Technikatörténeti szemle 27. (2005-06)

Gyűjteményi ismertetések - Szunyogh Gábor: Az Országos Műszaki Múzeum gőzgépgyűjteményének tanulmánytári bemutatása

kísérlet bizonyítja, hogy a testekben felhalmozódó belső (termikus) energia megegyezik azzal a munkával, amit befektettünk. Ez a termikus energia a testek hőmérsékletével arányos. Természetes, hogy ugyanilyen termikus állapotba (ugyanakkora hőmérsékletre) a testeket melegítéssel (hőátadással) is el tudjuk juttatni, mint mechanikai munkával. Ha azonban a befektetett energiát szeretnénk visszanyerni, vagy a melegítéssel magasabb energiájú állapotba hozott testek belső energiáját mechanikai munkává próbáljuk átalakítani, akkor igen nagy nehézségekbe ütközünk. E törekvésünk vagy egyáltalán nem sikerül, vagy a meleg testben rejlő energiának mindössze csak kis részét tudjuk kiaknázni. A gyakorlat számára e „szomorú tapasztalatot" évszázadokig nem fogadták el a feltalálók: újra és újra (még a közelmúltban is) próbáltak olyan berendezéseket alkotni, melyek a gépbe befektetett hőt 100 %-ban hasznos (mechanikai) munkává alakították volna, (pedig ennek lehetetlenségét, azaz az un. másodfajú perpetuum mobile létének tagadását a termodinamika II. főtételében CLAUSIUS

15 már 1852-ben kimondta). Hogy a „tűz erejét" egyáltalán munkára lehessen fogni, az a gőzgépeknek köszönhető: a gőzkazánban játszódik le az az „átalakulás", mely a tűzifában, a szénben, a kőolajban és földgázban, vagy a nukleáris hasadó anyagokban rejtőző energia felszabadítását lehetővé teszi. A gőzkazán tehát az energiatermelés folyamatának egyik legfontosabb láncszeme: a gőz úgy veszi át az energiát a tüzelőanyagtól, hogy annak egy részét mechanikai munkavégzésre tudja fordítani (mai szóhasználattal: megnő az exergia-tartalma), ráadásul csővezetéken szállítható, azaz felhasználási helye nem kötődik szorosan a kazán helyéhez. A gőzkazánok jelentősége mind a mai napig megmaradt, annak ellenére, hogy a gőzgépek kora letűnt: a legkorszerűbb hő- és atomerőművekben most is a gőz képezi az összekötő kapcsot a hőfelszabadulás és a mechanikai munka között. Évtizedek óta folyik ugyan a kutatás az ún. közvetlen energiaátalakítás megoldására, mely lehetővé tenné a gőznek a kiiktatását az energiaátalakítási folyamatból, de a kísérletek még nem vezettek ipari méretekben alkalmazható eredményre. Gőzkazánok Akárcsak a gőzgépek, a gőzkazánok is jelentős változásokon mentek át az elmúlt 350 év során. Az első (Newcomen-rendszerű) gőzgépek kazánjai hatalmas, több méter átmérőjű, rézből készült katlanok voltak. Jól megfigyelhető ez Magyarország első gőzgépének modelljén (78.140.1.). Szerkezete egyszerű volt: a katlan alatt égő tűz felforralta a benne lévő vizet, a fejlődő gőz pedig összegyűlt a katlan tetején, ahonnan igény szerint elvezették. Természetesen az ilyen típusú kazánok rendkívül rossz hatásfokkal hasznosították az elégetett tüzelőanyag kémiai energiáját. A későbbi (Watt-féle) gőzgépek is hasonló elven működtek, változás elsősorban a kazán formájának kialakításában mutatkozott. (Elterjedtek voltak a régi utazótáskákhoz hasonló, ún. kofferkazánok). Jelentős fejlődés indult meg azonban a 19. században, amikor a jobb hatásfok elérésének gazdasági követelménye és a tüzeléstechnika tudományának fejlődése előrelendítette a meleget szerencsésebben hasznosító gőzfejlesztő berendezéseket. Ezek különböző változatait mutatják a millenniumi kiállításra készített kazánmodellek. Gyűjteményünk nem teljes, de ahhoz