Sværindustri Georg W. Simon T. Christian R. Frederik M. Sværindustrien, som er udvindingen af jern og kul, leverede kraft, råmateriale og brændstof til alle andre grene af industrialisering. Behovet for nemmere at kunne udvinde råstoffer, og transportere de tunge materialer medførte dampmaskinens og transportnettets udvikling. Dampmaskinens udvikling gjorde at især kuludvindingen blev meget mere effektiv (dette dias bør vises i et powerpoint nyere end 2000)

Kul Grundet befolkningstilvæksten og manglen på træ, blev kuludvindingen vital for industrialiseringen i England. I 1800-tallet udvindede England ca. 10 millioner tons kul om året, det er anslået til ca. 90 % af verdensproduktionen. Kullet blev hovedsageligt brugt i bearbejdningen af jern, men også glasindustrien blev afhængig af den nye energikilde. I løbet af 1800-tallet, blev dampmaskinen oftere anvendt i de store industrier. I stedet for hestetrukne pumper, gjorde man brug af Newcomens dampmaskine. Han opfandt en dampmaskine der kunne pumpe vand op fra mineskakterne, så der var adgang til alle skakter.

Newcomens Dampmaskine 3. Stemplet trækkes op. 2. Ventil a åbnes, b og f lukket Cylinderen fyldes med damp. Bommen er afbalanceret således at vægten vil trække stemplet op. 5. Ventil f åbnes. Trykket normaliseres. 4. Ventil b, åbnes. Koldt vand sprøjtes ind i cylinderen, herved fortættes dampen, og et stort undertryk bliver dannet i cylinderen. Derfor bliver stemplet bliver drevet nedad. 1. Kedlen opvarmes

Jern Jern udvindes af jernmalm. Dette skete i store skaktovne hvor malmen blev opvarmet. Når malmen var flydende ville jernet ligge i bunden af kedlen og slaggeren flyde ovenpå. Nu blev jernmassen rengjort for eventuelle urenheder og udhamret ved hjælpe af vand eller dampkraft. Det færdige produkt var støbejern der var klar til at blive forarbejdet på jernstøberierne. Effektiviteten af produktionen blev betydelig højere da man indførte kul i stedet for træ som brændstof. Samtidig blev puddeling opfundet, puddelingprocessen gik ud på at man lod flammer slå ned på den smeltede jernmasse samtidig med at man ved hjælpe af rørepinde rørte rundt i massen. På denne måde blev meget af kulstoffet i jernet brændt væk, og jo mindre kulstof der var i jernet jo finere ansås det for at være. Jernet blev formet i valserier til bjælker, stænger og barrer. Kombinationen af puddeling, valsning og kul som brændstof gjorde den engelske jernproduktion til Europas billigste, og derfor kunne de engelske jernsælgere underbyde andre jernsælgere.

Dampmaskiner Grunden til jernbanens opståen, skyldes finansieringen fra erhvervsfolk der var streng utilfredse med de høje kanalafgifter. Heraf blev verdens første jernbane, i 1830, etableret mellem Manchester og Liverpool. Jernbanen blev en stor succes, som førte til Englands fremskridende jernbanebyggeri. Allerede inden 1850, var hovedlinjerne fastlagt. Forklaringen til den hurtige jernbanevækst, kan forklares ved Englands store kapitaloverskud, som skyldes af kul – og jernproduktionen mere end fordobles på de tyve år. Jernbanerne var nyttige til transport af råstoffer, men bagsiden var at jernbanerne var enormt dyre både at etablere og anvende. I 1840 var der investeret 28 mio. pund sterling, og i 1850 250 mio. I starten af jernbanes historie, kom indtægterne hovedsageligt, 2/3 fra persontransport. Dette skyldes at først senere kom jernbanerne til resten af verden, og blev koblet til den voksende skibsfart.

Dampmaskinens Historie I 1500-1600 tallet voksede interessen for udviklingen af dampmaskinen. Interessen skyldes trang til en ny kraft der kunne udføre det hårde arbejde som hestene plejede at lave, maskinen skulle være pålidelig. Dampmasken blev opfundet i England, man brugte kul som brændstof grundet manglen på træ i England. I starten udvandt m an kullet øverst i jorden, derefter måtte man grave dybere og dybere. Da minerne kom under grundvandet, oversvømmedes de. Da de hestetrukne pumper ikke var kraftige nok, måtte man tænkte nye baner. Thomas Savery konstruerede i 1698 en dampmaskine, den var ikke langtidsholdbar, da datidens udstyr ikke kunne holde det tryk som apparatet krævede. Det lykkedes englænderen Thomas Newcomen at bygge en maskine der fungerede. Newcomens maskine viste sig driftsikker, der er endda beviser på brug i slutningen af 1800-tallet. I den sidste halvdel af 1700-tallet, blev James Watt involveret i udviklingen af dampmaskinen. Han viste at maskinen, for hver omgang ”ødslede” et rumfang damp, der var 8 gange så stor som cylinderens rumfang. Ved at holde cylinderen varm, og en separat kondensator kold, blev driften af maskinen mere pålidelig og effektiv. Frem til år 1800, blev det Watts patent der blokerede for udviklingen af dampmaskinen, første patentansøgning lød således: A new method of lessening the consumption of steam ad fuel in engines. Da patentet udløb, var Watt nået så langt i udviklingen , og havde dannet et så fast fodfæste at de stod urokkeligt på markedet. Under Watts og Bultons monopol udviklede de disse: Enkeltvirkende dampmaskine. Dampen blev kun ledt ind et sted, i bunden af cylinderen, og pressede kun stemplet op. Der var altså ingen tryk til at presse stemplet i bund igen. Dobbeltvirkende dampmaskine. I modsætning til den enkeltvirkende dampmaskine havde man sat rør til cylindrene ind to steder. I bunden og i toppen. På den måde havde de tryk til både at presse stemplet i top og i bund. Centrifugalregulatoren. Watt tilføjede en centrifugalregulator, så hans dampmaskiner var i stand til at regulere sig selv. Hvis stemplet begyndte at slå for hurtigt ville regulatorens kugler slå længere ud og det ville medføre af regulatoren delvist lukkede for tilførslen af damp ved hjælp af et spjæld. Dette bevirkede at damptilførslen blev formindsket og antallet af stempelslag faldt.

Skitse over dampmaskine Kedel Damp Stempel

Opgave 2 1) Watts andet princip, at nedkøle kondensatoren, bliver anvendt i den enkeltvirkende dampmaskine. Det samme bliver Watts tredje princip, den ukondenserede luft bliver ledt ud ved hjælp af en pumpe. Det fjerde princip om at lade stempler udføre arbejde under påvirkning af tryk blev også brugt. 2) Watt tog ikke patent på selve opfindelsen af dampmaskinen, men udviklingen af dampmaskinen. Han patentetansøgning (1769) lød således: ”A new methood of lessening the consumption of steam and fuel in fire engines.” Dette patent sørgede for at Watt og Roebuck (Watts investor) fik alle rettighederne til de fremtidige opfindelser. Dette patent var en af de mest væsentlige der blev taget i Watts karriere. Dette patent stoppe samtidig udviklingen af højtryksdampmaskinen, da patentet gjorde at ingen andre fysikere kunne udvikle, lave ny opfindelser, til dampmaskinen. Da patentet så ophørte eksploderede udviklingen. 3) Bulton ønsker at overtage Roebucks rolle. Han ville også bygge en fabrik og i stedet for kun at have ansvaret for produktionen i de tre grevskaber, ønskede han at fremstille dampmaskiner til hele verden. 4) Man kan ikke vurdere effektiviteten ud fra taloplysningerne i tekst 5. 5) Avisartiklen fra 1776 går meget i detaljer om personerne der var tilstede, og om stemningen ved arrangementet. Men artiklen forklarer hvordan maskinen virker og hvad den kan udføre. Artiklen er meget lig artikler fra vore dage.

6) Ved virkningsgraden menes hvor stor ”virkningen” af den afgivne energi er. Der er to led der videre giver energi: Sprittabletten til vandet Vandet, dampen, til cylinderen I hvert led er der et energitab, dette medfører til en meget lille virkningsgrad da der er flere led. For at udregne virkningsgraden: Vi skal kende sprittablettens brandværdi, da den overgiver dens varme til vandet. Brandværdien multipliceres med massen sprittabletten, her får vi energien. Man kan tilsætte en dynamo til hjulet der drejer rundt, kan vi tilslutte en pære. Der af kan vi måle, med et voltmeter, spændingen og strømstyrken med et amperemeter. På den måde kan man finde energien som sprittabletten har afgivet. 7) Udstyrsliste Dampmaskine Sprittablet Brændværdi sprittabletten Vægt Dynamo Amperemeter Voltmeter Pære