Su değirmenleri, makineleri çalıştırmak ve elektrik üretmek için hareketli su kütlelerinden (genellikle nehirler veya akarsular) kinetik enerjiden yararlanır. Suyun hareketi su çarkını çalıştırır ve bu da değirmenin kendi içinde mekanik bir sürece güç sağlar. Tarihsel olarak su değirmenleriyle ilişkilendirilen en yaygın mekanik süreç, tahılları un haline getirmektir. İlk olarak antik Yunanistan'da bu amaçla kullanılmış ve günümüzde de bu şekilde kullanılmaya devam etmektedir. Su değirmenlerinin diğer yaygın endüstriyel uygulamaları arasında tekstil üretimi ve kereste fabrikaları bulunur.
Su değirmenlerinin tarihsel olarak ve günümüzün gelişmekte olan ülkelerinde en yaygın kullanımı, tahılları un haline getirmektir. Bunlara grist değirmenleri, mısır değirmenleri veya un değirmenleri denir. Antik Yunanistan ve Roma'daki erken tekerlek tasarımı, İskandinav tekerlekleri olarak adlandırılan yatay kürekler kullandı. Kürek, sabit bir "yatak" taşına karşı bileyen bir koşucu taşına bir şaft aracılığıyla bağlanır. İngiliz ve Amerikan değirmenleri benzer şekilde çalışır, ancak tekerlek dikey olarak monte edilmiştir.
Hızar fabrikalarının bilinen en eski kullanımı, üçüncü yüzyılın ikinci yarısında Doğu Roma İmparatorluğu'nda meydana geldi ve orta çağdan sanayileşme yoluyla kullanılmaya devam etti. Hidro enerjili kereste fabrikaları da eski İslam dünyası arasında yaygındı. Diğer su değirmenlerinde olduğu gibi, testere değirmenleri bir su çarkı boyunca hareket eden suyun kinetik enerjisini kullanır, sadece bu durumda su çarkının dairesel hareketi, Testere bıçağının "pitman kolu" olarak bilinen bir çubuk boyunca ileri geri hareketi. Hidroelektrikle çalışan testere fabrikaları, kütüklerden daha hızlı ve verimli bir şekilde kereste üretme yeteneğine sahipti. el emeği. Bu nedenle, süreç elektrikle çalışana kadar Amerikan sömürge döneminde de yaygın olmaya devam ettiler.
Tekstil üretimine su değirmenlerinin uygulanması, 11. yüzyılda ortaçağ Fransa'sında başladı. Bu doldurma değirmenleri, kumaşı döven tahta çekiçleri (dolgu stokları olarak bilinir) kaldırmak için su çarkının hareketini kullandı. Pamuk fabrikaları, çarkın dönme hareketini ham pamuğu "taraklamak" (ham pamuğu parçalayıp yüne organize etmek) ve kumaş ve bitmiş yünü dokumak için kullandı.
Su değirmenleri, gelişmekte olan dünyada tahıl işlemek için hala kullanılmaktadır. Özellikle kırsal Hindistan ve Nepal'de yaygındırlar. 20. yüzyılın başlarında ucuz elektriğin mevcudiyeti, su değirmenlerini neredeyse geçersiz kılsa da, bazı tarihi su değirmenleri Amerika Birleşik Devletleri'nde çalışmaya devam ediyor. Ayrıca, bazı su değirmenleri, Birleşik Krallık'ta temiz, hidroelektrik enerji üretmek için sonradan donatıldı. Bunlar, büyük hidroelektrik santrallerinden önemli ölçüde daha az güç üretirken, büyük nehirlere baraj yapılmasını gerektirmeme avantajına sahiptir.