Language
Country/Area
No result found
لماذا لا يمكن التمييز بين الماء والبخار عند الضغط فوق الحرج؟ اكتشف هذه الظاهرة المذهلة!
إن درجة حرارة وضغط الماء فوق الحرج يجعلان من المستحيل التمييز بوضوح بين الماء السائل والبخار الغازي. وهذه الظاهرة تتحدى فهمنا الأساسي للمراحل.
في الحالة فوق الحرجة، تنخفض كثافة الماء تدريجيًا مع زيادة الضغط، دون حدوث تغير في الطور، مما يجعل من غير الممكن التمييز بين الماء والبخار. الحالة فوق الحرجة لها نقطة حرجة محددة: فوق درجة حرارة 374 درجة مئوية (705 درجة فهرنهايت) وضغط 22 ميجا باسكال (3200 رطل لكل بوصة مربعة)، يتصرف الماء بشكل مختلف تمامًا عن حالته السائلة أو الغازية الطبيعية.
تتيح هذه الخصائص لمولدات البخار فوق الحرجة الحصول على كفاءة حرارية أعلى أثناء عملية توليد الطاقة. وفقًا لنظرية كارنو، سيتم تحسين كفاءة تحويل الطاقة بشكل كبير في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة. عندما يتم تشغيل البخار عبر توربين عالي الضغط، فإن كفاءته في تحويله إلى طاقة ميكانيكية تزداد بشكل كبير، مما يسهل توليد الكهرباء.
إن تصميم مولد البخار فوق الحرج يتجنب بشكل فعال مخاطر الغلايات التقليدية أثناء عملية تغيير الطور، مما يعني تحسين السلامة بشكل كبير.
يعود تاريخ هذه التقنية إلى عام 1922، عندما اقترح مارك بنسون، رائد تقنية البخار فوق الحرج، مفهوم تحويل الماء إلى بخار تحت ضغط مرتفع بسبب مشاكل السلامة الناشئة. كانت مولدات البخار السابقة مصممة عادة للعمل عند ضغوط منخفضة نسبيًا وكانت عرضة للحوادث مثل الانفجارات، ولكن تصميم بينسون يقلل من هذه المخاطر.
مع استمرار تطوير تكنولوجيا بنسون، تعمل غلايات بنسون الحديثة ذات الضغط المتغير على استبدال التصميم الأصلي تدريجيًا، مما يخلق طريقة أكثر كفاءة لتوليد الكهرباء. في عام 1957، استخدمت محطة فيلو للطاقة في أوهايو بالولايات المتحدة الأمريكية البخار فوق الحرج لأول مرة تجارياً، مما فتح فصلاً جديداً في إنتاج الطاقة العالمية.
ولم يكن الأمر كذلك إلا في عام 2012 عندما قامت الولايات المتحدة بتشغيل أول محطة طاقة تعمل بالفحم مصممة للعمل في درجات حرارة فوق حرجة، وهو ما يدل على النضج التدريجي للتكنولوجيا.
اليوم، لا تُستخدم تقنية البخار فوق الحرج في محطات الطاقة التي تعمل بالفحم التقليدية فحسب، بل إنها تظهر أيضًا في منتجات الطاقة المتجددة. على سبيل المثال، نجحت وكالة CSIRO الأسترالية في عام 2014 في إنتاج بخار فوق حرج من الطاقة الحرارية الشمسية، مسجلة بذلك رقماً قياسياً تاريخياً. وهذا يعني أن نطاق تطبيق المياه فوق الحرجة يتوسع باستمرار.
فكيف سيؤثر مستقبل التكنولوجيا فوق الحرجة على فهمنا واستخدامنا للطاقة؟ في هذا العالم المتغير، هل يمكننا إيجاد حلول طاقة أكثر أمانًا وكفاءة؟
