أنبوب التسخين

انبوب تسخين

Heat pipe - Caloduc

أنبوب التسخين

محمد زهير مسالخي

مبدأ العمل

التطبيقات

أنبوب التسخين heating tube هو أنبوب مصنوع من المعدن أو البلاستيك يجري فيه سائل أو غاز درجة حرارته أعلى من الوسط المحيط به بهدف نقل الحرارة من الأنبوب إلى الوسط المحيط، وتُطلق هذه التسمية أيضاً على أنابيب أجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية.

مبدأ العمل

تنتقل الحرارة من السائل الذي يجري في الأنبوب إلى مادة الأنبوب نفسه أو بالعكس عن طريق خاصية النقل الحراري بالحمل القسري، ومن ثمَّ من مادة الأنبوب إلى الوسط المحيط عن طريق خاصية النقل الحراري بالتوصيل، أو بالحمل (طبيعي أو قسري)، أو بالإشعاع وذلك بحسب طبيعة هذا الوسط (صلب أو مائع) أو الخلاء.

تتعلق شدة التيار الحراري المنتقل من السائل إلى جدار الأنبوب بعاملين اثنين هما فرق درجة الحرارة بينهما ومعامل يرتبط بطبيعة السائل، وسرعة جريانه، وخشونة سطح الأنبوب (الداخلي، أو الخارجي).

تُحسب شدة التيار الحراري وفق المعادلة التالية.

حيث:

Q شدة التيار الحراري لواحدة السطوح.

h معامل الانتقال الحراري بين السائل وجدار الأنبوب، ويتعلق بطبيعة السائل وخشونة سطح الأنبوب وسرعة جريان السائل.

1T درجة الحرارة الأعلى (السائل أو الوسط المحيط، لأن التيار الحراري يتجه من الوسط ذي درجة الحرارة الأعلى إلى الوسط ذي درجة الحرارة الأدنى).

و 2T درجة الحرارة الأخفض (السائل أو الوسط المحيط).

التطبيقات

يُستخدم أنبوب التسخين في عددٍ من المجالات ومنها التدفئة المنزلية والصناعية، وفي المبادلات الحرارية، وفي الصناعة، وفي أجهزة الطاقة الشمسية.

1 - التدفئة المنزلية

• التدفئة بالمشعّات: يُستخدم أنبوب التسخين في منظومة التدفئة المنزلية، حيث يُصنَّع الأنبوب من المعدن بأشكال عديدة توضع في الغرف والحمامات فتُطلق الحرارة عندما يمرّ فيها الماء الساخن الآتي من المرجل (الشكل-1).

الشكل (1): استخدام أنبوب التسخين في التدفئة المنزلية: (أ) الحمامات، (ب) غرف المعيشة

• التدفئة الأرضية: توضع مجموعة من الأنابيب البلاستيكية تحت أرضية المنزل في أثناء البناء، وعندما يمر الماء الساخن فيها تنتقل الحرارة إلى أرض الغرفة، وتتميز هذه الطريقة بجدواها الاقتصادية (الشكل 2).

الشكل (2): التدفئة الأرضية

2- التدفئة الصناعية: تُركّب مروحة خلف هيكل أنبوب التسخين المتعرِّج فتقوم بدفع الهواء عبر هيكل الأنبوب الأمر الذي يتسبب في رفع درجة حرارة الهواء (الشكل 3- أ).

- المبادلات الحرارية: تتكوَّن المبادلات الحرارية من مجموعة من الأنابيب المغموسة ضمن سائل، ويكون هدفها نقل الحرارة من السائل الجاري ضمن الأنابيب إلى السائل المحيط بها وتسمى مجموعة الأنابيب هذه أنابيب الحرارة، (الشكل 3- ب).

الشكل (3) استخدام أنبوب التسخين في (أ) التدفئة الصناعية، و(ب) المبادل الحراري

3- في الصناعة: يُستخدم أنبوب التسخين في بعض الصناعات التي تتطلب تسخين المنتج في إحدى مراحله، إذ يوضع أنبوب التسخين ضمن الوعاء الذي يحوي السائل أو الغاز المراد تسخينه ويُمرَّر الماء الساخن أو البخار ضمن الأنبوب لهذا الغرض.

4- في أجهزة الطاقة الشمسية: يعتمد استخدام الطاقة الشمسية في تسخين السوائل على تعريض أنبوب أو مجموعة من الأنابيب - تسمى «لواقط» - إلى الإشعاع الشمسي، بحيث يتعامد محور الأنبوب مع مسار الأشعة الشمسية. فتُسخِّن الأشعةُ الأنبوبَ فيسخن السائل بداخله، ويُستخدم هذا السائل لنقل الحرارة عبر مبادل حراري إلى مياه الاستحمام أو الاستخدام المنزلي. وثمة نوعان من هذه اللواقط،

يوضِّح الشكل (4- أ) رسماً تخطيطياً للنوع التقليدي، وهو أنبوب واحد متعرِّج مثبَّت على لوح مطلي بمادة سوداء خاصة لرفع مردود عملية امتصاص الإشعاع الشمسي. وثمة نوع جديد مفرَّغ من الهواء، وهو يتألف من مجموعة من الأنابيب الزجاجية المفرَّغة من الهواء والمعبأة بسائل خاص يتبخر عندما يمتص الحرارة من الشمس وينقلها إلى سائل آخر على تماس مع الأنبوب، ويبيّن الشكل (4- ب) رسماً تخطيطياً لمبدأ عمل هذا النوع من اللواقط.

الشكل (4- أ): أنبوب التسخين في اللاقط الشمسي التقليدي - الشكل (4- ب): أنبوب التسخين في اللاقط الشمسي المفرَّغ من الهواء

 أما المظهر الفعلي لهذه اللواقط فيمثله الشكلان (5- أ) و (5- ب).

الشكل (5- أ): مظهر اللاقط الشمسي التقليدي الشكل (5- ب): مظهر اللاقط الشمسي المفرَّغ من الهواء

التصنيف : التقانات الصناعية

النوع : التقانات الصناعية

المجلد: المجلد الثالث

رقم الصفحة ضمن المجلد : 0

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية