Steam Engine Puzzle
المحرك البخاري هو محرك حراري يؤدي عملاً ميكانيكيًا باستخدام البخار كمائع تشغيل.
يعود استخدام الماء المغلي لإنتاج حركة ميكانيكية إلى أكثر من 2000 عام، لكن الأجهزة المبكرة لم تكن عملية. حصل المخترع الأسباني جيرونيمو دي أيانز إي بومونت على براءة اختراع لأول محرك بخاري في عام 1606. في عام 1698، حصل توماس سافري على براءة اختراع لمضخة بخارية تستخدم البخار في اتصال مباشر مع الماء الذي يتم ضخه. استخدمت مضخة البخار الخاصة بـ Savery البخار المكثف لإنشاء فراغ وسحب الماء إلى الغرفة، ثم تم تطبيق البخار المضغوط لضخ المياه بشكل أكبر. كان محرك توماس نيوكومن الجوي هو أول محرك بخاري تجاري حقيقي يستخدم مكبسًا، وقد تم استخدامه في عام 1712 للضخ في منجم.
في عام 1781، حصل جيمس وات على براءة اختراع لمحرك بخاري ينتج حركة دورانية مستمرة.[1] مكنت محركات واط التي تبلغ قوتها عشرة أحصنة من تشغيل مجموعة واسعة من آلات التصنيع. ويمكن وضع المحركات في أي مكان يمكن الحصول فيه على الماء والفحم أو الوقود الخشبي. بحلول عام 1883، أصبحت المحركات التي يمكن أن توفر 10000 حصان ممكنة.[2] يمكن أيضًا تطبيق المحركات البخارية على المركبات مثل محركات الجر وقاطرات السكك الحديدية. كان المحرك البخاري الثابت عنصرًا أساسيًا في الثورة الصناعية، مما سمح للمصانع بتحديد الأماكن التي لا تتوفر فيها الطاقة المائية.
المحركات البخارية هي محركات احتراق خارجي،[3] حيث يكون سائل العمل منفصلاً عن منتجات الاحتراق. يمكن استخدام مصادر الحرارة غير القابلة للاحتراق مثل الطاقة الشمسية أو الطاقة النووية أو الطاقة الحرارية الأرضية. تسمى الدورة الديناميكية الحرارية المثالية المستخدمة لتحليل هذه العملية بدورة رانكين. في الدورة، يتم تسخين الماء ويتحول إلى بخار داخل غلاية تعمل بضغط مرتفع. عند توسيعها من خلال المكابس أو التوربينات، يتم العمل الميكانيكي. يتم بعد ذلك تكثيف البخار ذو الضغط المنخفض وضخه مرة أخرى إلى المرجل.
في الاستخدام العام، يمكن أن يشير مصطلح المحرك البخاري إما إلى محطات البخار المتكاملة (بما في ذلك الغلايات وما إلى ذلك) مثل القاطرات البخارية للسكك الحديدية والمحركات المحمولة، أو قد يشير إلى الآلات المكبسية أو التوربينية وحدها، كما هو الحال في محرك الشعاع والمحرك البخاري الثابت. تعتمد الأجهزة المتخصصة مثل المطارق البخارية ومحركات الأكوام البخارية على البخار المتوفر من غلاية منفصلة. ظلت المحركات البخارية ذات المكبس الترددي هي المصدر المهيمن للطاقة حتى أوائل القرن العشرين، عندما أدى التقدم في تصميم المحركات الكهربائية ومحركات الاحتراق الداخلي تدريجيًا إلى استبدال المحركات البخارية الترددية (المكبسية) في الاستخدام التجاري، وصعود التوربينات البخارية في توليد الطاقة. وبالنظر إلى أن الغالبية العظمى من توليد الكهرباء في جميع أنحاء العالم يتم إنتاجها بواسطة محركات بخارية من النوع التوربيني، فإن "عصر البخار" مستمر بمستويات طاقة تتجاوز بكثير تلك التي كانت في مطلع القرن التاسع عشر.
اقرأ المزيد
