ملخصات الأبحاث

ضخ معدن سائل عند درجات حرارة مرتفعة

.C.Amy et al
  • Published online:

تُعَدّ الحرارة شيئًا أساسيًّا لتوليد الطاقة، وللعديد من العمليات الصناعية، وتكون في أكثر صورها إفادة عندما تصل إلى درجات مرتفعة، إذ يمكن تحويلها بشكل أكثر فعالية إلى أنواع أخرى من الطاقة. ومع ذلك.. فإن عمليات نقل الحرارة وتخزينها، وتحويلها بفعالية عند درجات حرارة قصوى (أكثر من حوالي 1,300 كلفن) ليست بالأمور العملية لاستخدامها في العديد من التطبيقات. إنّ المعادن السائلة يمكنها أن تكون وسطًا فعالًا لنقل الحرارة عندما تصل إلى درجات مرتفعة، بيد أن تآكل البِنى التحتية المعدنية يعوق عملية ضخها. ومؤخرًا، وَصَف باحثون مضخة ميكانيكية من مادة السيراميك، يمكن استخدامها للتدوير المستمر للقصدير السائل عند درجات حرارة تبلغ حوالي 1,473-1,673 كلفنًا. وقد أصبح نهج ضخ المعدن السائل هذا ممكنًا، من خلال استخدام مادة السيراميك لصنع المكونات الميكانيكية، وتلك التي تُستخدم لإحكام الغلق، لكنْ نتيجة للطبيعة الهشة لمادة السيراميك، فإن استخدامها يتطلب قَدْرًا كبيرًا من الحرص في أثناء هندستها. ويمكِّن هذا الطرح مِن نقل الحرارة بفعالية باستخدام سائل عند درجات حرارة لم يكن من الممكن الوصول إليها في السابق، ويمكن استخدامه لتخزين الحرارة، ونقلها، ولإنتاج الطاقة الكهربائية، وللمعالجة الكيميائية، أو معالجة المواد.

الشكل 1 | نموذج المضخة. خزّان من الجرافيت يسبق المضخة (على اليسار). تضغط التروس على السائل، مسبِّبة تدفقه عبر أنابيب الجرافيت، حيث يعود مجددًا إلى الخزان. تُظْهِر الصورة أسفل اليسار تدفق القصدير عند درجة حرارة 1,673 كلفنًا. وتم عرض نموذج لتروس المضخة على الجانب الأيمن، تظهر اتجاه الدوران، مع رسم يبين كيفية تغيُّر الحجم بالقرب من المنفذ مع الدوران. الانقطاعان هما الانتقالات التي يكتسب فيها الحجم الظاهر باللون البرتقالي (VG)، ثم يُفقد (VL). يمثل مَيْل الحجم في مقابل الزاوية أو الزمن معدل التدفق الحجمي النظري لسائل غير قابل للانضغاط.

الشكل 1 | نموذج المضخة. خزّان من الجرافيت يسبق المضخة (على اليسار). تضغط التروس على السائل، مسبِّبة تدفقه عبر أنابيب الجرافيت، حيث يعود مجددًا إلى الخزان. تُظْهِر الصورة أسفل اليسار تدفق القصدير عند درجة حرارة 1,673 كلفنًا. وتم عرض نموذج لتروس المضخة على الجانب الأيمن، تظهر اتجاه الدوران، مع رسم يبين كيفية تغيُّر الحجم بالقرب من المنفذ مع الدوران. الانقطاعان هما الانتقالات التي يكتسب فيها الحجم الظاهر باللون البرتقالي (VG)، ثم يُفقد (VL). يمثل مَيْل الحجم في مقابل الزاوية أو الزمن معدل التدفق الحجمي النظري لسائل غير قابل للانضغاط.  

كبر الصورة