Höyryn historia ja höyryn käyttö nykyisin
Spirax Sarco Engineering plc Vuonna 1888 Sanders Rehders ja Company perustettiin Lontoossa. Tuotteet olivat lauhteenpoistimia ja höyryyn liittyviä tuotteita. Tänään maailmanlaajuinen yrityksemme on osa Spirax Sarco Engineering plc konsernia, joka on noteerattu Lontoon pörsissä vuodesta 1959.
Spirax Sarco a worldwide company tytäryhtiöitä myyntikonttoreita jälleenmyyjiä
Höyryn historiaa 1 - Aristoteles syntyi Makedoniassa 384 ekr. (noin 384 322 ekr). Maailman ensimmäiset tykit olivat höyryllä toimivia jotka Aristoteles todennäköisesti keksi. Myös antiikin Roomalaisilla oli höyrytykkejä. Vuoden 950 jkr. paikkeilla keksittiin Kiinassa ruuti. - Heron Aleksandrialainen (noin 10 70 jkr.) oli antiikin Kreikkalainen keksijä, mekaanikko ja matemaatikko. Eräs Heronin keksintöjä oli aeolipiili (=höyryturbiini) jota pidetään ensimmäisenä höyrykoneena. Heron yritti käyttää höyryä liikkeen aikaansaamiseksi mutta mitään käytännön sovellutusta tälle laitteelle ei tiedetä. - Isaac Newton (1642 1726) kehitti ajatuksen höyrynpurkauksen voimalla liikkuvasta autosta. - Ranskalainen Denis Papin suunnitteli v. 1690 männällisen sylinterin, jossa höyryn avulla aikaansaatu tyhjiö kehitti liikkeen.
Heronin Aleolipiili (= höyryturbiini )
Höyryn historiaa 2 - Thomas Savery patentoi ensimmäisen höyrykoneen v. 1698 ( tulikone ). Siinä oli Saveryn kehittämä mäntäpumppu joka oli ensimmäinen käytännöllinen höyryn avulla toimiva laite. Sillä pystyttiin pumppaamaan vettä lähes 10 metrin syvyydestä. - Thomas Newcomen v. 1712 rakentama höyrykone oli vielä käytännöllisempi. Siinä höyrykattilasta lasketaan höyryä sylinteriin jossa liikkuva mäntä nousee ylös. Sen jälkeen venttiili katkaisee höyryn tulon ja sylinteriin suihkutetaan kylmää vettä jolloin syntyy alipaine höyryn tiivistyessä vedeksi paljon pienempään tilavuuteen ja männän yläpuolella vallitseva ulkoilman paine painaa männän alas. - Vuonna 1769 Skotlantilainen James Watt sai patentin ulkoisella lauhduttimella varustetulle höyrykoneelle. Wattin olennaisen keksintö oli käyttää höyryn omaa painetta ja laajentumista männän liikuttamiseen kun aikaisemmin Newcomen koneessa mäntää liikuttaa alaspäin sylinterin ulkopuolella oleva ilmanpaine. Tällaista höyryn omalla paineella toimivaa höyrykonetta kutsutaankin Wattin höyrykoneeksi. - 1700 luvulla rakennettiin kaikkiaan 2200 höyrykonetta joista Wattin parannettuja versioita oli noin 600.
Thomas Newcomen höyrykoneen toiminta Työkierrossa mäntä nousee ylös keinovivun vetämänä jota höyrynpaine auttaa. Yläasennon saavutettua sulketuu venttiili kattilaan ja jäähdytysvettä ruiskutetaan mäntään jolloin höyry alkaa tiivistyä ja muodostuu alipaine. Kun männän alla on aliniin ilmanpaine yläpuolella toimii varsinaisena käyttöpaineena painaen männän alas ja nostaen keinovivun toisen puolen
Mäntähöyrykoneen toiminta Männän ollessa vasemmassa reunassa yläpuolella liikkuva luisti on asennossa jossa höyryputkesta tuleva höyry pääsee sylinteriin männän vasemmalle puolelle. Männän oikealta puolelta on kanavan kautta yhteys poistoputkeen. Höyrynpaine työntää mäntää oikealle. Männän painuttua lähelle oikeanpuolimmaista ääriasentoaan luistin liike vaihtaa höyryn tulo- ja poistokanavat keskenään. Männän vasemmalla puolella käytetty höyry pääsee nyt purkautumaan poistoputken kautta joko ulkoilmaan tai lauhduttimeen, jossa se tiivistyy. Männän oikealle puolelle ohjatun höyryn paine lähtee työntämään mäntää vasemmalle ja kierto jatkuu. Kuvassa näkyy myös pyörivä keskipakosäädin, joka avaa tai sulkee tuolohöyryputkessa olevaa venttiiliä ja pyrkii siten säilyttämään pyörimisnopeuden vakiona.
Höyrykone James Watt kehitti 1700-luvulla hiilikäyttöisen höyrykoneen, jossa kiertokanki muutti männän edestakaisen liikkeen pyöriväksi. Tämä keksintö mahdollisti automatisoidun koneistetun teollisen tuotannon käyttöönoton. Tehon yksikkö on nimetty Wattin mukaan. Hiilikäyttöinen höyrykone
Wattin höyrykone
Höyryn historiaa 3 - Vuonna 1769 Ranskalainen Nicolas-Joseph Cugnot esitteli ensimmäisen kolmipyöräisen höyrykoneen jossa käytettiin höyryn ylipainetta hyväksi. Sen nopeus oli 4 km/h ja sitä käytettiin etenkin raskaiden tykkien vetämiseen. Sitä sanotaan varhaisimmaksi autoksi. Seuraavana vuonna Cugnot teki toisen autonsa joka pystyi kuljettamaan jo neljä matkustajaa. Valitettavasti hän sai kyseenalaisen kunnian kokea myös ensimmäinen moottori-ajoneuvo onnettomuuden. Parhaimmillaan 1800-luvun lopulla höyryautojen nopeudet olivat jopa 60 km/h ja toimintasäde 30 km. - Ylipaineen käyttämistä höyrykoneessa kehitti Richard Trevithick joka rakensi ensimmäisen käytössä olevan höyryveturin v. 1804. - Höyrylaivojen aikakausi alkoi 1800 luvulla kun tekninen kehitys saavutti sellaisen tason, jossa niiden soveltaminen laivan voimalähteenä tuli mielekkääksi. Aluksi höyrykone oli laivassa purjeiden apuna. Höyrylaivoja käytettiin paljon aina toiseen maailmansotaan asti. Aluksi höyrylaivat olivat mäntähöyrykoneita mutta lopulta höyryturbiini syrjäytti mäntäkoneen. - Höyrykattiloissa kehitysaskeleita oli siirtyminen tasapohjaisesta kattilasta sisäiseen tulipesään ja sitten tulitorvikattiloihin.
Höyryauto
Ensimmäinen Höyryveturi
Höyryn käyttö teollisuudessa Höyryä on käytetty teollisuuden energiansiirtoaineena jo 1700-luvun puolivälistä eli ns. teollisesta vallankumouksesta alkaen. - James Watt keksi höyrykoneen, joka mahdollisti automatisoidun koneistetun teollisen sarjatuotannon. - Aikaisemmin tuotteet tehtiin yksittäin käsityönä ja myytiin pääasiassa paikallisilla markkinoilla. - Tästä alkoi teknologinen ja kaupallinen voimakas kasvu (höyrylaivat ja junat). - Teollinen vallankuomous alkoi Isosta-Britanniasta leviten läpi läntisen Euroopan ja vaikuttaen lopulta koko maailmaan. - Tehonyksikkö on nimetty Wattin mukaan.
Höyryn käyttö teollisuudessa nykyisin Nykyään höyryä käytetään teollisuudessa: - prosessiteollisuuden eri sovelluksissa - tilojen lämmityksissä - mekaanisen energian tuottamisessa (höyryturbiinit) - sähkön tuottamiseen (höyryturbiinit) Höyryä on käytetty lämmitykseen jo yli sata vuotta johtuen sen hyvästä lämmönsiirtokyvystä. Nykyiset sähkövoimalat ovat pohjimmiltaan tehokkaita nykyaikaisia höyrykoneita joiden polttoaineena käytetään esim. ydinenergiaa (atomivoimalaitokset).
Höyryn tuotanto ja jakelu Paperi-, kartonki- ja sellutehtaassa Biokattilat Soodakattilat Öljy- & sähkökattilat Kattiloiden syöttövesi Korkea paine 60-100 barg tulistettua höyryä Turbiini Sähköä Lämmön talteenotto LP steam & flash steam Prosessi & hönkähöyry höyrylämmitykset & lauhde Prosessivesi MP höyry 10-12 barg LP Höyry 3 4 barg
Höyryn käyttö nykyaikaisissa laivoissa Nykyään höyryä käytetään laivoissa: - Matkustajalaivoissa ilmastointi ja keittiö ovat suurimpia kuluttajia. - Risteilijöissä erilaiset pesulat ja kylpylät (mm. uima-allasveden lämmitys). - Tankkilaivoissa tankkien lämmitys ja ennenkaikkea pesuvesien lämmitys. - Kaikissa laivoissa polttoaineen ja saniteettiveden lämmitys. - Höyryturbiinia käytetään ydinvoimalla kulkevissa laivoissa sekä joissakin kaasutankkereissa.
Höyryä käyttävä teollisuus nykyisin Teollisuus Lämpö- ja sähkölaitokset Öljynjalostus Teollisuus- ja maatalouskemikaalit Hienokemikaalit Lääke Räjähdysaineet Auto ja lentokone Laivanrakennus Kattilat Elektroniikka LVI Tekstiili ja kuitu Nahka Ruoka ja juoma Panimo ja tislaus Tupakka Sokeri Paperi ja sellu Kumi ja muovi Puunjalostus ja huonekalu Sairaalat ja klinikat Yliopistot ja hotellit Valtion laitokset
Höyryjärjestelmät Suomessa Höyryjärjestelmät ovat suomalaisen energiansiirron moottoriteitä! Suomessa höyryä siirretään putkistossa 49,5 TWh/v ja erillistuotanto on 12,3 TWh/v. Siis yhteensä käytetyn höyryn energiasisältö on 61,8 TWh/v.