استفاده از برج‌های خورشیدی برای ارزیابی واکنش حرارتی مواد

به گزارش ایسنا و به نقل از تکنولوژی، "آزمایشگاه ملی سندیا"(SNL) در آمریکا، از برج خورشیدی خود برای کمک به ارزیابی اثر تغییر شدید دمای مواد استفاده می‌کند.

در آزمایش این برج‌ها که اکنون، دومین سال بررسی را طی می‌کنند، برای افزایش سریع دما، از "تجهیزات آزمایشی حرارتی خورشیدی سندیا" (NSTTF) استفاده می‌شود. این آزمایشات که برای "نیروی هوایی ایالات متحده آمریکا" (USAF) صورت می‌گیرند، حداقل تا یک سال دیگر ادامه خواهند داشت.

پژوهشگران در این بررسی، نمونه چهار در چهار یک ماده ترکیبی را در محفظه آزمایشی گذاشتند و سپس، آن را در معرض گرمای شدید قرار دادند.  

"جاش کریستین"(Josh Christian)، مهندس این آزمایش گفت: کوره‌های مخصوص می‌توانند گرمای مورد نیاز را فراهم کنند اما نمی‌توانند گرما را به سرعت افزایش و کاهش دهند. تجهیزات ما، برای فراهم کردن سرعت این منحنی‌های گرمایشی مناسب هستند زیرا در این تجهیزات، می‌توان برای رفع گرما از نمونه مورد نظر، با حرکت دادن آینه‌ها، یک منحنی مانع ایجاد کرد.

این مانع که روی دیواره محفظه آزمایشی قرار می‌گیرد، در اصل یک جعبه است که در برابر یک دریچه از جنس سنگ کوارتز تعبیه شده و امکان تولید گرما توسط آینه‌ها را فراهم می‌کند. در این آزمایشات، از یک چهارم دامنه "خورپا" یا "آفتاب‌یاب" (heliostat) استفاده می‌شود تا سطح گرما را به میزان مورد نیاز تغییر دهد. خورپا، وسیله‌ای است شامل یک آینه که بر روی پایه‌ای سوار شده‌ و با جبران حرکت ظاهری خورشید در آسمان، طی روز، انعکاس تابش آفتاب را بر روی هدفی مشخص، ثابت نگه می‌دارد. از این وسیله معمولاً در نیروگاه‌های خورشیدی به منظور تعقیب خورشید در آسمان استفاده می‌کنند.

در ابتدا، کرکره‌های جلوی دریچه بسته می‌شوند. کارکنان برج خورشیدی، نور ساطع شده از خورپاها را بر یک پنل کالیبره شده، متمرکز می‌کنند و نیروی وارد شده بر نمونه را اندازه می‌گیرند. سپس، نور منعکس شده را روی کرکره‌ها منتقل می‌کنند.

پس از این فرآیند، کرکره‌ها با سرعت باز و بسته می‌شوند تا گرمای مورد نیاز برای نمونه را تولید کنند. در همین هنگام، یک تونل بادی با دمنده‌ای که در پایانه آن قرار دارد، هوا را در سراسر نمونه به جریان می‌اندازد تا خنک‌سازی همرفتی را شبیه‌سازی کند. "همرفت" (Convection)، یکی از روش‌های انتقال گرما است که نه تنها در داخل یک سیال، بلکه بین دو جسم که یکی از آن‌ها سیال باشد نیز اتفاق می‌افتد.

پژوهشگران می‌توانند یک نمونه را چندین بار در معرض گرما قرار دهند تا واکنش آن را بررسی کنند. کریستین افزود: ما این آزمایش را 10 تا 30 بار در روز انجام می‌دهیم.

آزمایش در برج‌های خورشیدی، علاوه بر نیروی هوایی آمریکا، برای سازمان‌های دیگری از جمله ناسا انجام شده است.