Hỏa xa là xe lửa, tàu hỏa đây là một từ cũ, ngày này thường thì ít người còn
sử dụng từ này, nhưng nếu bạn về hỏi ông bà của bạn thì chắc chắn là họ còn kể
lại cho bạn nghe một câu chuyện nữa cũng nên. Tàu hỏa ngày nay tuy được gọi
với cái tên như vậy, nhưng nếu xét về mặt ngữ nghĩa thì không đúng.
Ý nghĩa của Hoả xa nghĩa là gì, Hoả xa là gì, Hỏa Xa, thanhcadu.com chia sẻ
thêm thông tin về Hỏa xa bên dưới nhé.
Sở dĩ có tên gọi là xe lửa vì thời trước ông bà ta sử dụng củi, than đá để đun
sôi nước tạo ra hơi làm chạy động cơ hơi nước hay còn gọi là đầu máy hơi nước.
Đầu máy hơi nước là gì?
Đầu máy hơi nước là những thiết bị ấn tượng, quyến rũ, khéo léo, phức
tạp và nguy hiểm, tất cả được gói gọn trong một khung hình duy nhất. Không
có gì khác trong ngành đường sắt đã từng khá hấp dẫn.
Khởi đầu của máy hơi nước ở Mỹ bắt đầu vào năm 1826 khi Đại tá John Stevens
trưng bày "Steam Waggon" (về cơ bản là một cỗ xe ngựa chạy bằng hơi nước)
trên một đường đua nhỏ tại khu đất của ông ở Hoboken, New Jersey.
Ngày nay, các đầu máy hơi nước được bảo quản trong các viện bảo tàng trên
khắp thế giới.
Đầu máy hơi nước là những thiết bị ấn tượng, quyến rũ, khéo léo, phức tạp và
nguy hiểm, tất cả được gói gọn trong một khung hình duy nhất.
Đầu máy hơi nước ra đời?
Hoạt động kiểu đường sắt đầu tiên xảy ra ở Anh vào năm 1630 khi các đường
ray bằng gỗ, trên đó các thanh ngang bằng gỗ (hoặc "tà vẹt") được gắn vào để
hỗ trợ bên, được đặt ra với mục đích vận chuyển than.
Động cơ hơi nước là của Thomas Newcomen, người đã nhận được bằng sáng chế
cho thiết kế của mình vào năm 1705.
Sau đó nó được cải tiến bởi James Watt vào năm 1769, người nhận ra rằng hơi
nước giãn nở mạnh hơn và hiệu quả hơn nhiều so với phiên bản ngưng tụ của
Newcomen.
Lần đầu tiên ông sử dụng động cơ này trong các tàu hơi nước, cuối cùng nó đã
tìm được đường đến Hoa Kỳ, nơi Đại tá John Stevens bắt đầu sử dụng nó cho
mục đích tương tự.
Nước Anh được công nhận là nơi vận hành đầu máy hơi nước hiện đại đầu tiên
trên thế giới.
Năm 1814, ông thiết kế đầu máy xe lửa đầu tiên của mình cho Đường sắt
Killinwood mang tên Bulcher.
Năm 1821, tuyến đường sắt đầu tiên của Anh, Stockton & Darlington
(S&D), đã được ủy quyền thông qua Đạo luật của Quốc hội để xây dựng một
tuyến dài 12 dặm nhằm nối các thị trấn cùng tên của nó.
Nó được sử dụng để vận chuyển than, như hầu như mọi thứ khác đã có cho đến
thời điểm đó. Tuy nhiên, đường sắt cũng được hình dung để phục vụ công
chúng, đây là tuyến đường sắt đầu tiên thuộc loại hình này.
Theo cuốn sách của Brian Solomon, "The Majesty Of Big Steam", S&D bắt
đầu hoạt động vào ngày 27 tháng 9 năm 1825 khi chiếc Locomotion nhỏ bé 0-4-0
# 1 của Stephenson, đã kéo được 34 chiếc xe ấn tượng vào ngày hôm đó.
Cách động cơ hơi nước hoạt động
Để hiểu cơ bản về động cơ hơi nước, chúng ta hãy lấy ví dụ về động cơ hơi
nước được tìm thấy trong một đầu máy hơi nước cũ như mô tả. Các bộ phận cơ
bản của động cơ hơi nước trong đầu máy xe lửa sẽ là nồi hơi, van trượt, xi
lanh, bình chứa hơi, pít-tông và bánh dẫn động.
Trong lò hơi, sẽ có một hộp lửa, nơi than đá sẽ được xúc vào. Than sẽ được
tiếp tục đốt ở nhiệt độ rất cao và được sử dụng để đốt nóng lò hơi để đun
sôi nước tạo ra hơi nước áp suất cao. Hơi cao áp nở ra và thoát ra khỏi lò
hơi qua các ống dẫn hơi vào bình chứa hơi.
Đun nóng nước đến điểm sôi và nó chuyển từ thể lỏng trở thành khí hoặc hơi
nước mà chúng ta gọi là hơi nước. Khi nước trở thành hơi nước, thể tích
của nó tăng lên khoảng 1.600 lần, tức là sự giãn nở đó chứa đầy năng
lượng.
Sau đó hơi nước được điều khiển bởi một van trượt để di chuyển vào trong
xi lanh để đẩy piston. Áp suất của năng lượng hơi đẩy pít tông làm quay
bánh xe truyền động theo đường tròn, tạo ra chuyển động cho đầu máy.
Động cơ là một máy biến năng lượng thành lực cơ học hoặc chuyển động có
thể làm quay piston và bánh xe. Mục đích của động cơ là cung cấp năng
lượng, động cơ hơi nước cung cấp cơ năng bằng cách sử dụng năng lượng của
hơi nước.
Động cơ hơi nước là động cơ thành công đầu tiên được phát minh và là động
lực thúc đẩy cuộc cách mạng công nghiệp . Chúng đã được sử dụng để cung
cấp năng lượng cho các chuyến tàu đầu tiên, tàu thủy, nhà máy và thậm chí
cả ô tô . Và trong khi động cơ hơi nước chắc chắn là quan trọng trong quá
khứ, thì giờ đây chúng cũng có một tương lai mới trong việc cung cấp năng
lượng cho chúng ta bằng các nguồn năng lượng địa nhiệt.
Lịch sử của động cơ hơi nước
Con người đã nhận thức được sức mạnh của hơi nước trong nhiều thế kỷ. Kỹ sư
người Hy Lạp, Anh hùng của Alexandria (khoảng năm 100 sau Công nguyên), đã
thử nghiệm với hơi nước và phát minh ra aeolipile, động cơ hơi nước đầu tiên
nhưng rất thô sơ.
Aeolipile là một quả cầu kim loại gắn trên một ấm đun nước sôi. Hơi nước đi
qua các đường ống đến quả cầu. Hai ống hình chữ L ở hai phía đối diện của
quả cầu đã giải phóng hơi nước tạo ra lực đẩy cho quả cầu làm nó quay. Tuy
nhiên, Hero chưa bao giờ nhận ra tiềm năng của khí quyển, và hàng thế kỷ đã
trôi qua trước khi một động cơ hơi nước thực tế được phát minh.
Năm 1698, kỹ sư người Anh, Thomas Savery , được cấp bằng sáng chế cho động
cơ hơi nước thô đầu tiên. Savery đã sử dụng phát minh của mình để bơm nước
ra khỏi mỏ than.
Năm 1712, kỹ sư và thợ rèn người Anh, Thomas Newcomen đã phát minh ra động
cơ hơi nước trong khí quyển. Mục đích của động cơ hơi nước của Newcomen cũng
là để loại bỏ nước từ các mỏ.
Năm 1765, một kỹ sư người Scotland, James Watt bắt đầu nghiên cứu động cơ
hơi nước của Thomas Newcomen và phát minh ra một phiên bản cải tiến. Đó là
động cơ của Watt là động cơ đầu tiên có chuyển động quay. Thiết kế của James
Watt là thiết kế đã thành công và việc sử dụng động cơ hơi nước trở nên phổ
biến.
Động cơ hơi nước đã có một ảnh hưởng sâu sắc đến lịch sử giao thông vận tải.
Đến cuối những năm 1700, các nhà phát minh nhận ra rằng động cơ hơi nước có
thể cung cấp năng lượng cho tàu thuyền và con tàu hơi nước thành công về mặt
thương mại đầu tiên được phát minh bởi George Stephenson. Sau năm 1900, động
cơ đốt trong xăng và diesel bắt đầu thay thế động cơ piston hơi nước. Tuy
nhiên, động cơ hơi nước đã xuất hiện trở lại trong hai mươi năm gần đây.
Động cơ hơi nước ngày nay
Có thể ngạc nhiên khi biết rằng 95% nhà máy điện hạt nhân sử dụng động cơ
hơi nước để tạo ra điện. Đúng vậy, các thanh nhiên liệu phóng xạ trong nhà
máy điện hạt nhân được sử dụng giống như than đá trong đầu máy hơi nước để
đun sôi nước và tạo ra năng lượng hơi nước.
Tuy nhiên, việc xử lý các thanh nhiên liệu phóng xạ đã qua sử dụng, tính dễ
bị tổn thương của các nhà máy điện hạt nhân trước động đất và các vấn đề
khác khiến công chúng và môi trường gặp rủi ro lớn.
Điện địa nhiệt là năng lượng được tạo ra bằng cách sử dụng hơi nước
sinh ra do nhiệt tỏa ra từ lõi nóng chảy của trái đất. Các nhà máy điện địa
nhiệt là công nghệ tương đối xanh . Kaldara Green Energy, một nhà sản xuất
thiết bị sản xuất điện địa nhiệt của Na Uy/Iceland, đã là nhà sáng tạo lớn
trong lĩnh vực này.
Các nhà máy nhiệt điện mặt trời cũng có thể sử dụng tuabin hơi nước để tạo
ra năng lượng của chúng, thanhcadu.com chia sẻ.