آلية عمل الآلة البخارية

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

آلية عمل الآلة البخارية الفيزياء

 يعتبر استخدام الأشرعة وطواحين الهواء من أوائل المبتكرات البشرية التي طوعت قدرة ضغط الغازات في الهواء الجوي.

كما استغل الضغط الجوي في تشييد مضخات رفع المياه من الآبار وذلك بتطبيق هذا الضغط على سطح الماء فيؤدي ذلك إلى رفعه إلى الأعلى.

كما أن الغازات المضغوطة، المخزنة داخل أسطوانات معدنية أو التي تضخ من أوعية خاصة، يمكنها توفير الطاقة اللازمة لإدارة الآلات الهوائية مثل المثاقيب الهوائية وآلات الرفع الهوائية بل وحتى البخاخات المختلفة مثل بخاخات المواد العطرية.

 

المحركات (الآلات) البخارية

انبثق خلال الثورة الصناعية استخدام آخر للغازات المضغوطة، ويعتبر هذا الاستخدام ابتكاراً مفصلياً في بدايات التقانات الحديثة. هذا الابتكار هو المحرك البخاري.

ظهر هذا الابتكار في بدايات القرن الثامن عشر وخدم كمصدر رئيس من مصادر الطاقة التي احتاجتها الصناعة ووسائل النقل لأكثر من مائة عام إلى أن حلت محلها المحركات الكهربائية ومحركات الاحتراق الداخلي.

لكن هذه المصادر نفسها تستخدم الغازات المضغوطة في عملها: تستخدم التوربينات (العنفات) لإدارة المولدات في محطات القوى الكهربائية، كما تُدار مكابس محركات الاحتراق الداخلي بواسطة تمدد الوقود الغازي بعد اشتعاله.

بدأت قصة الآلة البخارية مع توماس سيفري Thomas Savery، وهو مهندس إنجليزي ابتكر عام 1696 مضخة تدار باستخدام البخار والضغط الجوي لضخ المياه من المناجم.

 

اعتمد عمل المضخة على مفهوم أن البخار يطبق ضغطاً على ما حوله، لكنه في الوقت نفسه يؤدي إلى إنتاج فراغ (خلاء) عند تكثفه بتحوله إلى ماء سائل.

وبعد ستة عشرة سنة شيد توماس نيوكومن Thomas Newcomen، من كورنوول في جنوبي غرب بريطانيا، شيد آلة تعتمد في عملها على استخدام الأسطوانات والمكابس في تشكيلٍ يؤدي إلى نقل الطاقة لإدارة المضخات التقليدية.

وفي عام 1769 صمم جيمس وات James Watt محركاً بخارياً بإمكانه إدارة الآلات الصناعية بشكل أفضل وبموثوقية أعلى مقارنه بطواحين المياه والهواء السائدة أيامها. ثُبتت المحركات الجديدة في قاطرات السكك الحديدية وقاطرات الآلات الزراعية أيضا.

استخدمت محركات وات ضغط البخار لتحريك المكابس في الأسطوانات إلى الأعلى والأسفل، ويتم نقل حركة المكابس إلى دواليب متصلة بها بواسطة عمود.

كما أن استغلال طاقة البخار في محركات السفن العابرة للمحيطات أحدث ثورة إضافية في وسائل النقل وحرر البحارة من مخاوف عدم الوثوق بالرياح والتيارات في المحيطات.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]