cycle Rankine. Dans le cycle, l'eau est chauffée et se transforme en vapeur dans une chaudière fonctionnant à haute pression. Lorsqu'il est étendu à travers des pistons ou des turbines, un travail mécanique est effectué. La vapeur à pression réduite est ensuite condensée et pompée dans la chaudière.

En général, le terme moteur à vapeur peut se référer aux usines de vapeur intégrées (y compris les chaudières, etc.) telles que les locomotives de vapeur de chemin de fer et les moteurs portables, ou peut se référer au piston ou à la turbine machinerie, comme dans le moteur de faisceau et le moteur à vapeur stationnaire. Des dispositifs spécialisés tels que les marteaux à vapeur et les conducteurs de piles à vapeur dépendent de la vapeur fournie à partir d'une chaudière séparée. Les moteurs à vapeur de type piston alternatifs sont restés la source de puissance dominante jusqu'au début du 20e siècle, lorsque les progrès de la conception des moteurs électriques et des moteurs à combustion interne ont progressivement entraîné le remplacement des moteurs à vapeur alternatifs (piston) en usage commercial, et l'ascendant des turbines à vapeur dans la production d'électricité. [4] Étant donné que la grande majorité de la production d'électricité mondiale est produite par les moteurs à vapeur de type turbine, «l'âge de vapeur» se poursuit avec des niveaux d'énergie bien au-delà de ceux du tournant du 19e siècle.