நீராவிப் பொறி

நீராவிப் பொறியானது நீராவியில் உள்ள வெப்ப ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி எந்திர ஆற்றலாக மாற்றும் கருவியாகும். நீராவி கப்பல், புகை வண்டி போன்றவற்றில் இவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தொழிற்புரட்சி ஏற்பட இப்பொறியே காரணமாய் இருந்தது. மின்னாற்றல் உற்பத்தி செய்ய நீராவிச்சுழலிகளிலும் இவை பயன்படுகின்றன.

கொதிக்கும் நீரைப் பயன்படுத்தி இயக்க ஆற்றலை உருவாக்கும் முறை 2000 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு ஏற்பட்டதாகும். ஆனால், அக்காலத்து உபகரணங்கள் நடைமுறைக்கு ஒத்துவராதவையாகும். 18 ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதிவாக்கில், இயந்திர ஆற்றலை உருவாக்க நீராவிப் பொறிகள் பெருமளவில் பயன்படுத்தப்பட்டன. 1781 ஆம் ஆண்டில் சேமுசு வாட் காப்புரிமை செய்த நீராவிப் பொறியானது, 'தொடர்ச்சியான சுழற்சி இயக்கத்தை' தரும்வகையில் அமைந்திருந்தது. 10 குதிரைத் திறன் (Horse Power) வாய்ந்த இந்த நீராவிப் பொறிகளைக் கொண்டு 'தயாரிப்பு இயந்திரங்கள்' இயக்கப்பட்டன. நீர், நிலக்கரி அல்லது மர எரிபொருள் கிடைக்கக்கூடிய எந்த இடத்திலும் இப்பொறிகளை நிறுவ இயலும் என்பது தனிச் சிறப்பாக இருந்தது. 10,000 எச்.பி. திறன் வாய்ந்த நீராவிப் பொறிகளை அமைப்பது 1883 ஆம் ஆண்டில் சாத்தியமானது.

டிராக்சன் என்றழைக்கப்பட்ட இழு-இயந்திரங்களிலும், இருப்புப்பாதை வண்டிகளின் இழு-இயந்திரங்களிலும் நீராவிப் பொறிகள் பயன்படுத்தப்பட்டன. நிலையான நீராவிப் பொறிகள், தொழிற்புரட்சியில் தலையாய பங்கு வகித்தன; நீராற்றல் கிடைக்காத பகுதிகளில் தொழிற்சாலைகளை அமைத்திட இவ்வகையான நீராவிப் பொறிகள் பெரிதும் உதவின.

வரலாறு

வரலாற்றில் முதலில் பதிவுசெய்யப்பட்ட நீராவி அடிப்படையில் இயங்கும் இயந்திரமானது கி.பி முதல் நூற்றாண்டில் உரோமானிய எகிப்தின் கிரேக்க கணிதவியலாளரும் பொறியாளருமான அலெக்சாந்திரியாவின் ஈரோன் விவரித்த ஆவிவேக மானி ஆகும்.^[1] 18 ஆம் நூற்றாண்டின் துவக்கத்திலிருந்து பல்வேறு வகையான பயன்பாட்டிற்கு நீராவியாற்றல் உபயோகப்படுத்தப்பட்டது. ஆரம்பத்தில் முன்பின் அசைவு நீர் ஏற்றிகளிலும் பின்னர் 1780இலிருந்து சுழல் இயல்புடைய பொறிகளிலும் பயன்படுத்தப்பட்டது. இதனால் நூற்பாலைகள் மற்றும் மின்விசைத்தறிகள் இயங்கின. 19 ஆம் நூற்றாண்டின் துவக்கத்தில் கடல்வழி மற்றும் தரைவழிப் போக்குவரத்தில் நீராவியால் ஆற்றல்பெற்ற வண்டிகள் இயக்கப்பட்டன.

தொழிற்புரட்சி ஏற்பட மிகவும் பக்கபலமாக நீராவிப் பொறி இருந்ததாகக் கருதப்படுகிறது. நூற்பாலைகள், சுரங்கங்கள் மற்றும் நீரிறைக்கும் நிலையங்களில் நீராவிப் பொறிகள் இயங்கின; இருப்புப்பாதை வண்டிகள், கப்பல்கள் மற்றும் சாலை வாகனங்களில் பயன்படுத்தப்பட்டன. விவசாயத் துறையில் நீராவிப் பொறியின் பயன்பாட்டால், விவசாயத்திற்குகந்த நிலப் பகுதிகளின் பரப்பு அதிகரித்தன.

காலப்போக்கில் நகர்வுப் பயன்பாட்டிற்கு உள் எரி பொறிகளும், மின் இயக்கிகளும் நீராவிப் பொறியின் இடத்தை எடுத்துக் கொண்டன. நீராவி விசைச்சுழலி நிலையங்களைக் கொண்டே பெருமளவு மின்னாற்றல் இன்றைய நாட்களில் உற்பத்தியாகிறது. எனவே உலகத் தொழிற்துறை இன்றைக்கும் நீராவி ஆற்றலைப் பெருமளவு சார்ந்துள்ளது.

கட்டமைப்பு

வெப்பமூலம்

தண்ணீரை கொதிக்க வைத்து நீராவியை தொடர்ந்து வழங்குவதற்கு தேவையான வெப்பம் பல்வேறு மூலங்களில் இருந்து பெறப்படுகிறது.பொதுவாக ஒரு மூடிய இடத்தில் பல்வேறு மூலங்களில் இருந்து பெறப்பட்ட தீப்பிடிக்கக்கூடிய பொருட்களை எரித்து பெறப்பட்டது. சில நேரங்களில் வெப்ப மூலமாக ஒரு அணு உலை அல்லது புவிவெப்ப ஆற்றல் உள்ளது.

கொதிகலன்கள்

கொதிகலன்கள் என்பது அதிக அழுத்தத்தில் கொதிக்க வைத்த இருக்கும் நீர் கொண்ட கலன்கள் ஆகும். அதை கொதிக்க வைக்க சில வகையான வெப்பமாற்ற இயங்குமுறைகளை கொண்டுள்ளது. இரண்டு பொதுவான வெப்ப மாற்றவழிமுறைகள்:

நீர்க்குழாய் கொதிகலன் - சூடான வாயுக்களால் சூழப்பட்ட தண்ணீர் உள்ள ஒன்று அல்லது பல குழாய்கள் மூலம் இயங்குகிறது
தீக்குழாய் கொதிகலன் - எரிஅறையிலிருந்து அல்லது உலையிலிருந்து வரும் வெப்ப வாயுக்களின் ஓட்டம் உள்ள ஒன்று அல்லது பல குழாய்கள் மூலம் இயங்குகிறது.அவை தண்ணீர் தொட்டியின் வழியே செல்கின்றது.

தீ குழாய் கொதிகலன்கள் ஆரம்பத்தில் உயர் அழுத்த நீராவி தயாரிக்க பயன்படுத்தப்பட்டது, ஆனால் அவர்கள் 19 ஆம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில் பாதுகாப்பான நீர் குழாய் கொதிகலன்கள் மூலம் இடம் தயாரிக்கப்பட்டது.

இயங்கும் பகுதிகள்

இயங்கும் பகுதிகள் உயர் அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலையில் விநியோகிக்கப்படும் நீராவியை எடுத்து குறைந்த அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலையில் உள்ள நீராவியாக வழங்கும் நீராவி ஆற்றல் வித்தியாசத்தை இயந்திரவியல் வேலையாக மாற்றும். இயங்கும் பகுதிகள் பொதுவாக பிஸ்டன் அல்லது நீராவி விசையாழி வகையை சேர்ந்ததாக இருக்கும்.

குளிர்விக்கும் அமைப்பு

அனைத்து வெப்ப இயந்திரங்களை போல, ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெப்பநிலையில் கணிசமான அளவு வெப்ப இழப்பு ஏற்படும். மற்றும் இது உடனடியாக வெளியேற்றப்பட வேண்டும்.

குளிர்விக்கும் அமைப்பு மூலம் சுற்றுப்புற சூழலுக்கு நீராவி வெளியிடப்பட வேண்டும். இயந்திர சக்தியை பெரிதும் அதிகரிக்க நீராவி வெளியிடப்பட்ட வேண்டும் எனவே நீராவி புகைபோக்கி மூலம் வெளியிடப்படுகிறது.

தண்ணீர் செலுத்தும் குழாய்

ரேங்கின் சுழற்சி மற்றும் நடைமுறையில் உள்ள நீராவி எந்திரத்தின் மேல் நீராவியை மறுசுழற்சி செய்ய ஒரு தண்ணீர் செலுத்தும் குழாய் உள்ளது.பொதுப் பயன்பாடு மற்றும் தொழில்துறை கொதிகலன்களில் பொதுவாக பல கட்ட மையவிலக்கு செலுத்து குழாய்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. குறைந்த அழுத்த கொதிகலனில் தண்ணீர் வழங்கும் மற்றொரு வழிமுறையாக ஒரு நீராவி செட் உட்செலுத்தி உள்ளது. செலுத்திகள் 1850-ல் பிரபலமானது ஆனால் இது பரவலாக நீராவி வண்டிகள் போன்ற பயன்பாடுகளை தவிர வேறு எதற்கும் பயன்படுத்தப்படவில்லை.

கண்காணிப்பு மற்றும் கட்டுப்பாடு

பாதுகாப்பு காரணங்களுக்காக, கிட்டத்தட்ட அனைத்து நீராவி இயந்திரங்களும் அழுத்தத்தை மற்றும் நீர் மட்டத்தை கண்காணிக்க ஒரு பார்வை கண்ணாடி போன்ற கொதிகலன் கண்காணிக்க வழிமுறைகளைப் பெற்றிருக்கும். மனித குறுக்கீடு இல்லாமல் இயந்திரத்தின் வேகத்தை கட்டுப்படுத்தும் ஒரு கவர்னர் பல இயந்திரங்களில் பொருத்தப்படுகின்றன.

இயக்கியின் வகைகள்

எளிய பொறிகள்

எளிய பொறி என்பது ஒரேயொரு இயங்கு உருளையை கொண்ட பொறிகள் அகும்.

கலவை இயந்திரங்கள்

கலவை இயந்திரங்களில் கொதிகலன் வரும் உயர் அழுத்த நீராவி ஒரு உயர் அழுத்த (HP) சிலிண்டர்க்குள் விரிவடைகிறது அதன்பின் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட அடுத்தடுத்த குறைந்த அழுத்த சிலிண்டர்களுக்குள் நுழைகிறது. நீராவி முழு விரிவாக்கம் இப்போது பல சிலிண்டர்கள் முழுவதும் ஏற்படும் குறைந்த விரிவாக்கம் மூலம் குறைந்த வெப்பயிழப்பு ஏற்படுகிறது. இரண்டு இயங்கு உருளைகள் அமைக்கப்பட்டுள்ள முரையில் அவை 3 வகைப்படும், அவை

குறுக்கு கலவைகள் - சிலிண்டர்கள் அருகருகே உள்ளன.
இணைந்து கூட்டு - சிலிண்டர்கள் இணைந்து ஒரு பொதுவான தண்டை இயக்கும்.
கோண கலவைகள் - சிலிண்டர்கள் ஒரு V வடிவத்தில் (வழக்கமாக 90° கோணத்தில்) இனைக்கப்பட்டுள்ளது.

பாதுகாப்பு

நீராவிப் பொறிகளில் கொதிகலன்களும் பிற உறுப்புகளும் அமைந்துள்ளன. இவை அனைதுமே அழுத்தக் கலன்களாகும். இவற்றில் பேரளவு பொதிவு ஆற்றல் உள்ளது. கொதிகல வெடிப்புகளில் நீராவி வெளியேறுகிறது. இந்நீராவி வெளியேற்றம் பல உயிர்களைக் கொல்லும் வாய்ப்பு உள்ளது. பல நாடுகளில் பல்வேறு செந்தரங்கள் நிலவினாலும், கருக்கன சட்டநடைமுறைகளும் ஓர்வு, பயிற்சிமுறைகளும் செய்தல், இயக்கல் சார்ந்த அக்கறையும் காப்புறுதிக்கான சான்றளிப்பும் மிகவும் கட்டயமானதாகும்.

பிழைத்தல் முறைமைகளில் பின்வருவன அடங்கும்:

கொதிகலனின் உயரழுத்தமூட்டம்
கொதிகலனில் போதுமான நீரில்லாமல் மிகைச் சூடேற்றமும் கலப்பொய்த்த்ல்களும் நேரல்
படிவும் காறையும் கூடி களச் சூடேற்றம் உருவாதல்
கட்டுமான, பேணுதல் குறைபாடுகளால் அழுத்தக் கல உறுப்புகள் பொய்த்தல்.
குழாய்கள், கொதிகலனில் இருந்து நீராவி வெளியேறல்

நீராவிப் பொறியின் கொதிகலனில் நீராவி அழுத்தம் உயராமல் காக்க இருவகை தனித்த இயங்கமைவுகள் உள்ளன; ஒன்றைப் பயனாளர் மாற்றலாம். இரண்டாவது பழுதுக் காப்புள்ள பாதுகாப்புக் கவாடங்கள் ஆகும். இவை கொதிகலத்தின் மேலுள்ல நெம்பை உயழுத்த்த்தின்போது திறந்து நீராவியை காப்பாக வெளியேற்றி அழுத்தம் கூடாமல் கவனித்துக் கொள்ளும். நெம்பின் ஒருமுனையில் விற்சுருள் அல்லது சமனெடை அமைந்து நீராவி அழுத்தத்துக்கு எதிராகக் கட்டுபடுத்தும். பழைய கவாடங்கள் ஓட்டுநரால் இயக்கப்பட்டன. இந்நடைமுறை பல ஏதங்களை விளைவித்ததோடு ஆற்றலையும் தேவையில்லாமல் வீணாக்கின. அன்மைக்கால மாற்றக்கூடிய விற்சுருள் அமைந்த கவாடங்கள் இயக்குவோர் தொடாதபடி பூட்டப்பட்டுள்ளன. இது கணிசமான காப்புடையதாக உள்ளது. ^{[சான்று தேவை]}

கொதிகல அடுப்பு முகட்டின்உச்சியில் உருகத்தகும் முளைத்தலைப்பு முனைகள் அமைந்திருக்கும். இவை கொதிகல நீர்மட்டம் குறைந்து அடுப்பின் முகட்டு வெப்பநிலை உயரும்போது தலைப்புமுனைகள் உருகி நீராவியை வெளியேற்றும். இது ஒட்டுநருக்கும் எச்சரிக்கையூட்டும். அப்போது அவர்கள் தீயை கட்டுபடுத்தலாம். இந்த நீராவி தப்பிப்பு தீயை மட்டுபடுத்துவதில் விளைவேதும் தருவதில்லை. முளைகள் மிகவும் சிறியவை. எனவே நீராவி வெளியேற்றமும் நீராவி அழுத்தத்தைக் கணிசமாகக் குறைக்காது.அவை பெரிதாக அமைந்தால் அதனால் பொறி இயக்குவோருக்குத் தீங்கு விளைவிக்கும்.^{[சான்று தேவை]}

நீராவிச் சுழற்சி

இரேங்கைன் சுழற்சியில் பயன்படுத்தப்படும் 4 முதன்மை உறுப்புகள் இந்த பாய்வு வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன. 1. நீரேற்றும் எக்கி, 2. கொதிகலன், 3. சுழலி, 4. செறிகலன்;இங்கு Q=வெப்பம்; W=வேலை. வெப்ப ஆற்றலின் பெரும்பகுதி வீணாகிறது

இரேங்கைன் சுழற்சி நீராவிப் பொறியின் வெப்ப இயங்கியல் நிகழ்வின் அடிப்படையும் உயிர்நாடியும் ஆகும். இது உறுப்புகளின் ஏற்பாட்டைக் குறிக்கிறது. இது நீரின் நிலைமாற்றத்தைப் (கொதிநீர் நீராவியைத் தர, வெளியேற்ற நீராவியின் செறிவு நீரைத் தருகிறது.) பயன்படுத்தி நடைமுறை வெப்ப /ஆற்றல் மாற்ற முறையை உருவாக்குகிறது. இதில் மூடிய ஆற்ரல் கண்ணிக்கு வெளியில் இருந்து வேப்பம் தரப்படுகிறது. இதில் ஒருபகுதி ஆற்ரல் வேலையாக மாறுகிறது. வீணாகும் எஞ்சிய பகுதி ஆற்றல் செறிகலனில் இருந்து வெளியேற்றப்படுகிறது. அனைத்து நீராவி ஆற்றல் ஆக்கப் பயன்பாடுகளிலும் இரேங்கைன் சுழற்சி தான் பயன்படுகிறது. உலகில் உள்ள ஆற்றல் பயன்பாட்டில் 1990 களில், இரேங்கைன் சுழற்சிவழியாக 90% ஆற்றல் அனைது மின் நிலையங்களிலும் பெறப்படுகிறது. இவற்றில் அனைத்து சூரிய வெப்ப மின்சாரமும் உயிரிப்பொருண்மை ஆற்றலும் நிலக்கரி அனல்மின் நிலையங்களும் அணுக்கரு மின் நிலையங்களும் அடங்கும். இச்சுழற்சி சுகாட்டிய பலதுறை அறிஞராகிய வில்லியம் ஜான் மக்குவோர்ன் இரேங்கைனால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

திறமை

பொறிதரும் எந்திர வேலையை பொறிக்குத் தரும் வெப்ப ஆற்றலால் வகுத்து நீராவிப் பொறியின் திறமையைப் பெறலாம்.

மேலும் படிக்க

Steam-its generation and use. Babcock & Wilcox. An engineering handbook widely used by those involved with various types of boilers. Contains numerous illustrations, graphs and useful formulas. Contains a history of the steam engine.
Thurston, Robert Henry (1878). A History of the Growth of the Steam-engine. The International Scientific Series. New York: D. Appleton and Company. இணையக் கணினி நூலக மைய எண் 16507415.