Buzz
When people hear the term 'steam engine,' they often think of locomotive engines or Stanley steam cars, but its uses extend far beyond the transportation industry. The steam engine, originally invented in its rudimentary form over two thousand years ago, has been a primary source of power for the past three centuries. Today, steam turbines generate more than 80% of the world's electricity. To better understand how a steam engine works, why not try building your own from common materials? Follow the steps below to get started.
Steps
How to Make a Steam Engine from a Soda Can (For Kids)
Trim an aluminum can to about 6.35 cm in height. Use scissors or regular household shears to make a horizontal cut around the can, approximately 1/3 of the total height from the bottom of the can.
Fold and bend the edges of the can using pliers. Tuck the sharp edges inside the can to eliminate the risk of cuts. Be careful not to hurt yourself during this step.
Press the bottom of the can from the inside to flatten it. Most soda cans have a concave bottom. Flatten it out by pressing with your finger or using the bottom of a cup or glass jar.
Punch two holes on opposite sides of the can, about 1.27 cm from the edge, measured from the top. You can use a hole punch or a hammer and nail. The holes should be slightly larger than 3.175 mm in diameter.
Place a small candle inside the can. Crumple some aluminum foil underneath and around the candle to keep it steady. The candle should be in a small container so the wax won't drip into your aluminum can.
Wrap the middle of a copper tube, about 15.24-20.32 cm in length, around a pencil for 2 or 3 loops to create a coil. A 3mm tube is easy to wrap around a pencil. Be sure to leave extra tube length to place horizontally on top of the can, plus 2 x 5.08 cm of straight tube on either side.
Insert both ends of the pipe into the two holes on the can. The central part of the coil should be placed directly above the candle wick. Make sure that the excess pipe length on both sides is equal in length.
Bend the ends of the pipe sections with pliers to form a 90-degree angle. Bend both straight ends of the pipe outward in opposite directions on each side of the can. Then, bend the pipe again so that both ends are lower than the bottom of the can. Once done, the coil should sit above the wick, and the two bent pipes will extend in opposite directions on each side of the can.
Place the can into the basin of water, ensuring that both ends of the pipe are submerged. Your “boat” should float easily. If the pipe ends aren't fully submerged, try making the can a bit heavier, but don't let it sink.
Fill the pipe with water. The easiest way to do this is to submerge one end in the water, then suck on the other end like a straw. Alternatively, you can plug one end with your finger and place the other under a running faucet.
Light the candle. After a while, the water in the pipe will heat up and begin to boil. Once it turns into steam, it will shoot out from the two “exhaust” pipes, causing the entire can to rotate in the water basin.
Create a Steam Engine from a Paint Can (For Adults)
Cut a rectangular hole near the bottom of a 4.5-liter paint can. Cut a horizontal rectangle measuring 15x5 cm on the side of the can, close to the bottom.
- Ensure that the can you're using (and others you'll use later) only contains latex-based paint (water-based paint) and has been thoroughly cleaned with soap and water before use.
Cut a piece of wire mesh measuring 12x24 cm. Bend 6 cm at each end of the 24 cm long side to form a 90-degree angle. This will create a square “table” of 12x12 cm with two 6 cm “legs.” Place this mesh piece inside the paint can, with the legs down and aligning it snugly with the edge of the hole you just cut in the can.
Cut small semicircular holes around the edge of the can’s lid. Later, you will burn charcoal inside the paint can to generate heat for the steam engine. To ensure proper oxygen flow for the charcoal to burn efficiently, drill or punch semicircular holes along the lid’s perimeter.
- Holes with a diameter of 1 cm are ideal for ventilation.
Coil a length of copper tubing. Take approximately 6 meters of soft copper tubing with a diameter of 6 mm and measure 30 cm from one end. Starting at that point, coil the tube into 5 loops of 12 cm diameter. Coil the remaining tube into about 15 loops of 8 cm diameter. Leave approximately 20 cm of tubing as extra at the end.
Thread both ends of the coil through the ventilation holes on the lid. Bend both ends of the coil upwards, then thread each end through one of the holes in the lid. If the excess tubing is not long enough, you may need to unwind some of the coil.
Place the coil and charcoal inside the paint can. Position the coil above the mesh screen. Fill the remaining space with charcoal. Secure the lid tightly onto the can.
Drill smaller holes for tubing on the paint can lid. Drill a 1 cm diameter hole in the center of the lid. On the side of the can, drill 2 more holes, each 1 cm in diameter, one near the bottom and one near the top of the can.
Insert rubber gaskets into the two holes on the smaller can's body. Insert both ends of the copper tubing into the rubber gaskets. Insert a 25 cm length of plastic tubing into one gasket and a 10 cm piece into the other, making sure they fit snugly with a small gap at the back of the gaskets. Insert the gasket with the longer tubing into the lower hole of the smaller can, and the gasket with the shorter tubing into the upper hole. Secure the tubing to the gaskets with hose clamps.
Connect the plastic tubing from the larger can to the smaller can. Place the smaller can on top of the larger can so that the tubing with the gaskets faces away from the ventilation holes of the larger can. Use metal tape to securely attach the tubing from the bottom gasket to the tubing coming from the bottom of the copper coil. Then, securely attach the plastic tubing from the top gasket to the higher end of the coil in the same manner.
Gắn một ống rỗng bằng đồng vào hộp nối dây. Dùng búa và tua vít để tháo phần nắp hình tròn khỏi hộp nối dây điện hình tròn. Đảm bảo là bên trong hộp vẫn còn gắn cái kẹp với nhẫn giữ dây điện. Lấy một ống đồng có đường kính 1,27 cm dài 15 cm và nhét vào hộp để ống nhô ra khỏi hộp điện một chút. Dùng búa đập nhẹ cạnh trên đầu của ống đồng để nó bẹp vào trong. Gắn đầu dưới của ống vào lỗ trên nắp hộp sơn nhỏ.
Cắm một que xiên thịt vào nút chốt. Lấy một que xiên thịt nướng thông thường và cắm nó vào một nút gỗ nhỏ dài 1,5cm đường kính 0,95 cm. Cắm que và chốt vào trong ống đồng trên hộp nối dây để cái que chỉ lên trên.
- Que xiên thịt và nút chốt sẽ đóng vai trò như "pít tông" khi máy chạy. Để làm cho chuyển động của pít tông dễ quan sát hơn, bạn nên gắn một miếng giấy nhỏ "làm cờ hiệu" lên đầu que xiên thịt.
Chuẩn bị cho máy hoạt động. Tháo hộp nối dây ra khỏi hộp sơn nhỏ bên trên và đổ đầy nước vào đó, cho nước tràn vào trong cuộn ống đồng cho tới khi hộp sơn chứa khoảng 2/3 thể tích là nước. Kiểm tra tất cả các chỗ nối xem có bị rò rỉ gì không và chắc chắn là các chỗ cần bịt kín được lắp chặt. Gắn chắc nắp của hai hộp sơn bằng cách dùng búa gõ nhẹ. Lắp hộp nối dây vào chỗ cũ trên nắp hộp.
Chạy động cơ! Vò nát giấy báo và nhét vào bên dưới lưới chắn sau đó đốt lên. Khi than đá bắt lửa, chúng sẽ cháy trong khoảng 20-30 phút. Đồng thời chúng sẽ làm nóng nước trong cuộn ống, hơi nước sẽ được đẩy lên hộp bên trên. Khi hơi nước đạt được áp suất cần thiết, nó sẽ đẩy bộ pít tông lên. Khi hơi nước thoát ra và áp suất giảm đi, trọng lực sẽ kéo pít tông xuống. Cắt bớt que xiên để giúp làm giảm trọng lượng của pít tông nếu cần – pít tông càng nhẹ, nó càng “nẩy” lên thường xuyên hơn. Hãy thử gọt cho cái que nhỏ lại cho đến khối lượng mà pít tông có thể “chạy” lên xuống liên tục.
- Bạn có thể đẩy nhanh quá trình cháy của than đá bằng cách dùng máy sấy tóc thổi qua các lỗ thông khí.
Hãy cẩn thận. Động cơ hơi nước này phải được điều khiển và vận hành cẩn thận. Đừng bao giờ chạy động cơ hơi nước trong nhà. Đừng bao giờ chạy nó ở nơi có thứ dễ cháy như lá khô hoặc tán cây rủ xuống. Chỉ được chạy nó ở nơi có bề mặt cứng và không cháy được như sàn bê tông. Nếu bạn làm cùng trẻ em, hãy chắc chắn là có một người lớn luôn quan sát mọi lúc. Đừng để trẻ em lại gần máy khi than đang cháy. Nếu bạn không biết cái máy nóng như thế nào, hãy coi như là nó quá nóng để có thể chạm vào.
- Ngoài ra, cần chắc chắn rằng hơi nước có thể thoát ra khỏi "hộp đun nước" bên trên. Nếu như pít tông bị kẹt vì lí do nào đó, áp suất sẽ tăng lên trong hộp nhỏ. Trong tình huống xấu nhất, có thể cái hộp sẽ phát nổ. Điều đó cực kỳ nguy hiểm.
Advice
- Place the steam engine in a small boat, with both tubes extended to the back and submerged in the water, to create a steam-powered toy. You can craft simple boat shapes from plastic soda bottles or bleach containers to create a “green project.”
Warning
- Never seal the copper tube in any way other than submerging its end in water. Although rare, excess pressure can cause the tube to burst and injure you.
- Be sure to use clamps, pliers, or gloves if you need to move the machine while it’s running.
- If you must handle the engine while it’s running, never point the exhaust tube at anyone, as the hot steam can cause burns.
- Do not attempt to build a more complex steam engine unless you fully understand the process. Even a small-scale boiling water explosion can cause serious injuries.
What You Need
Steam Engine from Soft Drink Can
- Aluminum Can
- Large Scissors or Aluminum Cutting Shears
- Pliers
- Hole Puncher
- Candle in a Box
- Aluminum Foil
- 3.175mm Copper Pipe
- Chalk or Skewer
- Water
- Basin
Steam Engine from Paint Can
- 4.4L Paint Can (preferably unused, or if used, clean it with soap and water)
- 1.1L Paint Can (same as above)
- 6 meters of 6.35mm Copper Pipe
- Metal Adhesive Tape
- 2 Clamps
- Circular Metal Electrical Junction Box
- Wire Clamps Compatible with Junction Box
- 15cm of 1.27cm Copper Pipe
- 12x24cm Steel Mesh
- 35cm of 6.35mm or 3.17mm Hard Plastic Pipe
- 2 Pipe Clamps
- Charcoal (preferably the fast-burning type)
- Skewer
- Wooden Dowel, 1.5cm long, 0.95cm in diameter (one end hollowed out)
- Screwdriver
- Drill
- Hammer
- Large Scissors/Shears
- Pliers
