James Watt Kimdir? Buhar Makinesi ve Buluşları
James Watt Hayatı
James Watt, ilginç kişiliği, sürekli hasta olmasıya ünlü bir bilim adamı olarak tanınmıştır. Gemi işleticisi olan zengin bir aileden gelen James Watt sık hastalıklarla karşı karşıya geldiği için eğitim hayatına ara vermek zorunda kalmış. Bu süreç içerisinde evde annesi tarafından eğitim alarak daha iyi şekilde eğitilme durumu yaşamış bulunuyor. İleriki zamanlarda yani 17 yaşında annesini kaybettikten sonra babasının işleri de kötüye gitmeye başlamıştır.
Aile durumlarının giderek kötüye giden James Watt Londra’da ölçüm aletlerinin nasıl işlendiği ve konu ile ilgili detaylı bilgiler elde etmek için eğitim aşamalarına katıldı. Watt, Glasgow’a geri giderek elde etmiş olduğu bilgiler sayesinde mesleğini icra etmek istemiştir. Fakat 7 sene boyunca belirlenen çıraklık sürecinin tamamlanmamasından dolayı İskoçya’da başka bir ölçüm aleti yapımcısı olmaması durumunda “demirciler bölümüne” yaptığı başvuru heyet tarafından reddedilmiştir.
Ayrıca Bakınız » Feryal Özel, NASA Hubble Çalışan Tek Türk Bilim İnsanı
Yeni Eğitim Sürecinin Tekrardan Ele Alınması
Watt, yaşamış olduğu bu durumdan dolayı kendisine Glasgow Üniversitesi’nde atölye işleri ile ilgilenmekte olan profesörler kendisine hocalık etme görevini üstlenmişlerdir. Fizik ve kimya bölümleriyle yakından ilgilenmekte olan Joseph Black bu görevi üstlenerek Watt’a eğitim alma konusunda yardımcı olmuştur. Atölye kurulum aşamasından kısa süre sonra çalışma sürecine girerek 4 sene gibi süren serüvende Watt buhar gücü ile çalışmalarını yoğunlaştırmıştır.
Bu çalışmalar neticesinde henüz ders almamış ve daha görmemiş konuda prototip elde etmeyi başarabilmiştir. Daha sonrasında 1765 yıllarında Thomas Newcomenın yapmış olduğu modeller üzerinde çalışmalarını sürdürerek buhar makinesini çalıştırmayı başarmıştır. Thomas sadece buhar makinesinin icadının yapılmasında etken yaratmıştır. Watt ise sanayilerde aktif olarak kullanılması için ilki yapmayı elde etmiştir.
Evlilik Hayatı ve Yaşamı
1767 yılında kuzeni olan Margaret miller ile evlilik hayatına girerek bu süreçte 6 çocuk sahibi olmuştur. Buhar makinesi üzerine olan çalışmalarını bu süreç içerisinde de sürdürmeyi planlayan Watt demir işleri kurucu şirketi tarafından maddi destek almıştır. Aldığı maddi destek sayesinde çalışmalarına daha da hız kazandırarak buhar makinesinin tam zamanlı çalışması için temelleri atmıştır. Yapılan bu başarıların olumsuz yönde ilerlemesi yüzünden Watt 8 sene boyunca anketçilik görevini yapmıştır. Aynı zamanda kendisine destek vermekte olan Demir işleri firması da iflas edince Matthew Boulton patent haklarını satın alarak Watt ile 25 yıl boyunca sürecek olan ortaklık anlaşmasını imzalamıştır.
Buhar Makinesinin Tam Zamanlı Üretilmesi
Buhar makinesi denilince, genellikle onu James Watt’ın icat ettiği düşünülür. Aslında Watt buhar makinesini icat etmedi. O, var olan buhar makinesini çok daha kullanışlı, verimli ve güvenli hale getirdi. James Watt (1736-1819), İskoçya’da alet yapımcısıydı. Üniversitede profesör olan bir arkadaşı, ona buhar makinesi ile çalışmasını önerdi. Watt, üniversiteye ait bir Newcomen buhar makinesi arızalanınca onu onardı. Bu makinenin gereğinden fazla enerji harcadığını gördü. Arkadaşı olan kimyacı J. Black’den suyun buharlaşırken ne kadar ısı emdiğini öğrenmişti. Newcomen’in buhar makinesinde değişiklikler yaparak enerji kaybını azalttı.
Buhar dolu silindire soğuk su basmak yerine, silindiri küçük bir başka silindire bağladı. Buhar pistonu ittikten sonra, sübap yardımıyla buharı ikinci silindire alıp sıvılaştırıyordu. Piston geri çekildiği anda taze buhar silindire girip pistonu tekrar itiyordu. Böylece ana silindir her zaman sıcak kalıyor, küçük silindir ise soğuk oluyordu. Sübaplar yardımıyla buhar yer değiştirdiği için enerji kaybı önlendi. Watt, 1765 yılında %80 enerji tasarrufu sağlayan buhar makinesini yaptı. 1776 yılların başlangıçlarında ise Watt buhar makinesi üzerine kurduğu çalışmalarıyla birlikte tam zamanlı olarak çalışan buhar makinesinin üretimini başarabilmiştir.
Madenlerde suyu pompalamak için tercih edilmekte olan buhar makinesi ticari amaçla satışları büyük bir hızla devam etmiştir. İleri geri ve dönüş işlemlerinin yapılabilmesi için verilmekte olan önerileri dikkate alarak işlemlerin aktif hale gelmesi için Watt tarafından gerçekleşme aşamaları yapılmıştır. Aynı zamanda 6 yıl içerisinde tasarım konusunda ciddi iyileştirmeler yapan Watt, sistemde yer alan gücün kontrolünü sağlamak için sisteme buhar basınç göstergesi eklemiştir.
Ayrıca Bakınız » Buhar Türbini Nedir? Nasıl Çalışır?
Hız Düzenleyicisi (Regülatör)
Endüstriyel alanda kullanılan ilk geribeslemeli kontrol organı ise James Watt’ın 1769’da geliştirdiği toplu hız düzenleyicisidir, diğer adıyla regülatör. Bu aygıt buhar makinesine buhar akışını ayarlayarak, yük değişimlerine rağmen buhar makinesinin sabit bir hızla çalışmasını sağlıyordu. Tamamen mekanik olan bu aygıt çıkış milinin hızını mekanik olarak ölçer ve bu hıza bağlı hareket eden metal küreciklerin hareketinden yararlanarak buhar valfinin açılıp kapanmasını ve dolayısıyla makineye giren buhar miktarını denetler.
Makinenin hızı artınca merkezkaç kuvvetin etkisi ile metal kürecikler yukarı kalkmaya çalışır ve buna bağlı olarak da çubuk-manivela mekanizması valfı kapamaya çalışır. Aksi bir durumda kürecikler aşağıya doğru hareket ederek valf açmaya çalışır. Metal kürecikler; hız ölçümü ve valfın hareketi için gerekli gücü makineden çektiklerinden hız ölçümünü tam doğrulukta sağlayamazlar. Kürecikli hız düzenleyici hız kontrol uygulamalarında bugün halen kullanılmaktadır. Yalnız burada tamamen mekaniksel sistemler yerine valf hareketinde yüksek servo motorlar yer alır.
