آلات عنفية

الآلات العنفية أو التُربينية وَهوَ مصطلح يستخدم في الهندسة الميكانيكية ليصف الآلات التي يحدث فيها انتقال للطاقة بين المائع و عمود دوران الآلة، و تشمل كل من التربين والضواغط. حيث تنتقل الطاقة من المائع إلى عمود الدوران في التربينات بينما تنتقل من عمود الدوران إلى المائع في حالة الضواغط .تتكون الآلة العنفية عمومًا من عضو ثابت  و آخر متحرك  يختلف ترتيبهم حسب وظيفة الآلة و يعرفان معا بالمرحلة العنفية .أغلب الآلات العنفية تحتوي علي أكثر من مرحلة وتعرف بأنها متعددة المراحل، و بعضها تقتصر المرحلة فيه علي العضو الدوار فقط مثل عنفة الرياح. وتعد المضخات الدورانية (مضخات الطرد المركزي) من الآلات العنفية أيضا حيث تعمل طبقا لنفس مبدأ الضاغط حيث تنتقل الطاقة من عمود الدوران إلى المائع و لكن المائع هنا يكون سائل علي عكس الضاغط يكون غاز.

و يستند مبدأ عمل هذه الآلات إلى قانون نيوتن الثاني للحركة ومضخة أويلر ومعادلة العنفة للموائع القابلة للانضغاط.

 تعريف الآلة العنفية 
تعرف الآلة العنفية أنها "أي آلة تستخرج الطاقة من مائع مستمر السريان أو تزوده بالطاقة"و تعتبر الآلة العنفية آلة قدرة  حيث ترفع طاقة المائع عن طريق تحويل طاقة الحركة للعضو الدوار إلى طاقة سريان للمائع أو العكس. و من أمثلة الآلات العنفية المضخات و التربينات و الضواغط.

 التصنيف 
يمكن تصنيف الآلات العنفية تبعا لعدة عناصر كالتالي:
 اتجاه سريان الطاقة 
 انتقال الطاقة من المائع إلى عمود الدوران، و يظهر هذا في التربينات بأنواعها و تعرف أنها ألات مولدة للطاقة.
 انتقال الطاقة من عمود الدوران إلى المائع، و يظهر هذا في الضواغط و المضخات، و تعرف أنها ألات ممتصة للطاقة.

 اتجاه سريان المائع 
 موازي لمحور عمود الدوران، و يسمي في هذه الحالة سريان محوري . تهمل سرعة المائع في الاتجاه القطري للأله، و حيث أنه لا يكون هناك تغير في اتجاه سريان المائع (موازي لمحور الآلة) تستخدم عدة مراحل عنفية محورية لزيادة القدرة الناتجة. و من أمثلة هذا النوع عنفة كابلن.
تصغير|مركز|رسم توضيحي لمركبات السرعة في الآلات العنفية ذات السريان المحوري للمائع
تعبر الرموز في الرسم التوضيحي عن:
 U:سرعة الريش.
 f:سرعة السريان
 V:السرعة المطلقة
 Vr:السرعة النسبية للمائع.
 Vw:السرعة المماسية.
 α: زاوية سريان المائع بالنسبة للريش.
 β: زاوية الريشة نفسها.

2.عمودي علي محور عمود الدوران، و يسمي في هذه الحالة سريان قطري، حيث يكون في اتجاه نصف القطر للآلة . وتعرف الآلات العنفية هنا بأنها ألات عنفية ذات سريان قطري  و تتكون من مرحلة واحدة حيث يكون اتجاه سريان المائع متغير باستمرار فلا يمكن أن تكون الآلة هنا متعددة المراحل. و من أمثلة ذلك مضخات الطرد المركزي.
تصغير|مركز|رسم توضيحي لمركبات السرعة في الآلات العنفية ذات السريان القطري للمائع

3.عمودي علي محور عمود الدوران في جزء من ريشة الآلة و موازي له في الجزء الآخر، و يسمي في هذه الحالة سريان مختلط_حيث يجمع بين المحوري و القطري_ . ومن أمثلة ذلك عنفة فرنسيس

 الانضغاطية 
و يشير تصنيف الانضغاطية  إلى قابلية مائع التشغيل في الآلة للانضغاط أم لا. و تعتبر السوائل موائع غير قابلة للانضغاط بينما الغازات موائع قابلة للانضغاط.
و بشكل عام يعتبر المائع _سواء سائل أو غاز_ غير قابل للانضغاط عندما يكون رقم ماخ له أقل من 0.3
من الآلات العنفية التي تتعامل مع موائع غير انضغاطية العنفات المائية و المضخات، و من الآلات العنفية التي تتعامل مع موائع انضغاطية ضاغط الغاز وتربينات الرياح.

 إجراء التمدد 
وفي إجراء التمدد  تُصنف الآلة العنفية تبعا لدرجة رد الفعل  و يرمز لها R, حيث:
 عندما R=0 تعرف الآلة العنفية أنها نبضية، و معني هذا أن كل إجراء التمدد حدث في العضو الثابت  للآلة فقط، أي أن فقد الضغط حدث في الجزء الثابت بينما لم يحدث أي تمدد في العضو الدوار , و مثال علي ذلك التربينات النبضية  مثل تربينة بلتون .
تصغير|مركز|مرحلة عنفة نبضية, مكونة من عضو ثابت  لزيادة طاقة الحركة للمائع و عضو متحرك  للإستفادة من طاقة الحركة
 عندما R=1 تعرف الآلة العنفية أنها آلة ذات رد فعل، أي أن كل إجراء التمدد حدث في العضو الدوار للآلة فقط بينما لم يحدث أي تمدد في العضو الثابت , و مثال علي ذلك تربينات رد الفعل  مثل تربينة فرانسيس.
مركز|إطار|مرحلة آلة عنفية ذات رد فعل
 عندما R=0.5 يتم نصف إجراء التمدد في العضو الدوار و النصف الآخر في العضو الثابت، و تعرف الآلة هنا أنها مختلطة من حيث درجة رد الفعل.

 بغلاف أم بدون غلاف 
بعض الآلات العنفية يكون لها غلاف خارجي  يحيط بها مثل التربينات الغازية و البعض الآخر لا يكون له غلاف يحيط به مثل تربينات الرياح.

 نسب لا بُعدية لوصف الآلات العنفية 
تستخدم بعض النسب اللابُعدية  لتسهيل وصف الآلات العنفية و التعامل معها خصوصا التصميم، و من هذه النسب
 معامل التدفق  و يرمز له Ψ
 معامل الضغط  و يرمز له Φ
Forsthoffer's Rotating Equipment Handbooks, Vol. 1Forsthoffer's Rotating Equipment Handbooks, Vol. 2Forsthoffer's Rotating Equipment Handbooks, Vol. 3Forsthoffer's Rotating Equipment Handbooks,Vol 4Fluid_Mechanics__Thermodynamics_of Turbomachines, S.L.DixonLogan, Earl. "Handbook of turbomachinery". 1995. Marcel Deckker.Vandad Talimi (Original author unknown). "Mechanical Equipment and Systems". 2013. Memorial University of Newfoundland.Baskharone, E. A. "Principles of Turbomachinery in Air-Breathing Engines". 2006. Cambridge University Press. 580 pages.Rajadurai, J. S. "Thermodynamics and thermal engineering". 2003. New Age International. ISBN 81-224-1493-1
 انظر أيضا 
 عجلات ترجو.
 نسبة الضغط الكلي.
 نسبة الإلتفافية.
 معامل الإنزلاق.
 مضخة ذات تروس
 فوهة
 توربين سينجر
 توربين تسلا
 مضخة عنفية

 المراجع 

*
تصنيف:تحويلات
تصنيف:تقنيات الغازات
تصنيف:طاقة
تصنيف:هندسة الميكانيك