جهاز يحول حركة السوائل إلى طاقة.. حزر فزر
جهاز يحول حركة السوائل إلى طاقة مع تطور العلوم والتكنولوجيا الحديثة أصبح هناك العديد من الأجهزة التي تنتج الطاقة نظرا لأهمية الطاقة واستخدامها في كل جانب من جوانب حياتنا. وسنتعرف على تفاصيل أكثر عن جهاز تحويل حركة السوائل إلى طاقة وكيفية عمل هذا الجهاز. لذا أدعوك لزيارة موقع ايوا مصر.
جهاز يحول حركة السوائل إلى طاقة
- التوربين أو التوربين هو أحد الأجهزة الدوارة وهو المسؤول عن نقل السائل أو الغاز مثل البخار أو الماء إلى طاقة حركية.
- يتم استخدام الطاقة المنتجة من هذا الجهاز لتحريك الآلات والمعدات من خلال الطاقة الميكانيكية، وذلك بفضل عملية الدوار التي تتم حول المحور.
- توفر الآلات التوربينية الطاقة التي تساعد في إنتاج الكهرباء، بما في ذلك المولدات الكهربائية المستخدمة لإضاءة المنازل، وتشغيل المصانع، وإمداد الآخرين بالطاقة.
- وتستخدم هذه الآلة أيضًا في محركات الطائرات النفاثة لنقل الوقود مثل النفط والغاز الطبيعي الذي تمر عبره الطائرة.
- تُستخدم توربينات الغاز لتشغيل المولدات الكهربائية والسفن والطائرات وسيارات السباق والمحركات النفاثة.
- غالبًا ما تشتمل التوربينات البخارية أو الغازية أو المائية على غلاف يحول شفرة المروحة لتجميع السوائل وتحويلها إلى طاقة حركية.
نظرية العمل
تعتمد نظرية عمل هذا الجهاز على الطاقة الكامنة التي تضغط على الحمل الهيدروليكي والطاقة الحركية التي تجعل السائل قابلاً للانضغاط أو غير قابل للضغط، ويتم تجميع الطاقة الناتجة في الجهاز.
توربينات النبض
- يغير هذا التوربين اتجاه حركة السوائل أو تدفقات الغاز عالية السرعة، مما يتسبب في دوران التوربين ويسمح للسوائل بتوليد طاقة حركية صفر.
- وقد لا يحدث تغير في ضغط الموائع أو الغازات الموجودة داخل التوربين، وتبقى الطاقة الحركية للسوائل العاملة بها صفراً.
- قد لا يكون هناك تغير في الضغط في السوائل أو الغازات المنتشرة على ريش التوربينات.
- أي ضغوط منخفضة تحدث في الشفرات الثابتة يمكن أن تتغير قبل أن تصل إلى التوربين.
- يتغير الرأس الهيدروليكي للسائل أيضًا بسرعة خلال عملية تسريع السائل في الخرطوم.
- قد لا تتطلب عملية تشغيل التوربين النبضي زيادة الضغط حول الدوار، مما يسمح للسائل بالتدفق عبر الخرطوم قبل الوصول إلى الريشة.
- يشرح قانون نيوتن الثاني الطاقة العنيفة المندفعة.
توربينات التفاعل
- تعتمد هذه التوربينات على أساس أكثر تقدما من التوربينات الدوارة وتقوم على قذف الغازات أو السوائل أو الكتل.
- يتغير ضغط السائل أو الغاز داخل التوربين عند مروره فوق الشفرات الدوارة، لذلك فهو مزود بمصراع ضغط مع مخمد يعمل فيما بينها على عدة مراحل.
- يجب أن يكون التوربين مغموراً بالمياه وأن يكون غطاءه مزوداً بسدادة ماء لمنع تدفق المعترض.
- هذه هي الطريقة التي تعمل بها أكثر أنواع التوربينات البخارية شيوعًا، ويمكن للسائل الموجود بداخلها أن ينكمش.
- العمل العنيف يتم على عدة مراحل وبكفاءات متعددة.
- يصف قانون نيوتن الثالث عملية انتقال الحرارة داخل التوربين وقياس التفاعل.
هيكل التوربينات
يتكون التوربين بشكل رئيسي من المكونات التالية:
- الجزء الأول هو الجزء الدوار أو القرص الدوار الذي يتم تثبيت الشفرة أو الريش الناعم حوله، ويسمى صف الشفرة المتحركة.
- يُطلق على الجزء الثابت أو القرص الصلب أو الغطاء الذي يؤمن محيط الشفرة اسم الشفرة الثابتة.
- القناة أو الفوهة هي المسافة بين صفي الشفرة العامة والثابتة، الجزء الأخير يسمى المرحلة ويتكون من مجموعة صفوف متتالية.
أهم مميزات تشغيل التوربينات
يتميز التوربين بعدد من الميزات:
- يتم تحويل الطاقة الكامنة الموجودة في الفوعة إلى طاقة ميكانيكية.
- معدل إطلاق النار يحرك الشفرات، ويبقيها بسرعة موحدة.
- يعتمد نظام التوربين على تمدد الغلاف للتشغيل، والذي يتم على مرحلتين، من ضمنها مرحلة التمدد في الفوهة، والتي تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة حركية.
- تمدد الجسم المثالي للمرحلة 1 والمرحلة 2.
- يقوم التوربين بتحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة ميكانيكية.
- ويكون الفرق بين الضغط عند طرفي القرص في اتجاه محور التوربين.
- السرعة التي يطلقها الجسم عند دخوله إلى التوربين أكبر منها عند خروجه من التوربين، لذا c1 > c2.
- السرعة النسبية لجسم المحرك عند مدخل التوربين أقل من تلك الموجودة عند المخرج w2> w1.
كيف تعمل التوربينات الغازية؟
- يقوم التوربين الغازي بضغط وحرق الغاز والهواء الموجود في غرفة الاحتراق المستخدمة في عادم الطائرة، مع رد الفعل المطلوب لدفع المحرك للأمام وتحريك المروحة.
- يتكون التوربين من ثلاثة عناصر رئيسية: الضاغط، أو محول التوربين، متصل بعمود مشترك.
- ويتكون أيضًا من الاحتراق الذي يحدث بين موسع التوربين والضاغط، ويتطلب ثلثي الطاقة التي ينتجها التوربين.
استخدام توربينات الغاز
للتوربين الغازي العديد من الاستخدامات، منها:
1- طائرة نفاثة كهربائية
- توربينات الغاز، التوربينات البخارية المستخدمة في توليد الكهرباء، محرك الديزل، الخ. وهو يتنافس مع المحولات الأخرى مثل
- بالإضافة إلى أن تكلفة التوربين أقل من المحركات الأخرى، فهو لا يحتاج إلى مساحة كبيرة لوضعه ويمكن تركيبه وتشغيله في دقائق معدودة.
- ومع ذلك، فإن كفاءة التوربين قد تكون أقل من المحركات الأخرى.
2- الاستخدامات الصناعية
وتصل قوة التوربين من ألف إلى خمسين ألف حصان، لذلك يستخدم في العديد من الصناعات مثل صناعة الغاز الطبيعي والنفط وغيرها عن طريق خطوط الأنابيب. يتم استخدامه في عمليات التكرير وتشغيل المضخات.
3- النقل البحري
ويتميز التوربين الغازي بصغر حجمه وقدرته على دفع البخار أو الديزل بشكل كامل، مما يجعله مناسبا لمحركات السفن البحرية.
4- القطار
هناك عدد من العوامل التي تمنع استخدام التوربينات الغازية في القطارات، فهي ذات كفاءة حمل جزئية ولا تناسب القطارات البطيئة جدًا.
كما أنها غير مناسبة للقطارات بسبب عدم كفاءة التحميل الجزئي وارتفاع تكلفة الغاز.
5- السيارات
تعتبر توربينات الغاز غير عملية للسيارات بسبب ارتفاع تكاليف الإنتاج وضعف الأداء تحت حمولة السيارة.
والآن تم تعريف جهاز يحول حركة الموائع إلى طاقة ومعرفة أنواع التوربينات وبالتحديد كيفية استخدامها وكيفية عملها.
