مثير للإعجاب

كيف تعمل محركات البخار؟

كيف تعمل محركات البخار؟

سخّن الماء إلى درجة غليانه ويتغير من كونه سائلًا ليصبح الغاز أو بخار الماء الذي نعرفه بالبخار. عندما يصبح الماء بخارًا ، يزداد حجمه حوالي 1600 مرة ، وهذا التوسع مليء بالطاقة.

المحرك عبارة عن آلة تحول الطاقة إلى قوة ميكانيكية أو حركة يمكنها تحويل المكابس والعجلات. الغرض من المحرك هو توفير الطاقة ، ويوفر محرك البخار الطاقة الميكانيكية باستخدام طاقة البخار.

كانت المحركات البخارية أول محركات ناجحة اخترعت وكانت القوة الدافعة وراء الثورة الصناعية. لقد تم استخدامها لتشغيل أول القطارات والسفن والمصانع وحتى السيارات. وعلى الرغم من أهمية المحركات البخارية في الماضي ، إلا أنها تتمتع الآن بمستقبل جديد في تزويدنا بالطاقة بمصادر الطاقة الحرارية الأرضية.

كيف تعمل محركات البخار

لفهم محرك البخار الأساسي ، دعنا نأخذ مثال محرك البخار الموجود في قاطرة بخارية قديمة مثل تلك المصورة. تتمثل الأجزاء الأساسية للمحرك البخاري في قاطرة في غلاية وصمام منزلق وأسطوانة وخزان بخار ومكبس وعجلة قيادة.

في الغلاية ، سيكون هناك صندوق نيران حيث يتم جرف الفحم فيه. سيبقى الفحم محترقًا عند درجة حرارة عالية جدًا ويستخدم لتسخين المرجل لغلي الماء الذي ينتج بخارًا عالي الضغط. يوسع البخار العالي الضغط ويخرج من المرجل عبر أنابيب البخار في خزان البخار. يتم بعد ذلك التحكم في البخار بواسطة صمام منزلق للانتقال إلى أسطوانة لدفع المكبس. يؤدي ضغط الطاقة البخارية التي تدفع المكبس إلى قلب عجلة القيادة في دائرة ، مما يخلق حركة للقاطرة.

تاريخ محركات البخار

كان البشر يدركون قوة البخار لعدة قرون. قام المهندس اليوناني ، بطل الأسكندرية (حوالي 100 بعد الميلاد) ، بتجربة البخار واخترع الإيوليبيل ، أول محرك بخار خام ولكن شديد النقاء. كان aeolipile كرة معدنية مثبتة أعلى غلاية ماء مغلي. ينتقل البخار عبر الأنابيب إلى المجال. أطلق أنبوبان على شكل حرف L على الجانبين المقابلين للكرة البخار ، مما أعطى قوة دفع للكرة التي تسببت في دورانه. ومع ذلك ، لم يدرك البطل مطلقًا إمكانات الإيويليبيل ، وكانت القرون تمر قبل أن يتم اختراع محرك بخار عملي.

في عام 1698 ، حصل المهندس الإنجليزي توماس سافري على براءة اختراع لأول محرك بخار خام. استخدم Savery اختراعه لضخ المياه من منجم للفحم. في عام 1712 ، اخترع توماس نيوكومين ، المهندس الإنجليزي والحدادة ، محرك البخار الجوي. كان الغرض من محرك البخار Newcomen أيضا لإزالة المياه من المناجم. في عام 1765 ، بدأ المهندس جيمس واط ، وهو مهندس اسكتلندي ، دراسة محرك البخار توماس نيوكومين واخترع نسخة محسنة. كان محرك وات هو أول من لديه حركة دوارة. كان تصميم جيمس وات هو الذي نجح وأصبح استخدام المحركات البخارية واسع الانتشار.

كان لمحركات البخار تأثير عميق على تاريخ النقل. بحلول أواخر القرن الثامن عشر الميلادي ، أدرك المخترعون أن المحركات البخارية يمكنها تشغيل القوارب ، وقد اخترع جورج ستيفنسون أول باخرة ناجحة تجاريًا. بعد عام 1900 ، بدأت محركات الاحتراق الداخلي للبنزين والديزل في استبدال محركات مكبس البخار. ومع ذلك ، عادت المحركات البخارية إلى الظهور في السنوات العشرين الماضية.

محركات البخار اليوم

قد يكون من المدهش معرفة أن 95 في المائة من محطات الطاقة النووية تستخدم محركات البخار لتوليد الطاقة. نعم ، يتم استخدام قضبان الوقود المشعة في محطة للطاقة النووية تمامًا مثل الفحم في قاطرة البخار لغلي الماء وتوليد طاقة بخار. ومع ذلك ، فإن التخلص من قضبان الوقود المشع المستنفد ، وضعف محطات الطاقة النووية أمام الزلازل وغيرها من القضايا ، يجعل الجمهور والبيئة في خطر كبير.

الطاقة الحرارية الأرضية هي الطاقة المولدة باستخدام البخار الناتج عن الحرارة المنبعثة من لب الأرض المصهور. محطات الطاقة الحرارية الأرضية هي تكنولوجيا خضراء نسبيا. تعتبر Kaldara Green Energy ، الشركة النرويجية / الأيسلندية لمعدات إنتاج الطاقة الكهربائية الحرارية الأرضية ، المبدع الرئيسي في هذا المجال.

يمكن لمحطات الطاقة الحرارية الشمسية أيضًا استخدام التوربينات البخارية لتوليد الطاقة.