أ.د. زينب سيد عبدالرحيم (دكتوراه)

أ.د. ثامر لطفي علي

والحشو عبارة عن مادة صلبة لامتصاص الحرارة التي ينقلها الهواء ، والاحتفاظ بها وهي تمثل وسيط التخزين الحراري . ويتم شحن المهد بتمرير الهواء الساخن علي المادة الصلبة ، وهي عبارة عن أجسام كروية منظمة الشكل ومتساوية القطر ومزعة توزيعا متجانسا داخل المهد فيتم انتقال الحرارة من الهواء الساخن الي المادة الصلبة بواسطة الحمل الحراري والتوصيل .

بدأت الدراسة بمراجعة ما سبق عمله في مجال تخزين الطاقة الحرارية بصفة عامة ومجال التخزين الحراري في المهد المحشوة بصفة خاصة . وهذه الأبحاث أظهرت أهمية التخزين الحراري في المواد الصلبة كوسيط تخزين . وقد تبين من دراسة هذه الأبحاث أنه يوجد نقص في الدراسة التجريبية حتي يمكن مطابقتها علي العدد المتاح من الأبحاث النظرية في هذا الموضوع .

في الجزء الخاص بالدراسة النظرية تم وضع نموذج هندسي لمهد محشو ، وقد تم وضع المعادلات التفاصلية الخاصة بانتقال الحرارة لكل من الهواء والمادة الصلبة خلال ظروف الإنتقال مع الأخذ في الأعتبار معادلات بقاء أو حفظ الطاقة بين الطورين المختلفين ( الهواء والمادة الصلبة ) .

وبعد تحديد الظروف الأصلية والمحيطية ، أمكن حل المعادلات التفاضلية فراغيا وزمنيا في الاتجاهين المحوري والنصف قطري باستخدام طريقة الفروق المحددة .

هذا ن وقد تم الحصول علي نتائج عددية أمكن استخدامها في تحديد المواصفات الخاصة بالمهد المحشوة من حيث طول المهد وقطر الكرات الصلبة ومادة هذه الكرات ن وتأثير ذلك علي كل من درجات الحرارة خلال الحشو وكمية الطاقة المخزونة فيه . وقد تم دراسة أثر السريان للهواء الساخن عند الدخول علي أداء وسلوك نظام التخزين الحراري .

أما في الجزء الخاص بالدراسة التجريبية فقد صمم معملي خاص أستخدام الدراسة وهو يتكون من خزان إسطواني معزول عزلا حراريا جيدا ( لتقلقل الفاقد الحراري للخارج ) بداخله المهد المحشو ، وقد تم تمثيل المجمع الشمسي بسخان كهربي وضع في غرفة تسخين خاصة وذلك لتسخين الهواء المار قبل دخوله الي الحشو ومروحة هوائية تمده بالهواء اللازم . وقد تم قياس التوزيع الزمني والفراغي لدرجة الحرارة داخل المهد بواسطة كافة الأبعاد المحورية والنصف قطرية للمهد عند تغيير عدد من المتغيرات التصميمية ، ومن هذه المتغيرات معدل سريان الهواء الساخن ودرجة حرارة الهواء الساخن عند الدخول وطول المهد وقطر الكرات ومادة الوسيط ( الحشو – زجاج أو خزف ) ، ودراسة هذا التوزيع لدرجات الحرارة وتأثير هذه المتغيرات علي أداء وسلوك نظام التخزين الحراري في المهد .

وقد تم إجراء هذه التجارب في كل من حالتي الشحن والتفريغ . وقد تم عرض ومناقشة النتائج بصورة توضح أثر كل عامل من العوامل التصميمية .

وقد أوضحت كل من النتائج التجريبية والنظرية أهمية معدل سريان الهواء الساخن ونوعية الحشو علي معدل شحن وسط التخزين . كما انه وجد أن طول المهد المحشو المستخدم ليس له تأثير علي معدل تسخين المادة الصلبة ( وسيط  التخزين ) بينما يؤدي بطبيعة الأمر الي زيادة سعة التخزين نظرا لزيادة حجم المهد ، ولقد تم مقارنة النتائج التجريبية بالنتائج النظرية لأداء وسلوك نظام التخزين الحراري في المهد المحشوة ووجدت أنها مرضية . وقد تم التوصل الي توصيات هامة منها إمتداد البحث في هذا الموضوع ليشمل دراسة أثر الفاقد الحراري بالإشعاع وتأثير الخواص الفيزيائية لوسط التخزين بلآضافة الي دراسة  الوسط المكون من خليط من مواد صلبة متنوعة في مراحل من المهد ، وأخيرا دراسة إقتصادية لتحديد أفضل نظام بأقل التكاليف وأيضا دراسة تطبيقية لهذه الأنظمة من التخزين الحراري