إنجاز علمي جديد حول الخصائص الحرارية للمبادلات

توصل فريق بحثي علمي بقسمي الهندسة الكيميائية والهندسة الميكانيكية في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن إلى تحقيق إنجاز علمي بزيادة الخصائص الحرارية للمبادلات الحرارية.
وأوضح قائد الفريق البحثي الدكتور معتز عطية أن فكرة البحث تتلخص من انتاج سوائل نانونية تتكون من الماء و نوعين من ألانابيب الكربون النانونية المعدلة كيميائيا والمطعمة بذرات معدنية ذات خصائص حرارية حيث تم تعديل أسطح الأنابيب الكربونية المتناهية الصغر ببعض المجموعات الوظيفية الكيميائية التي لها القدرة على تحويل الانابيب الكربونية المتناهية الصغر من مواد لا تذوب في الماء الى مواد ذائبة كليا في الماء.وقال إنه في خطوة أخرى تم تطعيم الأنابيب الكربونية المتناهية الصغر بأنواع متعددة من ذرات اكاسيد المعادن والتي تمتاز بخاصية النقل الحراري حيث تم تحضيرها باستخدام طريقة الإشباع الرطب، ولتمييز المجموعات الوظيفية وذرات أكاسيد المعادن على أسطح الانابيب الكربونية المتناهية الصغر ‘ تم استخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء(FTIR) وتقنيات التحليل الحرارية (TGA) وتقنية المجهر الالكتروني الماسح (SEM) والمجهر الالكتروني الطبقي (TEM) وللحصول على أكبر قدر من توزيع الأنابيب الكربونية المتناهية الصغر المعدلة كيميائيا والمطعمة بذرات اكاسيد الحديد فإنه تم استخدام الموجات الاهتزازية ذات التردادات الاهتزازية العالية باستخدام جهاز (Prop Ultra Sound) وذلك لاجل زيادة عملية تشتيت الدقائق الصلبة النانونية داخل الماء والحصول على سائل متجانس ومشبع ومذاب فيه الانابيب الكربونية المتناهية الصغر.
وبين الدكتور عطية أن هذه السوائل المذابة فيها الانابيب الكربونية المتناهية الصغر المعدلة كيميائيا بدرجة عالية من التجانس والاستقرار لفترة طويلة تصل لاكثر من شهرين، تتميز ان لها القدرة على تحسين الخصائص الحرارية وزيادة فعالية عملية التبادل الحراري في المبادلات الحرارية المختبرية حيث تم تصميم و تصنيع مبادل حرارياً في مختبرات الهندسة الكيميائية لهذا الغرض.
وقال إنه تم إجراء تجارب عملية مكثفة على هذا المبادل الحراري وأظهرت النتائج المخبرية زيادة كبيرة في عملية التبادل الحراري في المبادلات الحرارية و صلت لأكثر من 40% مقارنة بالماء العادي الذي لا يحتوي على هذه الجزيئيات النانوية.
وأضاف الدكتور معتز إنه من المتوقع أن يكون لهذه السوائل المشبعة فيها الانابيب الكربونية المتناهية الصغر المعدلة كيميائيا تطبيقات واسعة في الصناعات الكيميائية والبترولية والإلكترونية من خلال تصميم معدات تبادل حراري ذات حجم صغير وذات خاصية نقل حراري عال جدا مقارنة بالموجود حاليا، وتوفير الطاقة وتقليل كلفة الضخ، وزيادة كفاءة تبريد الاجهزة الالكترونية، مشيراً إلى أن العمل مازال جارياً حاليا لإستخدام هذه الأنابيب الكربونية المتناهية الصغر المعدلة كيميائيا في تطبيقات متعددة كمحركات السيارات والمكيفات وتطبيقات اخرى.
يذكر أن هذا الإنجاز العلمي هو إحدى ثمرات الأنشطة البحثية التطبيقية التي تهتم بدعمها الجامعة عبر برامج بحثية مخصصة، وهو أحد أشكال النتاج الحيوي لأبداع الباحثين والعلماء في مختلف التخصصات العلمية بالجامعة.ويضم فريق البحث كلا من الدكتور معتز علي عطية من قسم الهندسة الكيميائية والدكتوررشاد بن منصور من قسم الهندسة الميكانيكية و الطالب أسامة عوض بن دحمان طالب الماجستير في قسم الهندسة الكيميائية.