علم وعلماء

من الذي اخترع المحرك البخاري

من اخترع المحرك البخاري؟ وهو من أكثر الأسئلة شيوعًا في عصر النهضة الصناعية ، حيث فتح هذا الاختراع الطريق أمام التقدم الصناعي في مختلف المجالات ، وكان سببًا رئيسيًا في النهضة الصناعية ، وفي هذا المقال سنتحدث عنه هذا الاختراع بالتفصيل وأهميته الصناعية.

ما هو المحرك البخاري

المحرك البخاري عبارة عن آلة تستخدم الطاقة البخارية لأداء الأعمال الميكانيكية من خلال قوة وضغط الحرارة ، كما في المحرك البخاري ، يلزم وجود غلاية لتسخين الماء وتحويله إلى بخار ، ويتم ممارسة قوة الضغط العالي للبخار لدفع المكبس في اسطوانة كما هو الحال في محرك السكك الحديدية ، أو في إدارة التوربينات. وتلك الحركة التي يمكن تسخيرها لدفع العجلات أو الآلات والتوربينات التي تولد الكهرباء عن طريق توصيلها بمولد للكهرباء ، ومن مميزات المحرك البخاري أنه يمكن استخدام العديد من مصادر الحرارة معه لتوليد البخار في المرجل ورفع درجة حرارته ، ولكن الأكثر شيوعًا هو احتراق الفحم أو الحطب أو المنتجات النفطية ، لتوليد الطاقة الكهربائية بواسطة المفاعلات النووية ، يتم استخدام الوقود النووي أولاً لإنتاج ضغط عالي وبخار ماء ساخن ، ثم البخار الناتج هو موجهة إلى التوربين ، والذي بدوره يقوم بتدوير المولد.[1]

من اخترع المحرك البخاري

كان توماس سافري هو من اخترع المحرك البخاري ، وكان أول من اخترع مضخة بخار بغرض ضخ المياه عام 1698 م. تعمل مضخة البخار هذه عن طريق غلي الماء حتى يتحول بشكل كامل إلى بخار ثم يتم تجميعه في خزان لاستخراج كل البخار من الخزان الأصلي وبالتالي خلق فراغ في الحاوية الأصلية وهذا الفراغ هو الذي تم استخدامه لإنتاج طاقة كافية لضخ المياه ، واتضح أن هذه المضخة هي حل مؤقت لأن الطاقة يمكن أن تسحب الماء من عمق بضعة أمتار فقط ، وهناك عيب آخر. بالنسبة لهذه المضخة ، تم استخدام ضغط البخار لإزالة المياه التي كانت تسحب داخل الخزان ، وكان الضغط كبيرًا جدًا ، مما أدى إلى عدة انفجارات لأن الغلايات لم تكن قوية بما يكفي.[2]

تطور المحرك البخاري

يمكن القول أن أهم تطور للثورة الصناعية هو أن المحرك البخاري سهّل تقدمًا كبيرًا في مجالات التعدين والتصنيع والزراعة والنقل ، وعلى الرغم من أن العديد من الشخصيات البارزة في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر يُنسب إليها تطوير و تحسين المحرك البخاري ، يعود تاريخ الآلات التي تعمل بالطاقة البخارية إلى ما يقرب من 2000 عام قبل الثورة الصناعية ، وإليك أهم مراحل تطور المحرك البخاري.[3]

توماس نيوكومن

في عام 1712 م ، اخترع Thomas Newcomen محرك بخاري فعال وعملي. يتكون المحرك البخاري الذي صممه من مكبس وعدة أسطوانات متصلة بمضخة. على غرار تصميم Thomas Savery ، استخدم محرك Newcomen بخارًا مكثفًا في الأسطوانة لإنتاج الضغط ، وكان الضغط التفاضلي بين الفراغ والجو كافياً لدفع المكبس لأسفل في الأسطوانة وترفع المضخة ، ثم الوزن من المضخة سوف يسحب المكبس مرة أخرى إلى الأسطوانة ويفتح الصمام ، ويصدر بخارًا من المرجل ، ثم يدخل صمام آخر الماء المكثف في الأسطوانة ويتكثف البخار مرة أخرى في الماء ، وتتكرر نفس الدورة ، ظل محرك Newcomen قيد الاستخدام لأكثر من 50 عامًا كمضخات لمناجم الفحم التي من شأنها أن تغمر هذه المناجم بالمياه ، وتبين لاحقًا أنها غير فعالة حيث كانت هناك حاجة إلى قدر كبير من الطاقة لتشغيل المحرك بأقصى قدر من الكفاءة.

جيمس واط

تم تقليل الاستهلاك العالي للفحم الذي تم استخدامه في المحرك البخاري Newcomen من خلال الابتكارات في تصميم المحرك بواسطة James Watt ، حيث احتوت هذه الابتكارات على أسطوانة محرك الضغط المنخفض مع عازل حراري ومكثف منفصل ، بهذه الطريقة James Watt المحرك الذي أطلق عليه اسم المحرك ذو الضغط المنخفض نجح في تقليل استهلاك الوقود بنسبة تزيد عن 50٪ وهذا أدى إلى استمرار عمل المحرك دون الحاجة إلى إيقافه بين كل دورة لإعادة تسخين الأسطوانة.

إيفان بولزونوف

كان إيفان بولزونوف مخترعًا روسيًا بنى في عام 1766 م أول محرك بخاري في بلاده وأول محرك ثنائي الأسطوانات في العالم. كان محرك بولزونوف البخاري ذو الأسطوانتين أقوى من محركات جيمس وات منخفضة الضغط ، وكان له معدل قدرة 32 حصان.

ريتشارد تريفيثيك

اخترع ريتشارد تريفيثيك محركًا بخاريًا يعمل بالضغط العالي ، وكان يستخدم لتشغيل العديد من القاطرات ، واتضح أنه أقوى محرك من بين جميع المحركات التي تم اختراعها سابقًا ولكنه كان خطيرًا بسبب الضغط العالي فيه.

أجزاء المحرك البخاري

توجد أجزاء رئيسية في كل محرك بخاري ، وهي:[4]

  • غرفة الاحتراق: في هذه الغرفة ، يتم حرق الفحم بكميات كبيرة لتسخين المياه بكفاءة عالية.

  • المرجل: عبارة عن وعاء كبير مليء بالماء ويتم تسخينه بالنار لتحويل الماء إلى بخار عالي الضغط.

  • الأسطوانة: عبارة عن حجرة صغيرة يدخل فيها بخار الماء الخارج من المرجل ليتم ضغطه.

  • المكبس (بالإنجليزية: Piston): وهو جزء داخل الاسطوانة يتم الضغط من خلاله لأعلى ويرتبط بها الجزء المتحرك لتحريك الماكينة.

  • الآلة: هي جزء متصل بمكبس ، ويمكن أن يكون أي شيء ميكانيكيًا ، مثل مضخة مياه ، أو آلة مصنع ، أو حتى قاطرة بخارية عملاقة تتحرك صعودًا وهبوطًا على خط سكة حديد.

وفي ختام هذا المقال أجبنا على سؤال من اخترع المحرك البخاري ، وتعرفنا على آلية عمل هذه المحركات ، ومراحل تطورها التاريخية ، وذكرنا جميع الأجزاء الرئيسية في المحرك البخاري.

السابق
كيف تتحرك الديدان الاسطوانية وما هي أنواعها
التالي
طريقة فتح جوال سامسونج مقفل برقم سري بدون فورمات