Mesin Uap Thomas Savery

Apa Itu Mesin Uap dan Sejarah Penemuan Mesin Uap

Apa Itu Mesin Uap? – Mesin uap adalah mesin yang mengubah energi panas uap menjadi energi mekanik. Sebuah mesin uap mengalirkan uapnya ke dalam sebuah silinder yang kemudian mendorong piston bolak-balik. Dengan gerakan piston inilah mesin dapat melakukan pekerjaan mekanis. Mesin uap adalah sumber kekuatan utama Revolusi Industri di Eropa pada abad ke-18 dan ke-19 dan mendominasi industri dan transportasi selama 150 tahun.

Sejarah

Mesin bertenaga uap pertama dibauat pada 1698 oleh insinyur militer Inggris Thomas Savery (sekitar 1650–1715). Penemuannya, yang dirancang untuk memompa air dari tambang batu bara, dikenal sebagai Miner’s Friend. Mesin itu g tidak memiliki bagian yang bergerak dan terdiri dari ketel sederhana (ruang uap yang katupnya terletak di permukaan) dan pipa yang mengarah ke air di tambang di bawah. Air dipanaskan di dalam ruang ketel hingga uapnya memenuhi ruang tersebut, memaksa keluar air atau udara yang tersisa. Katup kemudian ditutup dan air dingin disemprotkan ke kamar. Hal ini mendinginkan dan mengembunkan uap di dalam untuk membentuk ruang hampa. Ketika katup dibuka kembali, ruang hampa menyedot air dari tambang, dan proses itu kemudian bisa diulang.

Mesin Uap Thomas Savery
Mesin Uap Thomas Savery

Beberapa tahun kemudian, seorang insinyur Inggris dan mitra Savery bernama Thomas Newcomen (1663-1729) memperbaiki pompa uap. Dia meningkatkan efisiensi dengan mengatur piston bergerak di dalam silinder, teknik ini masih digunakan sampai sekarang. Sebuah silinder (ruang panjang, tipis, tertutup yang terpisah dari ketel) menggantikan ruang ketel besar yang terbuka. Piston (bagian geser yang pas di dalam silinder) digunakan untuk membuat gerakan daripada ruang hampa. Uap mengisi silinder dari katup terbuka. Ketika diisi, silinder disemprotkan dengan air, menyebabkan uap di dalamnya mengembun menjadi air dan menciptakan ruang hampa udara parsial. Tekanan udara luar kemudian memaksa piston turun, menghasilkan pukulan bertenaga. Piston terhubung ke balok, yang terhubung ke pompa air di bagian bawah tambang oleh batang pompa. Melalui koneksi ini, pergerakan piston menyebabkan pompa air menyedot air.

Mesin Uap Thomas Newcomen
Mesin Uap Thomas Newcomen

Istilah

Kondensor: Alat untuk mendinginkan udara atau gas.

Silinder: Ruang mesin tempat piston bergerak.

Piston: Sepotong geser yang digerakkan oleh atau bergerak melawan tekanan fluida di dalam wadah atau ruang silinder.

Turbin: Mesin yang bergerak dalam gerakan memutar ketika gaya, seperti air yang bergerak, diterapkan pada rangkaian baffle (pelat tipis atau layar) yang memancar dari poros tengah.

Terobosan Watt

Peningkatan paling penting dalam desain mesin uap dibawa oleh insinyur Skotlandia James Watt (1736-1819). Dia meningkatkan kinerja mesin Newcomen dan pada tahun 1769 dan menarik kesimpulan jika uap terkondensasi secara terpisah dari silinder, silinder selalu dapat tetap panas. Tahun itu ia memperkenalkan desain mesin uap yang memiliki kondensor terpisah dan silinder tertutup. Karena ini menjaga proses pemanasan dan pendinginan terpisah, mesinnya dapat bekerja secara konstan, tanpa jeda panjang pada setiap siklus untuk memanaskan ulang silinder. Desain mesin uap halus Watt menggunakan sepertiga lebih sedikit bahan bakar daripada mesin Newcomen yang sebanding.

Mesin Uap James Watt
Mesin Uap James Watt

Selama lima belas tahun ke depan, Watt terus meningkatkan mesinnya dan membuat tiga tambahan signifikan. Dia memperkenalkan sebuah perangkat yang dapat mengendalikan keluaran uap dan kecepatan mesin. Dia membuat mesin bertindak ganda dengan membiarkan uap masuk secara bergantian di kedua sisi piston dan memungkinkan mesin bekerja dengan cepat dan menghasilkan tenag ke bawah maupun pada langkah piston ke atas.

Pada tahun 1790, mesin uap Watt ditingkatkan dan mesin uap Watt-lah yang mempercepat Revolusi Industri baik di Inggris maupun di seluruh dunia.

Mesin tekanan tinggi

Kemajuan berikutnya dalam teknologi mesin uap melibatkan kesadaran bahwa uap itu sendiri, daripada pengembunan uap untuk menciptakan ruang hampa, dapat memberi tenaga pada mesin. Pada tahun 1804, penemu Amerika Oliver Evans (1755–1819) merancang mesin bertekanan tinggi pertama yang tidak berkondensasi. Mesin, yang diam, dioperasikan pada 30 putaran per menit dan digunakan untuk menyalakan gergaji pemotong marmer. Mesin bertekanan tinggi menggunakan tangki air silinder besar yang dipanaskan dari bawah untuk menghasilkan uap.

Mesin Oliver Evans
Mesin Oliver Evans

Steam berhasil diadaptasi menjadi pembangkit listrik pada tahun 1802 dan kereta api pada 1829. Kemudian, beberapa mobil pertama ditenagai oleh uap. Pada tahun 1880-an, insinyur Inggris Charles A. Parsons (1854–1931) menghasilkan turbin uap pertama. Pada tahun 1900, mesin uap telah berkembang menjadi mesin yang sangat canggih dan kuat yang mendorong kapal-kapal besar di lautan dan menjalankan turbogenerator yang memasok listrik.

Setelah sumber daya dominan, mesin uap akhirnya menurun popularitasnya karena sumber daya lainnya tersedia. Meskipun ada lebih dari 60.000 mobil uap dibuat di Amerika Serikat antara tahun 1897 dan 1927, mesin uap akhirnya memberi jalan ke mesin pembakaran internal sebagai sumber tenaga untuk kendaraan.