مولد غاز
مولد الغاز هو جهاز لانتاج الغاز، يُمكن استخدامه لتشغيل تربينة أو توليد غاز من مصدر صلب أو سائل عندما يكون تخزين الغاز مضغوطاً غير مرغوب فيه أو غير عملي.
يشير مصطلح «مولد الغاز» إلى جهاز يستخدم وقود الصواريخ لتوليد كميات كبيرة من الغاز. يُستخدم هذا الغاز عادة لتشغيل التربينة بدلاً من توفيرقوة دفع كما في محركات الصواريخ.
تُستخدم مولدات الغاز من هذا النوع لتشغيل المضخات التوربينية في محركات الصواريخ، وتُستخدم بواسطة بعض وحدات الطاقة المساعدة لتشغيل المولدات الكهربائية والمضخات الهيدروليكية.
تشمل أنواع أخرى من مولدات الغاز تلك المستخدمة في الوسادة الهوائية للسيارات، والتي صُممت لانتاج كمية محدودة من غاز خامل سريعاً بالإضافة إلى مولد الأكسجين الكيميائي، الذي يوفر أكسجين بمعدل ثابت للتنفس على فترة طويلة.
استُخدمت مولدات الغاز المحمولة التي تحول الفحم إلىغاز المولدات خلال الحرب العالمية الثانية لتشغيل العربات، وذلك كوسيلة لتخفيف النقص في البنزين المتاح.
التطبيقات الشائعة
[عدل]كمصدر للطاقة
[عدل]استخدم صاروخ V-2 ماء أكسجين متحلل بواسطة تحفيز محلول بيرمنجنات الصوديوم كمولد غاز. استُخدم هذا لتشغيل مضخة توربينية لضغط وقود الصاروخ الأساسي الأكسجين السائل والإيثانول.[1] حُرق بعضاً من الوقود الأساسي في ساتورن 5 إف-1[2][3] والمحرك الأساسي للمكوك الفضائي[4] لتشغيل المضخة التوربينية. استخدم مولد الغاز في هذه التصاميم خليط وقود غني جداً بالوقود للحفاظ على درجة حرارة اللهب منخفضة نسبياً.
استخدمت كل منوحدة الطاقة المساعدة للمكوك الفضائي [5]، ووحدة طاقة الطوارئ لطائرة إف-16 الهيدرازين كوقود.[6][7] يقوم الغاز بتشغيل التربينة، التي بدورها تُشغل المضخات الهيدروليكية. تُشغل أيضاً وحدة طاقة الطوارئ المولد الكهربائي في طائرة إف-16.
استُخدمت أيضاً مولدات الغاز لتشغيل الطوربيدات، على سبيل المثال طوربيد الأسطول الأمريكي طوربيد مارك 16 الذي شُغل بماء الأكسجين.[8]
يتحلل محلول مركز من فوق أكسيد الهيدروجين (ماء الأكسجين) يُعرف باسم بروكسيد سريع التطاير، لانتاج أكسجين وبخار ماء طبقاً للمعادلة الكيميائية التالية:
2H2O2 → 2 H2O + O2
يتحلل الهيدرازين إلى نيتروجين وهيدروجين. يكون التفاعلطارد للحرارة بشدة، وينتج حجم كبير من الغاز الساخن من حجم صغير من السائل، وتعبر المعادلات التالية عن التفاعل:
- 3N2H4 → 4 NH3 + N2
- N2H4 → N2 + 2 H2
- 4NH3 + N2H4 → 3 N2 + 8 H2
يُمكن أن تُستخدم العديد من مكونات وقود الصواريخ الصلب كمولدات غاز.[9]
النفخ وإخماد الحريق
[عدل]تستخدم العديد من وسائد هواء السيارات أزيد الصوديوم للنفخ (اعتباراً من عام 2003).[10] ينتج غاز النيتروجين من تحلل محفزات شحنة صغيرة من مصدر ناري، يقوم بنفخ الوسادة الهوائية في حوالي 30 ملي ثانية. قد تحتويالوسادة الهوائية التقليدية فيالولايات المتحدة حوالي 130 جرام من أزيد الصوديوم.[11]
تُستخدم مولدات غاز مماثلة لإخماد الحريق.[12]
يتحلل أزيد الصوديوم في تفاعل طارد للحرارة إلىالصوديوم والنيتروجين طبقاً للمعادلة التالية:
2NaN3 -> 2 Na + 3 N2
يكون الصوديوم الناتج خطيراً، لذلك تُضاف مواد أخرى مثل نترات البوتاسيوم والسليكا لتحويله إلى زجاج السليكات (الزجاج المائي).
توليد الأكسجين
[عدل]يوفر مولد الأكسجين الكيميائي أكسجين للتنفس بمعدل ثابت على فترة طويلة. تُستخدم كلورات وفوق كلورات الصوديوم والبوتاسيوم والليثيوم.
توليد غاز الوقود
[عدل]قد يُستخدم جهاز يحولالفحم أو أي مادة كربونية إلى غاز المولدات، كمصدر لوقود الغاز للاستخدام الصناعي. استُخدمت أنواع محمولة من هذا النوع من مولدات الغاز خلال الحرب العالمية الثانية لتشغيل العربات، كوسيلة لتخفيف النقص فيالبنزين المتاح.[13]
انظر أيضا
[عدل]المراجع
[عدل]- ^ Staff of the Select Committee on Astronautics and Space Exploration (2004) [1st pub. 1959]. "Propellants". Space Handbook: Astronautics and Its Applications (Report) (hypertext conversion ed.). Retrieved 2016-09-23. نسخة محفوظة 25 ديسمبر 2017 على موقع واي باك مشين.
- ^ Sutton, George P. (1992). Rocket Propulsion Elements (6th ed.). Wiley. pp. 212–213. ISBN 0-471-52938-9.
- ^ "F-1 Engine Fact Sheet" (PDF). NASA. Archived from the original (PDF) on 2016-04-13.
- ^ "Main Propulsion System (MPS)" (PDF). Shuttle Press Kit.com. Boeing, NASA & United Space Alliance. October 6, 1998. Archived from the original (PDF) on 2012-02-04. Retrieved December 7, 201
- ^ "Auxiliary Power Units". Human Space Flight - The Shuttle. Retrieved 2016-09-26. نسخة محفوظة 18 يناير 2017 على موقع واي باك مشين.
- ^ Suggs؛ Luskus؛ Kilian؛ Mokry (1979). Exhaust Gas Composition of the F-16 Emergency Power Unit (Report). USAF school of aerospace medicine. SAM-TR-79. مؤرشف من الأصل في 2011-07-17.
- ^ "F-16 chemical leak sends 6 airmen to hospital". Air Force Times. Associated press. 26 أغسطس 2016. اطلع عليه بتاريخ 2016-09-23.
- ^ Jolie, E.W. (1978). A Brief History of U.S. Navy Torpedo Development (Report). Naval Underwater Systems Center, Newport. p. 83 – via Maritime.Org. نسخة محفوظة 12 مارس 2017 على موقع واي باك مشين.
- ^ Sutton 1992, pp. 441–443
- ^ Betterton, Eric A. (2003). "Environmental Fate of Sodium Azide Derived from Automobile Airbags (Abstract)". Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 33 (4): 423–458. doi:10.1080/10643380390245002 نسخة محفوظة 17 ديسمبر 2019 على موقع واي باك مشين.
- ^ "How do air bags work?". Scientific American. Retrieved 2016-09-22. نسخة محفوظة 11 أكتوبر 2016 على موقع واي باك مشين.
- ^ Yang, Jiann C.; Grosshandler, William L. (28 June 1995). Solid Propellant Gas Generators: An Overview and Their Application to Fire Suppression (Report). NIST. NISTIR 5766. نسخة محفوظة 01 أكتوبر 2016 على موقع واي باك مشين.
- ^ Lord Barnby (1941-07-16). "PRODUCER GAS FOR TRANSPORT. (Hansard, 16 July 1941)". Hansard.millbanksystems.com. Retrieved 2014-05-26. نسخة محفوظة 26 ديسمبر 2012 على موقع واي باك مشين.
