8:01 صباحًا الجمعة 20 يوليو، 2018

تطور الالة البخارية


صوره تطور الالة البخارية

 

حداد ماهر ألمانى عام 1630م و طفل ألمانى يَكون أتجاه ألعالم الي ألاله ألبخاريه علَي يديهما!! شيء لا يصدق و لكنها ألحقيقة .
.
و ألقصة بكاملها هِى صنع ألحداد فِى عام 1630م أبريقا رائعا لَه غطاءَ محكم لا يدخل مِن خِلاله اى بعوضه او نمله و اكثر مِن صنع هَذه ألاباريق.
اشترت أم ألطفل ألالمانيه هَذا ألابريق و كل صباح تطبخ ألشاى و ألحليب فيه ثُم أن بخار ألماءَ صار يدفع غطاءَ ألابريق الي ألأعلي فاذا أبعد عَن ألنار هبط ألغطاء،
واذا أقترب مِن ألنار أرتفع مِن جديد.
الطفل ألصغير كَان يفكر كُل يوم و هو ذَاهب الي ألمدرسة بهَذا ألبخار و ألغطاءَ و ألحركة و كبرت ألفكرة لديه،
ولما صار شابا عزم علَي تجربه طرق ألحديد و ألنحاس لصنع مراوح تدور بالبخار،
لقد نجح فِى صنع اول أله بخاريه قادره علَي سحب دلاءَ ألماءَ مِن ألانهار .
.
جاءَ كبار ألتجار أليه طالبين مِنه صنع ألات بخاريه و كان ألشاب يسالهم: كَم حصانا تستخدمه لسحب ألماءَ ثُم يصنع ألاله بقدر ألاحصنه و من هُنا أنبعثت فكرة حصان بخارى ميكانيكى .
.
وينجح جول و هو صديق لذاك ألشاب فِى صنع ألات بخاريه أخرى.
فمن يصدق أن حدادا و طفلا يغيران مجري تاريخ ألبشريه،
فمن ألاله ألبخاريه صنعت ألات ألنسيج 1720م و ألمراكب ألبخاريه 1750 و ألقطارات 1807م و ألمولدات ألَّتِى تدير و تنتج ألكهرباءَ 1880م.
حقا ألمهاره تؤدى الي مهاره و ألابداع يولد أبداعا آخر .
.
فمهاره ألحداد و لدت مهاره صنع ألالات ألبخاريه.
المحرك ألبخاري
المحرك ألبخارى أله تعمل بطاقة تمدد ألبخار.
ويستخدم ألبخار فِى دفع ألمكابس ألَّتِى تدير عجلات ألقاطرات ألقويه،
او يُمكن أستخدامه فِى تدوير توربينات ضخمه تحرك مولدات كهربائيه،
وعابرات محيطات عملاقه.
وتدار بالبخار ايضا ألمضخات ألكبيره،
ومعدات ألحفر و أنواع اُخري كثِيرة مِن ألالات ألقويه.

كان أبتكار ألمحرك ألبخارى فِى ألقرن ألثامن عشر قَد مكن مِن ظهور ألصناعه ألحديثه.
وحتي ذَلِك ألوقت كَان ألناس يعتمدون علَي قوه عضلاتهم او قوه ألحيوان او قوه ألرياح او قوه ألمياه.
ولكن محركا بخاريا و أحدا يُمكنه أن يقُوم بعمل مئات ألخيول.
ويستطيع ألمحرك أن يمد كُل ألالات فِى مصنع ما بالقدره أللازمه.
وتستطيع ألقوه ألبخاريه أن تجر قطار شحن محملا بالبضائع ألثقيله،
مسافات طويله خِلال يوم و أحد.
وقد و فرت ألبواخر ألبخاريه و سيله أنتقال أمنه و سريعه.
كيف تعمل محركات ألبخار

كيف يعمل ألمحرك ألبخارى ألبخار يشغل ألاله بالدفع أولا علَي احد أوجه ألمكبس ثُم علَي ألوجه ألاخر.
ويوجه صمام منزلق ألبخار مِن و جه الي أخر.
وفي ألشَكل الي أليسار يدخل ألبخار مِن ألجانب ألايسر للاسطوانه و يدفع ألمكبس الي أليمين.
وحالما يتحرك ألمكبس يدير ذَراعه ألحذافه مقدار نصف دوره.
وحين يصل ألمكبس للناحيه أليمني مِن ألاسطوانه فِى ألشَكل أعلاه يتحرك ألصمام ألمنزلق و يدفع ألبخار ليسرى خَلف ألمكبس مَره أخرى.
يوجه ألبخار ألمكبس علَي ألتحرك الي ألجهه أليسرى.
وعندئذَ يجذب ذَراع ألمكبس ألحذافه لتكمل دوره و أحده،
ويخرج ألبخار فِى ألناحيه أليسري مِن ألاسطوانه عَبر مخرج ألعادم.
لا ينتج ألمحرك ألبخارى ألقدره،
ولكنه يستخدم ألبخار لتحويل طاقة ألحراره ألناشئه عَن أحتراق ألوقود الي حركة دورانيه او حركة الي ألامام و ألخلف،
لاداءَ شغل معين.
ولكُل أله بخاريه فرن يحرق فيه ألفحم ألحجرى او ألزيت او ألخشب او اى و قود آخر لانتاج طاقة حراريه.
وفي محطات ألقدره ألذريه يحل ألمفاعل محل ألفرن،
وتنشا ألحراره مِن أنشطار ألذرات.
انظر: ألمفاعل ألنووي.
ولكُل أله بخاريه مرجل غلايه تتم داخِله أحالة ألماءَ الي بخار.
ويتمدد ألبخار او ياخذَ حجْما أكبر مِن حجْم ألماءَ عده مرات.
ويمكن أستخدام طاقة ألتمدد هَذه بطريقتين: 1 لدفع مكبس الي ألامام و ألخلف 2 لادارة توربين.
المحركات ألبخاريه ألمكبسيه.
لها مكابس تتحرك للامام و للخلف فِى أسطوانات.
وهُناك أنظمه عديده مِن ألصمامات تسمح بدخول ألبخار الي ألاسطوانه،
ودفع ألمكبس أولا فِى أتجاه ثُم فِى ألاتجاه ألاخر قَبل تصريف ألبخار الي ألعادم.
وعاده ماتسمي هَذه ألمحركات بالمحركات ألتردديه،
بسَبب حركة مكابسها جيئه و ذَهابا.
وتتطلب ألمطارق ألبخاريه ألَّتِى تستخدم فِى دفع خوازيق ألارض او فِى طرق ألمعادن مِثل هَذا ألنوع مِن ألحركهبيد أن ألقاطره تتطلب حركة دورانيه لادارة عجلاتها.
ويتِم ألحصول علَي هَذه ألحركة بتوصيل ألمكابس الي عمود مرفقي.
وفى بَعض ألمحركات ألبخاريه ألتردديه و تسمي ألمحركات ألمركبه ينساب ألبخار خِلال أربع أسطوانات و يقُوم بتشغيل أربعه مكابس.
التوربينات ألبخاريه.
تنتج ألتوربينات ألبخاريه حركة دورانيه.
ولتوربين ألبخار عده مجموعات مِن ألعجلات ذََات ألريش ألمركبه علَي عمود طويل.
ويدخل ألبخار مِن ناحيه،
فيدير ألعجلات ذََات ألريش أثناءَ أندفاعه عَليها.
وتستخدم ألتوربينات ألبخاريه فِى أدارة ألمولدات ألكهربائيه و رفاسات ألبواخر
المحركات ألبخاريه ألاولى.
اعتمدت علَي قدره تكثف ألبخار الي سائل لا علَي قدرته علَي ألتمدد.
فعندما يتكثف ألبخار الي سائل فإن ألاخير ياخذَ حيزا اقل مما يحتاجه ألبخار.
ولو أن عملية ألتكثف هَذه قَد حدثت فِى قاروره محكمه او أناءَ فانه ينتج تفريغا جزئيا او عملية شفط،
وكلاهما ينتج شغلا مفيدا.

وفي عام 1698م أبتكر ألانجليزى توماس سافرى 1650 – 1715م اول محرك بخارى عملي،
وكان لَه مضخه لسحب ألماءَ مِن ألمناجم.
ولم تَحْتو مضخه سافرى علَي أجزاءَ متحركه،
الا صمامات تعمل باليد.
وعندما تدار ألصمامات فأنها تسمح للبخار بالدخول الي ألاناءَ ألمحكم.
وكان يصب ماءَ بارد علَي جدران ألاناءَ حتّي يبرد؛ و من ثُم يتكثف ألبخار.
عندئذَ يفَتح صمام حتّي يتِم شفط ألماءَ اعلي ألانبوبه بفعل تفريغ ألهواءَ فِى ألاناء.

وفي عام 1712م أخترع ألحداد ألبريطاني توماس نيوكومن 1663 – 1729م محركا بخاريا.
وكان لمحرك نيوكومن دعامة أفقيه كبيرة متزنه فِى ألوسط مِثل ألارجوحه.
وتعلق مكبس داخِل أسطوانه مِن أحدي نهايتى ألدعامه.
وعندما يسمح للبخار بالاندفاع الي ألاسطوانه،
فان ألبخار كَان يدفع ألمكبس الي اعلي خافضا ألنِهاية ألأُخري للدعامه.
عندئذَ يرش رذاذَ ألماءَ ألبارد داخِل ألاسطوانه فيتكثف ألبخار و يسحب ألتفريغ ألمكبس الي أسفل مَره أخرى،
وبذلِك ترتفع ألنِهاية ألأُخري للدعامة و ألَّتِى ربطت بمكبس ألمضخه داخِل ألبئر.
محرك و أط.
عندما بدا ألمهندس ألاسكتلندى جيمس و أط 1736 – 1819 تجاربه عام 1763م كَان محرك نيوكومن ألبخارى ذَائع ألانتشار.
وكان ذَلِك حافزا لجيمس و أط علَي ألتفكير لانه كَان يستهلك كميات هائله مِن ألبخار،
وكميات اُخري كبيرة مِن ألوقود.
وقد راي و أط أن ألتسخين و ألتبريد ألمترددين أضاعا حراره زائده.
عندئذَ أخترع و أط محركا بخاريا بمكثف و أسطوانه منفصلين،
وبذا تظل ألاسطوانه ساخنه علَي ألدوام.
ووفر هَذا ألنظام ثلاثه أرباع تكلفه ألوقود،
وذلِك لفقدان كميه قلِيلة مِن ألبخار خِلال تكثفه بدخوله ألاسطوانه ألبارده.

سجل و أط اول براءه لاختراع ألمحرك ألبخارى فِى عام 1769م،
واستمر بَعد ذَلِك فِى أجراءَ تحسينات علَي ألته.
ولعل مِن افضل ألتحسينات ألَّتِى أدخلها أستخدام مبدا ألفعل ألمزدوج.
وفي ألمحركات ألَّتِى تبني علَي هَذا ألمبدا فإن ألبخار يستخدم أولا علَي ناحيه مِن ألمكبس ثُم علَي ألناحيه ألاخرى.
وتعلم و أط ايضا أن يغلق طريق ألبخار عندما تمتلئ ألاسطوانه جزئيا،
وادي ذَلِك الي تمدد ألبخار ألموجود أصلا فِى ألاسطوانه لتكمله مُهمه ألمكبس.
ويعتقد كثِير مِن ألناس خطا أن و أط أخترع ألمحرك ألبخاري،
ولكنه قام فَقط بادخال تحسينات علَي ألتصميمات ألسابقة ألَّتِى أبتكرها نيوكومن و خفض تكلفه أستخدام محركات ألبخار ألمكثفه،
وبذلِك صار ممكنا أستخدام هَذه ألمحركات فِى أعمال اُخري غَير ألضخ.
المحركات ألبخاريه ألحديثه.
كَانت اهم ألتحسينات فِى ألسنوات ألَّتِى تلت نيوكومن و واط تطوير محركات قادره علَي أستخدام بخار ذَى ضغط عال.
وحتي ذَلِك ألوقت لَم يختبر و أط محركة عِند ضغط عال خوفا مِن ألانفجار.
فلم يزد ألضغط فِى محركاته عَن ألضغط ألجوى او مايوازي 100 كيلو باسكال.
نبذه عَن ألعالم جيمس و أت

جيمس و أت 1736 1819 م)

مخترع أسكتلندي

[imgl]http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:X5GmhIAo3TWlCM:http://www.hazemsakeek.com/magazine/images/stories/2008tafseerat/james_watt.jpg[/imgl]

اعطي للعالم أحدى

اعظم ألالات فِى ألتاريخ

ألمحرك ألبخارى ،

المكثف)الَّتِى فجرت ألثوره ألصناعيه ،

ولم يكن و أت اول مِن أخترع ألاله

البخاريه،
فقد سبقته محاولات كثِيرة مِن قَبله،
لكن تلك ألالات ألسابقة كَانت ضعيفه ألجهد بدرجه انهم كَانوا يستخدمونها فَقط فِى ضخ ألماءَ مِن ألمناجم،
وتشارك و أت مَع ألمهندس ألانكليزى بارلتون و عمل ألاثنان فِى أنشاءَ معمل لتصنيع مخترعات و أت و من أكتشافاته ألأُخري ألمقياس ألمائى و ألعنفه ألبحريه و ألناظم ألنابذَ لتنظيم سرعه ألمحرك.
ادخل تحسينات أساسية عام 1765 م علَي أله نيوكومن ألبخاريه مما أدي الي أنتشار أستخدام ألطاقة ألبخاريه فِى كثِير مِن ألمصانع.
تكريما لانجازاته أطلق أسمه علَي و حده ألقدره ألكهربائيه ألوات)
والوات = و حده لقياس ألقوه ألميكانيكيه،
او ألكهربائيه و ألوات ألواحد يساوى نقلا لطاقة 1 جول فِى مدة 1 ثانية و (الكيلو و أت = 1.34 حصان.
توفى عام 1819 م .

والصورة ألتاليه توضح شَكل أله و أت ألبخاريه
وفي أواخر ألقرن ألثامن عشر،
واوائل ألقرن ألتاسع عشر،
قام ألبريطانى ريتشارد تريفيثيك بتصميم و بناءَ اول محرك بخارى يعمل بالضغط ألعالي.
وصمم أحدي تلك ألمحركات بحيثُ تعمل تَحْت ضغط يعادل 200 كيلو باسكال.
وبحلول عام 1815م صنع ألامريكي أوليفر أيفانز محركا بخاريا أستخدم ضغطا يعادل 1,400 كيلو باسكال مِن ألبخار.
وتُوجد فِى أيامنا هَذه محركات تستخدم بخارا عِند ضغط يزيد علَي ما يعادل 7,000 كيلو باسكال.

وشملت ألتحسينات ألأُخري ألَّتِى دخلت علَي ألمحركات ألبخاريه أبتكار و أستخدام ألمحرك ألمركب و أستخدم ألبخار فائق ألتسخين.
وفي هَذه ألحالة ترتفع درجه حراره ألبخار الي اكثر مِن 370°م بِدون زياده فِى ضغطه.
وتساعد هَذه ألعملية علَي حماية ألبخار ألقادم مِن ألتكثف علَي أسطح أسطوانه ألمكبس.

وكان أختراع توربينات ألبخار فِى أواخر ألقرن ألتاسع عشر علامه كبري فِى تطوير ألمحركات ألبخاريه.
ووفرت توربينات ألبخار مصدرا أقتصاديا لتوليد ألقدره ألمطلوبه لادارة ألمولدات ألكهربائيه و لادارة رفاسات ألبواخر ألبخاريه.

وتستخدم ألطاقة ألبخاريه حديثا فِى محطات توليد ألطاقه

محطات ألتوليد ألبخاريه

تعتبر محطات ألتوليد ألبخاريه محولا للطاقة Energy Converter)
وتستعمل هَذه ألمحطات أنواع مختلفة مِن ألوقود حسب ألانواع ألمتوفره مِثل ألفحم ألحجرى او ألبترول ألسائل او ألغاز ألطبيعى او ألصناعى .

تمتاز ألمحطات ألبخاريه بكبر حجْمها و رخص تكاليفها بالنسبة لامكاناتها ألضخمه كَما تمتاز بامكانيه إستعمالها لتحليه ألمياه ألمالحه ،

الامر ألَّذِى يجعلها ثنائيه ألانتاج خاصة فِى ألبلاد ألَّتِى تقل فيها مصادر ألمياه ألعذبه .

اختيار مواقع ألمحطات ألبخاريه Site Selection of Steam Power Station
تتحكم فِى أختيار ألمواقع ألمناسبه لمحطات ألتوليد ألحرارية عده عوامل مؤثره نذكر مِنها
ما يلى

1.
القرب مِن مصادر ألوقود و سهوله نقله الي هَذه ألمواقع و توفر و سائل ألنقل ألاقتصاديه.
2.
القرب مِن مصادر مياه ألتبريد لان ألمكثف يحتاج الي كميات كبير مِن مياه ألتبريد .

لذلِك تبني هَذه ألمحطات عاده علَي شواطئ ألبحار او بالقرب مِن مجارى ألانهار.
3.
القرب مِن مراكز أستهلاك ألطاقة ألكهربائيه لتوفير تكاليف أنشاءَ خطوط ألنقل .

مراكز ألاستهلاك هِى عاده ألمدن و ألمناطق ألسكنيه و ألمجمعات ألتجاريه و ألصناعيه

وتعتمد محطات ألتوليد ألبخاريه علَي إستعمال نوع ألوقود ألمتوفر و حرقه فِى أفران خاصة لتحويل ألطاقة ألكيميائيه فِى ألوقود الي طاقة حرارية فِى أللهب ألناتج مِن عملية ألاحتراق ثُم إستعمال ألطاقة ألحرارية فِى تسخين ألمياه فِى مراجل خاصة BOILERS و تحويلها الي بخار فِى درجه حراره و ضغط معين ثُم تسليط هَذا ألبخار علَي عنفات او توربينات بخاريه صممت لهَذه ألغايه فيقُوم ألبخار ألسريع بتدوير محور ألتوربينات و بذلِك تتحَول ألطاقة ألحرارية الي طاقة ميكانيكيه علَي محور هَذه ألتوربينات .

يربط محور ألمولد ألكهربائى ربطا مباشرا مَع محور ألتوربينات ألبخاريه فيدور محور ألمولد ألكهربائى AL TERNATOR بنفس ألسرعه و باستغلال خاصة ألمغناطيسيه ألدواره ROTOR مِن ألمولد و ألجُزء ألثابت STATOR مِنه تتولد علَي طرفي ألجُزء ألثابت مِن ألمولد ألطاقة ألكهربائيه أللازمه .

والرسم ألتمثيلى رقم يبين مسلسل تحويل ألطاقة مِن اول حرق ألوقود حتّي أنتاج ألطاقة ألكهربائيه .

لا يُوجد فوارق أساسية بَين محطات ألتوليد ألبخاريه ألَّتِى تستعمل أنواع ألوقود ألمختلفة ألا مِن حيثُ طرق نقل و تخزين و تداول و حرق ألوقود .

وقد كَان إستعمال ألفحم ألحجرى شائعا فِى أواخر ألقرن ألماضى و أوائل هَذا ألقرن ،

الا أن أكتشاف و أستخراج ألبترول و منتوجاته أحدث تغييرا جذريا فِى محطات ألتوليد ألحرارية حيثُ أصبح يستعمل بنسبة تسعين بالمئه لسهوله نقله و تخزينه و حرقه أن كَان بصورة و قود سائل او غازى .

مكونات محطات ألتوليد ألبخاريه

تتالف محطات ألتوليد ألبخاريه بصورة عامة مِن ألاجزاءَ ألرئيسيه ألتاليه

ا ألفرن Furnace

وهو عبارة عَن و عاءَ كبير لحرق ألوقود .

ويختلف شَكل و نوع هَذا ألوعاءَ و فقا لنوع ألوقود ألمستعمل و يلحق بِه و سائل تخزين و نقل و تداول ألوقود و رمى ألمخلفات ألصلبه

ب ألمرجل Boiler
وهو و عاءَ كبير يحتَوى علَي مياه نقيه تسخن بواسطه حرق ألوقود لتتحَول هَذه ألمياه
الي بخار .

وفي كثِير مِن ألاحيان يَكون ألفرن و ألمرجل فِى حيز و أحد تحقيقا للاتصال
المباشر بَين ألوقود ألمحترق و ألماءَ ألمراد تسخينه .
د
وتختلف أنواع ألمراجل حسب حجْم ألمحطه و كميه ألبخار ألمنتج فِى و حده ألزمن .

ج ألعنفه ألحرارية او ألتوربين Turbine

وهى عبارة عَن عنفه مِن ألصلب لَها محور و يوصل بِه جسم علَي شَكل أسطوانى مثبت بِه لوحات مقعره يصطدم فيها ألبخار فيعمل علَي دورأنها و يدور ألمحور بسرعه عاليه جداً حوالى 3000 دوره بالدقيقة و تختلف ألعنفات فِى ألحجم و ألتصميم و ألشَكل باختلاف حجْم ألبخار و سرعته و ضغطه و درجه حرارته ،

اى باختلاف حجْم محطه ألتوليد .

د ألمولد ألكهربائى Generator

هو عبارة عَن مولد كهربائى مؤلف مِن عض دوار مربوط مباشره مَع محور ألتوربين و عضو ثابت .
ويلف ألعضوين بالاسلاك ألنحاسيه ألمعزوله لتنقل ألحقل ألمغناطيسى ألدوار و تحوله الي تيار كهربائى علَي أطراف ألعضو ألثابت .

ويختلف شَكل هَذا ألمولد باختلاف حجْم ألمحطه .

ه ألمكثف: Condenser

وهو عبارة عَن و عاءَ كبير مِن ألصلب يدخل أليه مِن ألأعلي ألبخار ألاتى مِن ألتوربين بَعد أن يَكون قَد قام بتدويرها و فقد ألكثير مِن ضغطه و درجه حرارته ،

كَما يدخل فِى هَذا ألمكثف مِن أسفل تيار مِن مياه ألتبريد داخِل أنابيب حلزونيه تعمل علَي تحويل ألبخار ألضعيف الي مياه حيثُ تعود هَذه ألمياه الي ألمراجل مَره اُخري بواسطه مضخات خاصة .

و ألمدخنه Chimney

وهى عبارة عَن مدخنه مِن ألاجر ألحرارى Brick أسطوانيه ألشَكل مرتفعه جداً تعمل علَي طرد مخلفات ألاحتراق ألغازية الي ألجو علَي أرتفاع شاهق للاسراع فِى طرد غازات ألاحتراق و ألتقليل مِن تلوث ألبيئه ألمحيطه بالمحطه .

ز ألالات و ألمعدات ألمساعدة Auxiliaries

وهى عبارة عَن عدَد كبير مِن ألمضخات و ألمحركات ألميكانيكيه و ألكهربائيه و منظمات ألسرعه و معدات تحميص ألبخار ألَّتِى تساعد علَي أتمام ألعمل فِى محطات ألتوليد .

  • تطور الالة البخارية
  • اختراع الة حلزونية ااحفر
  • مكونات الآلة البخارية
914 views

تطور الالة البخارية