من الذي اخترع المحرك البخاري

من اخترع المحرك البخاري ؟، أحد الأسئلة الأكثر شيوعًا في النهضة الصناعية ، حيث فتح هذا الاختراع الطريق أمام التقدم الصناعي في مختلف المجالات ، وكان سببًا رئيسيًا للنهضة الصناعية ، وفي هذا المقال سنتحدث عن هذا بالتفصيل الاختراع وأهميته الصناعية.

ما هو المحرك البخاري

المحرك البخاري عبارة عن آلة تستخدم القوة البخارية لأداء الأعمال الميكانيكية من خلال قوة وضغط الحرارة ، كما في المحرك البخاري ، يلزم وجود غلاية لتسخين الماء وتحويله إلى بخار ، ويتم ممارسة قوة البخار عالية الضغط قيادة مكبس في اسطوانة كما هو الحال في محرك سكة حديد ، أو لقيادة التوربينات.

وتلك الحركة التي يمكن تسخيرها لقيادة العجلات أو الآلات ، والتوربينات التي تولد الكهرباء عن طريق توصيلها بمولد كهرباء ، ومن مزايا 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 الكهرباء بواسطة المفاعلات النووية ، يتم استخدام الوقود النووي أولاً لإنتاج بخار الماء ذي الضغط العالي ودرجة الحرارة ، ثم يتم توجيه البخار الناتج إلى التوربينات ، والتي بدورها تقوم بتدوير المولد الكهربائي.

من اخترع المحرك البخاري

من اخترع المحرك البخاري هو Thomas Savery (بالإنجليزية: Thomas Savery) ، وهو أول من اخترع مضخة بخار لغرض ضخ المياه عام 1698 م ، حيث تعمل مضخة البخار هذه بغلي الماء حتى يتم غليانها. يتم تحويله بالكامل إلى بخار ، ثم يتم تجميعه في خزان لاستخراج كل البخار من الخزان الأصلي ، وبالتالي إنشاء فراغ في الحاوية الأصلية ، وكان هذا الفراغ هو الذي تم استخدامه لإنتاج كمية كافية من الطاقة لضخ الماء ، واتضح أن هذه المضخة هي حل مؤقت لأن الطاقة يمكن أن تسحب الماء من عمق بضعة أمتار فقط ، وهناك عيب آخر لهذه المضخة هو أنه تم استخدام ضغط البخار لإزالة الماء الذي كان يسحب إليه. الخزان والضغط كان أكثر من اللازم مما أدى إلى عدة انفجارات لأن الغلايات لم تكن قوية بما فيه الكفاية.

تطور المحرك البخاري

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

توماس نيوكمان

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 البخار المكثف في الأسطوانة لإنتاج الضغط. كان الضغط التفاضلي الناتج بين الفراغ والجو كافياً لدفع المكبس لأسفل في الأسطوانة ورفع المضخة ، ثم يسحب وزن المضخة المكبس إلى الأسطوانة ويفتح الصمام ، مما يؤدي إلى إطلاق البخار من المرجل ، ثم يدخل صمام آخر في الماء الذي يتكثف في الأسطوانة ويتكثف البخار مرة أخرى في الماء ، ويكرر نفس الدورة ، ولا يزال محرك Newcomen قيد الاستخدام لأكثر من 50 عامًا كمضخات لمناجم الفحم التي لولاها غمرت هذه المناجم بالمياه ، وتبين لاحقًا أنها غير فعالة حيث كانت هناك حاجة إلى الكثير من الطاقة لتشغيل المحرك بأقصى قدر من الكفاءة.

جيمس واط

تم تقليل الاستهلاك العالي للفحم المستخدم في المحرك البخاري لشركة Newcomen من خلال الابتكارات في تصميم المحرك بواسطة James Watt ، حيث احتوت أسطوانة المحرك منخفض الضغط على عازل حراري ومكثف منفصل. وبهذه الطريقة نجح محرك جيمس وات منخفض الضغط في تقليل استهلاك الوقود بنسبة تزيد عن 50٪ ، وهذا أدى إلى استمرار عمل المحرك دون الحاجة إلى إيقافه بين كل دورة وأخرى لإعادة تسخين الأسطوانة ،

إيفان بولزونوف

كان إيفان بولزونوف مخترعًا روسيًا قام في عام 1766 م ببناء أول محرك بخاري في بلاده وأول محرك ثنائي الأسطوانات في العالم. كان محرك البخار Polzunov ذو الأسطوانتين أقوى من محركات الضغط المنخفض لجيمس وات وكان له معدل قدرة 32 حصان.

ريتشارد تريفيثيك

اخترع ريتشارد تريفيثيك محركًا بخاريًا يعمل بالضغط العالي ، وقد تم استخدامه لتشغيل العديد من القاطرات ، وتبين أنه أقوى محرك تم اختراعه سابقًا ولكنه كان خطيرًا بسبب الضغط المرتفع فيه.

أجزاء المحرك البخاري

توجد أجزاء رئيسية في كل محرك بخاري وهي:

• غرفة الاحتراق: في هذه الغرفة ، يتم حرق الفحم بكميات كبيرة لتسخين المياه بكفاءة عالية.
• سخان مياه: وهي عبارة عن وعاء كبير مملوء بالماء يتم تسخينه بالنار لتحويل الماء إلى بخار عالي الضغط.
• اسطوانة: إنها حجرة صغيرة يدخل فيها بخار الماء الخارج من الغلاية ليتم ضغطها.
• مكبس: هو جزء موجود داخل الاسطوانة يتم الضغط من خلاله لأعلى ويدفع الجزء المتحرك المتصل بها لتحريك الماكينة.
• آلة: إنه جزء متصل بمكبس ، ويمكن أن يكون أي شيء ميكانيكيًا ، مثل مضخة مياه ، أو آلة مصنع ، أو حتى قاطرة بخارية عملاقة تتحرك صعودًا وهبوطًا على سكة حديدية.

في نهاية هذا المقال نكون قد أجابنا على سؤال من اخترع المحرك البخاري ، وتعرفنا أيضًا على آلية عمل هذه المحركات ، ومراحل تطورها التاريخي ، وقد ذكرنا جميع الأجزاء الرئيسية في المحرك البخاري.