Water-returning engine
પાણી પાછું ફરતું એન્જિન સ્થિર વરાળ એન્જિનનું પ્રારંભિક સ્વરૂપ હતું, જે 18મી સદીના મધ્યમાં ઔદ્યોગિક ક્રાંતિની શરૂઆતમાં વિકસાવવામાં આવ્યું હતું. પ્રથમ બીમ એન્જિન શાફ્ટને ફેરવીને શક્તિ ઉત્પન્ન કરતા ન હતા પરંતુ મોટે ભાગે ખાણોમાંથી પાણી કાઢવા માટે પાણીના પંપ તરીકે વિકસાવવામાં આવ્યા હતા. આ પંપને પાણીના ચક્ર સાથે જોડીને, તેનો ઉપયોગ મશીનરી ચલાવવા માટે થઈ શકે છે. વ્યાપકપણે માનવામાં આવતું વરાળ એન્જિન ઔદ્યોગિક ક્રાંતિનું કારણ નહોતું, પરંતુ તેના પરિણામે ઊભું થયું હતું. ચોક્કસપણે 18મી સદીમાં ક્રાંતિનો પ્રાથમિક શક્તિ સ્ત્રોત પાણીનું ચક્ર હતું, વરાળ એન્જિન નહીં. સ્વતંત્ર પ્રાઇમ-મૂવર બ્લોઈંગ એન્જિનની જરૂરિયાત પાણીથી પાછા ફરતા એન્જિનની શરૂઆત બ્લોઈંગ એન્જિનથી થાય છે જેનો ઉપયોગ બ્લાસ્ટ ફર્નેસ અને સ્મેલ્ટર્સ માટે ડ્રાફ્ટ પ્રદાન કરવા માટે થાય છે. જો કે પ્રારંભિક ભઠ્ઠીઓ માનવ અથવા પશુ સંચાલિત ધૂન દ્વારા સંચાલિત થઈ શકે છે, એકવાર ઔદ્યોગિક ક્રાંતિ શરૂ થઈ ત્યારે નવી વિસ્તૃત ભઠ્ઠીઓ પાણીના ચક્ર સંચાલિત ફૂંકાતા ઘરો દ્વારા ઉડાડવામાં આવતી હતી. સ્મેલ્ટર્સ સૌથી વધુ આર્થિક રીતે તેમના અયસ્કના સ્ત્રોતની નજીક સ્થિત છે, જેની પાસે નજીકમાં યોગ્ય જળ શક્તિ ઉપલબ્ધ ન પણ હોય. દુષ્કાળને કારણે પાણી પુરવઠામાં વિક્ષેપ આવવાનું અથવા ભઠ્ઠીની માંગ વધવાથી ઉપલબ્ધ પાણીની ક્ષમતામાં વધારો થવાનું જોખમ પણ છે. 1754માં વેલ્ડમાં એક ભઠ્ઠી એટલી દુષ્કાળગ્રસ્ત હતી કે તેના મેનેજરે ચક્રને ટ્રેડમિલ તરીકે ફેરવવા માટે કામદારોની ભરતી કરવાનું વિચાર્યું હતું. રોલિંગ મિલો તેમજ દુષ્કાળના સમયગાળામાં કામ કરવાની અસમર્થતા, ઉપલબ્ધ પાણીની માત્રા પણ તેના દ્વારા સંચાલિત મશીનરીની શક્તિમાં ફેરફાર કરી શકે છે. ભારે ઉદ્યોગો દ્વારા હાથ ધરવામાં આવતા કામની માત્રા અને પ્રકાર પાણીની મોસમી ઉપલબ્ધતાથી પ્રભાવિત થઈ શકે છે. 1785માં લીડ્ઝ નજીક કિર્કસ્ટોલ ફોર્જે એક ગ્રાહકને લખ્યું હતું કે, 'અમારા માટે હમણાં જ થોડા ટન રોલ કરવું અનુકૂળ રહેશે કારણ કે અમારી પાસે પાણીનો સંપૂર્ણ પુરવઠો છે-અને જ્યારે અમારું પાણી ઓછું હોય ત્યારે અમે પાતળી પ્લેટ એટલી સારી રીતે બનાવી શકતા નથી.' ઉપલબ્ધ પાણી અનુસાર જળચક્રની શક્તિમાં આ વિવિધતા પણ જળચક્રની રચનામાં વિકાસ તરફ દોરી ગઈ, રેનીની વેનેશિયન-અંધ 'હેચ' નિયંત્રિત પાણીના પ્રવાહને મંજૂરી આપે છે, મિલની ઊંડાઈ ગમે તે હોય, અને સરળ સ્લુઇસથી વિપરીત હંમેશા શક્ય તેટલું મોટું માથું પ્રદાન કરી શકે છે. પાણી પુરવઠાની સમસ્યાઓ આગામી કેટલાક સમય માટે આયર્નમાસ્ટર્સને અસર કરશે. 1830 ના દાયકામાં, યુવાન આલ્ફ્રેડ ક્રુપ હજુ પણ બર્ન ઝરણામાં પાણીની અછતની સમસ્યાઓથી ઘેરાયેલા હતા, જે તેમના ગુસ્ટાહલ્ફેબ્રિકના હથોડાને ચલાવતા હતા. નાણાના અભાવને કારણે, તે 1836 સુધી ન હતું કે આલ્ફ્રેડ આ પાણી પુરવઠાથી સ્વતંત્ર વરાળ હેમર બનાવી શક્યો. પાણીથી પાછા ફરતા એન્જિન આ પ્રતિબંધો પાણીથી પાછા ફરતા એન્જિન, પંપીંગને બદલે વીજ ઉત્પાદન માટે ઉપયોગમાં લેવાતા વરાળ એન્જિનના ખૂબ જ પ્રારંભિક સ્વરૂપ તરફ દોરી ગયા. આ એન્જિન સાથે, પાણી વધારવા માટે વરાળ પંપનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો જે બદલામાં પાણીનું ચક્ર અને આમ મશીનરી ચલાવે છે. ત્યારબાદ ચક્રમાંથી પાણી પંપ દ્વારા પરત કરવામાં આવ્યું હતું. આ પ્રારંભિક વરાળ એન્જિન માત્ર પાણી પંપ કરવા માટે યોગ્ય હતા, અને તેને સીધી મશીનરી સાથે જોડી શકાતા ન હતા. આ એન્જિનના પ્રથમ વ્યવહારુ ઉદાહરણો 1742માં કોલબ્રુકડેલ ખાતે અને 1765માં ક્લાઇડ પર કેરોન આયર્નવર્ક્સમાં સુધારા તરીકે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યા હતા. કોલબ્રુકડેલ ખાતે રિચાર્ડ ફોર્ડે સૌપ્રથમ 1735માં હોર્સ પંપનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો હતો. પ્રથમ એન્જિન ન્યુકોમેન, સ્મીટન અથવા વોટની પ્રણાલીઓ માટે વાતાવરણીય બીમ એન્જિન હતા. બીમની વિરુદ્ધ બાજુએ એક નળાકાર આપવામાં આવ્યો હતો, એક વરાળ સાથે પૂરા પાડવામાં આવતા કાર્યરત નળાકાર તરીકે અને બીજું પંપીંગ નળાકાર તરીકે. એન્જિન સિંગલ-એક્ટિંગ હતા, પાવર સ્ટ્રોક પાવર સિલિન્ડર પર નીચેની તરફ હતો, અને પંપ એક સરળ ઉપરની તરફ કામ કરતો બકેટ પંપ હતો. વોટ્ટ એન્જિન વોટ્ટની પ્રારંભિક સિંગલ-એક્ટિંગ વાતાવરણીય ડિઝાઇનના હતા. તેમના પછીના થર્મોડાયનેમિક સુધારાઓના સમય સુધીમાં, તેમણે પોતાનું સૂર્ય અને ગ્રહ ગિયર પણ વિકસાવ્યું હતું અને સીધા ફરતા એન્જિન પ્રદાન કરી શકતા હતા. કોલબ્રુકડેલ ખાતે એક મોટું સિંગલ-એક્ટિંગ એન્જિન, રિઝોલ્યુશન, બનાવવામાં આવ્યું હતું અને 1782માં તે વિતરિત કરવામાં આવ્યું ત્યાં સુધીમાં, આ વધુ વિકાસથી તે પહેલેથી જ ઓબ્સોલિટ થઈ ગયું હતું. આમ છતાં, એન્જિન લગભગ ચાલીસ વર્ષ સુધી સફળતાપૂર્વક કામ કર્યું હતું. ફૂલિંગ ફર્નેસની સાથે સાથે, વોટર વ્હીલના રોટરી આઉટપુટનો ઉપયોગ લાઈનશાફ્ટનો ઉપયોગ કરીને મિલો અને ફેક્ટરીના ઉપકરણોને ચલાવવા માટે પણ થતો હતો. 1765માં મેથ્યુ બોલ્ટનએ તેમના સોહો કારખાનાના જળચક્રને શક્તિ આપવા માટે સેવેરી એન્જિનનો ઉપયોગ કરવાનું વિચાર્યું. તેમણે આ એન્જિનનું એક મોડેલ બનાવ્યું અને આ વિષય પર બેન્જામિન ફ્રેન્કલીન અને ઇરાસ્મસ ડાર્વિન બંનેની સલાહ માંગી. જોકે, 1768 સુધીમાં, વોટ્ટના બીમ એન્જિનના વચનથી તેમને રાહ જોવાની ખાતરી થઈ ગઈ હતી, તેમ છતાં વોટના કિન્નેઇલ એન્જિનને દક્ષિણમાં લાવવામાં અને સોહો ખાતે પુનઃબીલ્ડ કરવામાં ઘણા વર્ષો લાગશે. 1777માં બોલ્ટન અને વોટ્ટે તેમના ઉપયોગ માટે નવું એન્જિન, ઓલ્ડ બેસ બનાવ્યું હતું. આ એન્જિન હજુ પણ વિજ્ઞાન સંગ્રહાલયમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. પાણીથી પાછા ફરતા એન્જિનોનું સ્થાન રોટેટિવ બીમ એન્જિન દ્વારા લેવામાં આવ્યું હતું, જે સીધા ફરતી મશીનરીને શક્તિ આપી શકે છે. ઔદ્યોગિક ક્રાંતિ દરમિયાન વરાળની શક્તિ પણ જુઓ ફૂટનોટ્સ સંદર્ભો સ્થિર વરાળ એન્જિન