محرك بخاري
المحرك البخاري هومحرك يتستفيد من بخار الماء المضغوط ذو درجة حرارة عالية لتحويل الطاقة الحراريه إلى عمل ميكانيكي وطاقة حركة.
مصطلح المحرك البخاري قد يشير أيضا إلى كامل القاطره البخاريه والسكك الحديديه. التي تعمل بمحرك بخاري.
استخدمت محركات البخار في محطات الضخ، والقاطرات البخاريه والسفن. وتعتبر المحركات البخاريه أساسية للثورة الصناعية، وشاهد على ذلك الاستخدام الواسع في تشغيل الآلات في المصانع والمطاحن. على الرغم من اختراع محركات الاحتراق الداخلي والمحركات الكهربائيه وحلها محل المحركات البخارية.
و تعتبر التوربينات البخاريه تقنيا نوع من المحرك البخاري. وهي تـُستخدم على نطاق واسع لتوليد الكهرباء. حوالي 86 ٪ من مجمل الطاقة الكهربائيه في العالم تولد باستخدام التوربينات البخاريه.
المحرك البخاري يتطلب المرجل لتسخين الماء وتحويله إلى بخار. وتمارس قوة البخار ذو الضغط المرتفع لدفع المكبس في اسطوانة كما في محرك السكك الحديدية، أو في إدارة التوربينات. تلك الحركة التي يمكن تسخيرها لدفع العجلات أو الآلات، والتوربينات التي تولد الكهرباء عن طريق توصيلها بمولد للكهرباء.
من مميزات المحرك البخاري ان يمكن استخدام معها مصدارا عديدة للحرارة لتوليد البخار في المرجل ورفع درجة حرارته ؛ ولكن الأكثر شيوعا هو احتراق الفحم والحطب أو منتجات النفط. ولتوليد الطاقة الكربائية بواسطة المفاعلات النووية يستخدم الوقود النووي أولا لإنتاج بخار الماء عالي الضغط والحرارة، ثم يُوجه البخار الناتج إلى التوربين والذي يقوم بدوره بتدوير المولد الكهربائي.
| جيمس وات | |
|---|---|
| صورة معبرة عن الموضوع محرك بخاري "جيمس وات" مخترع المحرك البخاري | |
| تاريخ الميلاد | 19 يناير 1736 |
| مكان الميلاد | جرينوك، أسكتلندا |
| تاريخ الوفاة | 19 اغسطس 1819 |
| مكان الوفاة | هيت فيلد، أسكتلندا |
| تعديل طالع توثيق القالب | |
مخترع المحرك البخاري هو جيمس واط (1736 – 1819م) كان مهندسا اسكتلندي، ولد في جرينوك من أب كان يعمل بالتجارة دون أن يحقق نجاحا. تلقى واط تدريبه عند صانع للأدوات في لندن. ثم عاد إلى جلاسجو ليعمل في مهنته. وقد كان واط على علاقة صداقة قوية مع الفيزيائي جوزيف بلاك مكتشف الحرارة الكامنة، وكان لهذه الصداقة الأثر الهام في توجيه واط إلى الاهتمام بالطاقة الحرارية وتوصل إلى أنه يمكن الاستفادة من البخار كقوة محركة. وقد أجرى عدة تجارب للاستفادة من ضغط البخار. ثم وقع في يده محرك بخاري من طراز نيوكومن فاخترع له مكثفا وأجرى عليه بعض التعديلات والتحسينات مثل إدخال المضخة الهوائية وغلاف لاسطوانة البخار وزوده بمؤشر للبخار، مما جعل المحرك البخاري آلة تجارية ناجحة. وقد أدعى واط اكتشاف تركيب المتاء قبل كافندش أو في نفس الوقت. وقد سميت وحدة القدرة الكهربية باسم واط تخليدا له. أسس واط بالاشتراك مع بولتون شركة هندسية هي شركة سوهو للأعمال الهندسية، وقدأدخل الشريكان مصطلح وحدة القدرة الحصانية H.P)Horse Power) حيث 1 كيلوواط =0.746 HP.
كفاءة المحرك البخاري
يضع القانون الثاني للحرارة حدا أقصى لكفاءة الآلة الحرارية. وحتي لو فرض أن الآله مثالية ولا تفقد حرارة بالاحتكاك فهي لا تستطيع تحويل كمية الحرارة المعطاة لها إلى شغل. والحدود المتحكمة في ذلك هي درجة الحرارة الداخلة في الآلة (أو المتولدة فيها) T1، ودرجة حرارة الوسط المحيط بها والذي تخرج فيه الغاز العادم T2، ونعني هنا درجات الحرارة المطلقة كلفن. وتعطينا معادلة كارنو الكفاءة النظرية لآلة تعمل بين تلك الدرجتين كالآتي :
وهذا الحد يسمى كفاءة دورة كارنو وهي تعطي كفاءة آلة مثالية لا يحدث فيها أي فقد للحرارة أو احتكاك. ولا يمكن لأي آلة عملية تعدي ذلك الحد مهما كانت تركيبته.
وبالنسبة للآلة البخارية التي تعمل ببخار ساخن، ولنأخذ مثلا مثال محطة توليد الكهرباء والتي تعمل ببخار درجة حرارتهT1= 840 كلفن يدخل توربينا لتوليد الطاقة الكهربائية ويطرد البخار العادم عند درجة حرارته T2= 300 كلفن. تعطينا المعادلة السابقة للكفاءة 60 %. ولكن هذه هي الكفاءة للآلة المثالية. وفي الواقع نجد أن الكفاءة الحقيقية للمحطة تبلغ 36 % فقط، ذلك بسبب الاحتكاك الذي يضيع من الكفاءة. وبالنسبة إلى محطة كهربائية تعمل بالطاقة النووية لتوليد الكهرباء، مثل مفاعل كاندو بكندا، نجد أنه يحول الطاقة النووية إلى طاقة حرارية تنتج البخار. ويوجه البخار إلى توربين يدير بدوره مولد كهربائي لإنتاج التيار الكهربائي. تصل درجة حرارة البخار في مفاعل كاندو نحو 575 كلفن، ويُطرد البخار المستهلك عند درجة حرارة 300 كلفن (تعادل 25 درجة مئوية) ويسربها إلى النهر القريب. وبحساب الكفاءة النظرية للمفاعل نحصل على كفاءة 50 %، ولكن بسبب الاحتكاك نجد أن الكفاءة الفعلية للمفاعل لا تتعدي 32 %.
أنظر أيضا
af:Stoomenjin als:Dampfmaschine an:Maquina de vapor az:Buxar maşını be:Парасілавая ўстаноўка be-x-old:Парасілавая ўстаноўка bg:Парна машина bn:বাষ্পীয় ইঞ্জিন bs:Parna mašina ca:Màquina de vapor cs:Parní stroj cy:Peiriant ager da:Dampmaskine de:Dampfmaschine el:Ατμομηχανή Steam engine]] eo:Vapormaŝino es:Máquina de vapor et:Aurumasin eu:Lurrun-makina fa:موتور بخار fi:Höyrykone fiu-vro:Aurumoodor fr:Machine à vapeur fy:Stoommasine gd:Inneal-stoith gl:Máquina de vapor he:מנוע קיטור hi:भाप का इंजन hr:Parni stroj hu:Gőzgép id:Mesin uap io:Vaporomashino is:Gufuvél it:Motore a vapore ja:蒸気機関 jv:Mesin uwab ko:증기 기관 la:Machina vaporaria lt:Garo mašina lv:Tvaika dzinējs mk:Парна машина ml:ആവിയന്ത്രം mr:वाफेचे इंजिन ms:Enjin wap ne:वाष्प इन्जिन new:स्टिम इन्जिन nl:Stoommachine nn:Dampmaskin no:Dampmaskin oc:Maquina de vapor pa:ਭਾਫ਼ ਦਾ ਇੰਜਨ pl:Silnik parowy pnb:پعاف آلا انجن pt:Motor a vapor qu:Wapsi kuyuchina ro:Motor cu abur ru:Паровая машина rue:Парова машына sh:Parna mašina simple:Steam engine sk:Parný stroj sl:Parni stroj sr:Парна машина sv:Ångmaskin sw:Injini ya mvuke ta:நீராவிப் பொறி th:เครื่องจักรไอน้ำ tl:Makinang pinasisingawan tr:Buhar makinesi ug:ھور ماشىنىسى uk:Парова машина vi:Động cơ hơi nước war:Makina nga ginpapaalisngawan zh:蒸汽机 zh-yue:蒸氣機
