ملتقى الفيزيائيين العرب - كيف تعمل المحركات البخارية

كيف تعمل المحركات البخارية
How Steam Engines Work

http://www.eoman.almdares.net/up/61733/1235024772.jpg

المحرك البخاري آلة تعمل بطاقة تمدد البخار.
ويُسْتخدم البخار في دفع المكابس التي تدير عجلات القاطرات القوية، أو يمكن استخدامه في تدوير توربينات ضخمة تحرك مولدات كهربائية، وعابرات محيطات عملاقة. وتدار بالبخار أيضاً المضخات الكبيرة، ومعدات الحفر وأنواع أخرى كثيرة من الآلات القوية.
اخترع المحرك البخاري بواسطة العالمين Thomas Newcomen [COLOR="rgb(72, 61, 139)"]في العام 1705 و James Watt (72, 61, 139)"]الذي أضاف الكثير من التطويرات للمحرك البخاري في العام 1769.
المحرك البخاري استخدم في تشغيل القطارات والبواخر والمصانع لذا تعتبر هذه المحركات أساس النهضة الصناعية.
[/COLOR]

فكرة عمل المحرك البخاري Steam Engine Operation

سوف نستعين بالشكل التالي لتوضيح فكرة عمل المحرك البخاري steam engine حيث يوضح الشكل اهم جزء في المحرك وهو المكبس الحراري piston steam engine وهذا المحرك المستخدم لتحريك القطارات.

http://www.eoman.almdares.net/up/61733/1235024884.jpg

احظ حركة الصمام المتحرك slide valve المثبت على ساق معدنية valve rod وهذه الحركة تسمح يسمح بدخول البخار في كلا الصمامين لاسطوانة المكبس. يتم توصيل الساق المعدنية في بطريقة ميكانيكية بـ cross head الذي يتحرك على ذراع التوجيه cross head guide وحركته للأمام والخلف يتم تحويلها لحركة دائرية بواسطة العجلات. وبهذا الاتصال فان حركة الذراع سوف تحرك أيضا ساق الصمام ليفتح ويغلق في الوقت المناسب حسب سرعة الحركة.

http://www.eoman.almdares.net/up/61733/1235024992.gif

كما تلاحظ في الشكل العادم exhaust steam الذي يسمح بخروج العادم (ماء) إلى الخارج. ولهذا فان القطارات البخارية تحتاج إلى مصدر مستمر من الماء. والصوت المميز للقطار البخاري ينتج عند خروج العادم من الصمام فيصدر الصفير المميز لصوت القطار.

السخان Boilers
يستخدم سخان boiler للحصول على بخار ماء ذو ضغط عالي. ويعمل السخان إما بطريقة أنابيب النار fire [COLOR="rgb(105, 105, 105)"]tube أو أنابيب الماء water tube.
الطريقة الأولى أنابيب النار هي طريقة كانت شائعة في القرن التاسع عشر.
تحتوي على خزان ماء يحتوي على أنابيب كما في الشكل الموضح أدناه. يدخل الغاز الحار الناتج عن احتراق الفحم والأخشاب ليسخن الماء داخل الخزان.[/COLOR]

http://www.eoman.almdares.net/up/61733/1235025056.jpg

أنابيب النار fire tube

في سخان أنابيب النار كل الخزان يكون تحت ضغط عالي وهذا يشكل خطورة ان ينفجر الخزان إذا تعرض للمزيد من الضغط والحرارة.

أما السخان المستخدم حاليا هو سخان أنابيب الماء حيث يتم تمرير الماء في أنابيب خاصة تتعرض لحرارة احتراق الخشب والفحم كما في الشكل الموضح أدناه.

http://www.eoman.almdares.net/up/61733/1235025116.jpg

أنابيب الماء water tube
يعكف المهندسون على تحسين تصميم السخان لاستغلال كل الحرارة الناتجة عنه في تسخين الماء لرفع كفاء المحرك.

م/ن

لتظهر الصور استخدموا متصفح جوجل كروم