8.1.4 מנוע קיטור (דגם מסחרי לעומת דגם ביתי)

ציוד להדגמה: מערכות הדגמה מסחריות מוכנות.

מכניסים קצת מים לתוך גליל המתכת. מחממים את המים, ליצירת קיטור, באמצעות הדלקת אתנול, או דלק מוצק, בהתאם למודל.

המערכת נראית בתמונות הבאות:

מערכות הדגמה מסחריות מוכנות מערכות הדגמה מסחריות מוכנות

כדי להמחיש את הפיכת האנרגיה הקינטית של סיבוב מנוע הקיטור לחשמל, אפשר לחבר את המנוע להפעלת גנרטור, את המתח שיוצר הגנרטור ניתן למדוד באמצעות מד מתח.

קיימים גם דגמי מנועים מיוחדים להדגמה, ומתוכם ניתן לציין את מנוע סטירלינג המופיע בתמונות הבאות:

מנוע סטירלינג מנוע סטירלינג

ציוד לבנייה על ידי תלמידים: קופסת פח, צינורות, בדיל הלחמה עם מלחם, מספרי פח, ניירות דבק, קיסם עץ (שפוד).

את עקרון פעולתו של מנוע קיטור, ניתן להדגים באמצעים פשוטים:

במערכת המתוארת בצילומים הבאים, מחוממים מים בתוך קופסת פח סגורה. בקצה הקופסה הולחם צינור ממנו יוצא צינור דק יותר, וצינור דק יותר בסוף (כדי ליצור לחץ חזק של הקיטור הנפלט מהמערכת). מעל הקצה היציאה של הצינור העליון מונח גלגל עם כנפיים, המסתובב על צירו כתוצאה מדחיפת הכנפיים על ידי הקיטור הנפלט.

את המים בפחית מחממים באמצעות מיכל גז קטן (גזיה).

גם מפתח הדגם (אלי ניסים) מופיע בתמונה.

דגם למנוע קיטורמפתח הדגם אלי ניסיםדגם למנוע קיטור

להלן מתכון הכנה לבניית מתקן פשוט, הפועל בדומה למתקן המסחרי (המתקן תוכנן ונבנה על ידי יוסף סוסנובסקי ומוטי מושינסקי, ממכון דוידסון לחינוך מדעי):

תחילה יש להכין את כלי העבודה המתוארים בתמונה:

כלי העבודה לבניית מתקן פשוט

  • פטיש.
  • פותחן קופסאות.
  • מספרי פח.
  • טוש פרמננט.
  • פלייר.
  • מסמר.

במקביל, יש להכין את חומרי הגלם, שהם:

  • קופסת פח ריקה (קופסת שימורים).
  • קופסת נס קפה, עם מכסה.
  • שפוד עץ.
  • דבק אפוקסי לטמפרטורה גבוהה.
  • 2 שייבות (טבעות מתכת קטנות). חוט ברזל לקיבוע השייבות במקומן, על השפוד.
  • מתקן חימום מים (גזייה למחנאות).

כל חומרי הגלם, ביחד עם המוצר הסופי, נראים בתמונה:

שלבי הבנייה:

  1. מורידים את המכסה של קופסת השימורים (ראה תמונה).  קופסת שימורים חתוכה
  2. מסמנים על המכסה את הכנפיים ותוקעים מסמר במרכז (ראה תמונה).  מכסה קופסת השימורים עט, מספריים ומכסה קופסת שימורים
  3. חותכים את הכנפיים בהתאם לקווים, ומכופפים בהתאם לתמונה: מכסה קופסת השימורים החתוך
  4. חותכים את קופסת השימורים עצמה, בהתאם לנראה בתמונות: קופסת השימורים החתוכה קופסת השימורים החתוכה
  5. באמצעות פטיש ומסמר, יוצרים 2 חורים משני צידי קופסת הפח החתוכה, בתוכם יונח השפוד שישמש כציר סיבוב לכנפיים, בהתאם לתמונה: פטיש וקופסת שימורים
  6. מכינים את ציר הסיבוב, כך שמקבעים את 2 השייבות עליו באמצעות חוטי ברזל, כפי שרואים בתמונה: חוטי הברזל על שיפוד
  7. את הכנפיים, הנראות בתמונה, הכנפיים, מקבעים על השפוד מעץ, כפי שרואים בתמונה: קופסת השימורים עם השיפוד
  8. מחברים צינור נחושת לתוך חור בפחית הסגורה, באמצעות דבק אפוקסי, עמיד לטמפרטורות גבוהות, כפי שנראה בתמונה: צנצנת קפה
  9. את התוצר הסופי, ניתן לראות בתמונה: התוצר הסופי
  10. ממלאים מעט מים בקופסת הקפה, שמים על מתקן החימום, ומחכים לראות כיצד הכנפיים מסתובבות. סרטון המתאר את המערכת בפעולה, ניתן לראות כאן.

ניתן לשאול שאלות חקר רבות על המתקן:

  • איך משפיעה כמות המים בכלי הסגור על קצב הסיבוב?
  • איך משפיע קצב החימום על קצב סיבוב הכנפיים?

 

לעמוד הקודם לחץ כאן לעמוד הבא לחץ כאן