الآلة البخارية The Steam Engine

‏يتلخص عمل الآلة البخارية ذات المكثف في النقاط التالية :

‏يحول الماء إلى بخار في المرجل ، ثم يسخن البخار الناتج إلى درجة حرارة اعلى من درجة حرارة المرجل . ثم يساق البذر المسخن تسخينا شديدا إلى الأسطوانة . فيتمدد فيها دافعا المكبس أمامه ، ويسمى هذا الشوط (شوط القوة) . والجدير بالذكر ، أن البخار يظل على صلة مع المرجل خلال الجزء الأول من شوط القوة . وبذلك يتم هذا الجزء خلال الجزء الأول من شوط القوة . وهو يتم عند ضغط ثابت . ثم يغلق صمام دخول البخار ، ويترك البخار يتمدد بشكر أدياباتيكي خلال الجزء الباقي من شوط القوة . وبعد أن ينتهي دور البخار في دفع المكبس ، يساق هذا البخار إلى المكثف ، حيث يبرد ، وبذلك يتكاثف ، ويتحول إلى ماء ، ويرسل هذا الماء إلى المرجل ثانية بواسطة مضخة خاصة ، ثم تتكرر الدورة .... وهكذا .

‏ويمكننا تمثيل دورة الآلة البخارية بدورة رانكين (Rankine Cycle) الموضحة في الشكل (1)

الشكل (1)

تبدأ الدورة بالماء في حالة السيولة ، حيث يكون ضغطه منخفضا ، ودرجة حرارته منخفضة ايضا النقطة (a) ثم يضغط بشكل أدياباتيكي ، حتى يصل إلى ضغط المرجل النقطة (b) ، ويسخن بعد ذلك والضغط ثابت ، حتى نقطة الغليان الخط (cd) ، ثم يحول الماء إلى بخار الخط (de) ، ثم يسخن تسخينا شديدا الخط (de) ثم يترك ليتمدد بشكل أدياباتيكي الخط (ef) ، ثم يبرد ، ويكثف على طول (fa)‌ ، وبذلك يصل إلى نقطة البداية .

وتصل فعالية دورة رانكين  قيمتها إلى حوالي % 32 ‏ وبالطبع ، تكون فعالية الآلة البخارية الفعلية اقل من هذه القيمة .