موتورهای برون سوز

موتور بخار و تاریخچه آن

موتور های برون سوز یا احتراق خارجی نوعی ماشین گرمایی می‌باشند که در آن سیال عامل داخلی ، توسط انرژی حاصل از احتراق یک سیال عامل دیگر گرم شده و طی یک چرخه ترمودینامیکی ، کار توسط سیال عامل داخلی انجام می‌گردد . انرژی حاصل از احتراق توسط مبدل حرارتی از سیال خارجی به سیال عامل داخلی منتقل می‌شود. موتور هایی مانند موتور بخار و موتور استرلینگ موتور های برون سوز هستند . در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم .

موتور بخار به ماشین گرمایی گفته می‌شود که سیال سیکل گرمایی آن بخار می‌باشد.

اولین ماشین بخار را دنی پاپن در سال ۱۶۹۰ اختراع کرد. قسمت اعظم ماشین کوچکی را که پاپن ساخته بود، سیلندرها و پیستون‌ها تشکیل می‌دادند. آب در داخل سیلندرها تبدیل به بخار شده، موجب بالا رفتن پیستون‌ها می‌شدند. با بالا رفتن این پیستون‌ها هوای قسمت فوقانی این سیلندرها فشرده می‌گردید. حال اگر بخار آب زیر پیستون‌ها را ناگهان سرد کرد و تبدیل به آب نمود ، هوای فشرده قسمت فوقانی سیلندرها، پیستون‌ها را با قدرت به طرف پایین می‌راند و این حرکت پیستون‌ها می‌توانست مثلاً موجب حرکت کردن یک چرخ شود.

پس از پاپن عده‌ای کار او را دنبال کردند ولی نتیجه زیادی نگرفتند تا اینکه اولین موتور قابل استفاده توسط توماس نیو کامن در سال ۱۷۱۲ ساخته شد که برای تخلیه آب معادن و بالا بردن آب برای چرخاندن چرخهای آبی بسیار مؤثر و ابزاری مقرون به صرفه بود.

سرانجام جیمز وات اسکاتلندی با حمایت همسرش مارگارت میلو، دکتر جان روباک و یک کارخانه دار ثروتمند به نام ماتیو بالتن دست به تجاربی زد و موفق گردید با اختراع نخستین موتور بخار تجاری، بزرگ‌ترین انقلاب را در صنایع انگلیس ایجاد کند.

موتور استرلینگ

موتور استرلینگ (Stirling engine) که به آن ماشین استرلینگ هم گفته می‌شود یک موتور حرارتی است که در سال ۱۸۱۶ توسط دکتر رابرت استیرلینگ اختراع شد. موتور استیرلینگ قابلیت بازدهی بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی و دیزلی دارد اما امروزه موتورهای استیرلینگ فقط در برخی کاربردهای خاص مانند زیردریایی‌ها یا ژنراتورهای کمکی در قایق‌ها (که عملکرد بی صدا مهم است) استفاده می‌شود. اگر چه موتورهای استیرلینگ به تولید انبوه نرسید اما برخی اختراعات پرقدرت با این موتور کار می‌کند.

موتورهای استیرلینگ از چرخه استیرلینگ استفاده می‌کند که مشابه چرخه‌های استفاده شده در موتورهای احتراق داخلی نیست.

گاز استفاده شده در داخل موتورهای استیرلینگ هیچ وقت موتور را ترک نمی‌کند و مانند موتورهای دیزل و بنزینی سوپاپ دود و محفظه احتراق وجود ندارد. به همین علت موتورهای استیرلینگ بسیار بی صدا هستند.

چرخه استیرلینگ از یک منبع حراتی خارجی که می‌تواند هر چیزی از بنزین و انرژی خورشیدی تا حرارت ناشی از پوسیدگی گیاهان باشد استفاده کند و هیچ احتراقی داخل سیلندرهای موتور رخ نمی‌دهد.