آفاق علمية
اعداد المهندس أمجد قاسم
كيف تعمل السخانات الشمسية

تعتبر دورة الماء وتسخينه في السخانات الشمسية التقليدية ، أحد أهم تطبيقات الديناميكا الحرارية وانتقال الحرارة ، والتي تمثل المبدأ العام لعمل تلك السخانات المنتشرة على أسطح منازلنا .

تاليا المبدأ العام لهذه التقنية البسيطة والفعالة في استثمار الطاقة الشمسية في حياتنا اليومية .

Heat pipes might seem like a new concept, but you are probably using them everyday and don't even know it. Laptop computers often using small heat pipes to conduct heat away from the CPU, and air-conditioning system commonly use heat pipes for heat conduction.

The principle behind heat pipe's operation is actually very simple.

 

Structure and Principle

The heat pipe is hollow with the space inside evacuated, much the same as the solar tube. In this case insulation is not the goal, but rather to alter the state of the liquid inside. Inside the heat pipe is a small quantity of purified water and some special additives. At sea level water boils at 100oC (212oF), but if you climb to the top of a mountain the boiling temperature will be less that 100oC (212oF). This is due to the difference in air pressure.

Based on this principle of water boiling at a lower temperature with decreased air pressure, by evacuating the heat pipe, we can achieve the same result. The heat pipes used in AP solar collectors have a boiling point of only 30oC (86oF). So when the heat pipe is heated above 30oC (86oF) the water vaporizes. This va pour rapidly rises to the top of the heat pipe transferring heat. As the heat is lost at the condenser (top), the va pour condenses to form a liquid (water) and returns to the bottom of the heat pipe to once again repeat the process.

At room temperature the water forms a small ball, much like mercury does when poured out on a flat surface at room temperature. When the heat pipe is shaken, the ball of water can be heard rattling inside. Although it is just water, it sounds like a piece of metal rattling inside.

This explanation makes heat pipes sound very simple. A hollow copper pipe with a little bit of water inside, and the air sucked out! Correct, but in order to achieve this result more than 20 manufacturing procedures are required and with strict quality control.

Quality Control

Material quality and cleaning is extremely important to the creation of a good quality heat pipe. If there are any impurities inside the heat pipe it will effect the performance. The purity of the copper itself must also be very high, containing only trace amounts of oxygen and other elements. If the copper contains too much oxygen or other elements, they will leach out into the vacuum forming a pocket of air in the top of the heat pipe. This has the effect of moving the heat pipe's hottest point (of the heat condenser end) downward away from the condenser. This is obviously detrimental to performance, hence the need to use only very high purity copper.

Often heat pipes use a wick or capillary system to aid the flow of the liquid, but for the heat pipes used in Apricus solar collectors no such system is required as the interior surface of the copper is extremely smooth, allowing efficient flow of the liquid back to the bottom. Also Apricus heat pipes are not installed horizontally. Heat pipes can be designed to transfer heat horizontally, but the cost is much higher.

The heat pipe used in Apricus solar collectors comprises two copper components, the shaft and the condenser. Prior to evacuation, the condenser is brazed to the shaft. Note that the condenser has a much larger diameter than the shaft, this is to provide a large surface area over which heat transfer to the header can occur. The copper used is oxygen free copper, thus ensuring excellent life span and performance.

Each heat pipe is tested for heat transfer performance and exposed to 250oC (482oF) temperatures prior to being approved for use. For this reason the copper heat pipes are relatively soft. Heat pipes that are very stiff have not been exposed to such stringent quality testing, and may form an air pocket in the top over time, thus greatly reducing heat transfer performance.
 

Freeze Protection

Even though the heat pipe is a vacuum and the boiling point has been reduced to only 25-30oC (86oF), the freezing point is still the same as water at sea level, 0oC (32oF). Because the heat pipe is located within the evacuated glass tube, brief overnight temperatures as low as -20oC (14oF) will not cause the heat pipe to freeze. Plain water heat pipes will be damaged by repeated freezing. The water used in Apricus heat pipes still freezes in cold conditions, but it freezes in a controlled way that does not cause swelling of the copper pipe.

 

For more details


 اقرأ أيضا
  • اختراق سرعة الضوء؟!
  • أمد الحياة أطول عند ذوات الأرداف العريضة
  • ناسا تستأنف استكشاف القمر بحلول 2018
  • العلماء يطورون جهاز لرؤية الأجسام خلف الحواجز
  • وكالة الفضاء الأوروبية تعتزم إرسال روبوت للمريخ
  • الأسبرين لا يشكل خطورة على الحوامل
  • طبق المعادلة الآتية، تحصل على إكسير السعادة!
  • نيزك يقترب من الأرض
  • مايكروسوفت توقف العمل بويندوز 98
  • العيش وحيدا "يضاعف مخاطر الإصابة بأمراض القلب"
  • ستمائة مادة كيمائية في السيجارة الواحدة
  • حريق وانفجار اجهزة محمولة
  • تحذير... برنامج فيروسي يقتحم أجهزة مستخدمي بريد ياهو الإلكتروني
  • هاتف محمول ومشغل موسيقى رقمي بنظارة شمسية من "أوكلي"
  • السبانخ قيمة غذائية عالية.. وعالم من الأسرار
  • دماغ الأطفال الأكثر ذكاء يتطور ببطء
  • البرتقال يحمي الجسم من أمراض القلب والشرايين
  • انتبه..طرقعة الأصابع تسبب خللاً مزمناً في المفاصل
  • الحموضة فى المحيطات تنذر بإبادة الشعب المرجانية
  • نصائح مفيدة للوقاية من أمراض القلب
  • الثوم والتفاح يحميان الجسم من خطر الزرنيخ
  • مخترعات هامة شهدها القرن العشرين
  • الإنترنت عن طريق (الفيش) الكهربائي
  • ابتكارات جديدة للمنزل العصري
  • «البوليميا».. بين الشراهة في الأكل ومحاولة التخلص منه
  • برنامج «ويندوز» لتصميم الروبوتات
  • أبحاث رائدة لتطوير أنسجة توصيل الكهرباء في القلب
  • كيف تتخلصين من بقع العفن بفعالية
  • قشرة الرأس ..كيف تتخلص منها؟!
  • السمك يقي من خطر الإصابة بالنوع الاكثر شيوعا من العمى
  •  


    أضف تعليقا

    اضيف في 29 ابريل, 2008 09:22 م , من قبل sweet3ngel
    من اليونان said:

    مشكور اخوي على الموضوع القيم والمفيد

    خالص تحياتي

    اضيف في 17 يونيو, 2008 02:08 م , من قبل hneen63
    من الكويت said:

    بصراحه موضوع رائع

    ولكن يا ريت كنت مترجم الطرح

    لان هناك مصطلحات لا نفقه لها ,,,,,,

    لك مني خاص الود والاحترام www.llollo.com/vb



    أضف تعليقا

    <<الصفحة الرئيسية

    كل ما يرد في آفاق علمية من معلومات أو أبحاث أو أخبار طبية أو تغذوية ، هي للأغراض التعليمية والتثقيفية فقط ، ولا يجب أن تستخدم كبديل عن النصائح الطبية أو التشخيص و المعالجة المقدمة من الطبيب أو أي شخص آخر مؤهل لتقديم الرعاية الصحية، لذلك نرجو ألا تستخدم أية معلومة طبية في آفاق علمية بغرض تشخيصي أو علاجي لأية حالة مرضية دون إشراف طبي مباشر. تخضع كافة التعليقات للمراجعة وسيتم نشرها حال الموافقة عليها. ليس لنا علاقة بمحتوى إعلانات الجوجل. الآراء والتعليقات المنشورة تعبر عن آراء أصحابها فقط