مدخنة

مدخنة مصنع سكر كنانة بالخرطوم.

أطول مدخنة في العالم في كازاخستان وطوله 417 م.

المداخن على مباني في نيوكاسل أبون تاين، إنجلترا

المدخنة أوالمصطلى منشأة معدة لتهوية غاز العادمة والأدخنة المنبعثة من الغلايات والمواقد والأفران والمستوقدات. يجب حتى تكون المداخن عمودية تماما وإن تعسر هذا فيحبذ حتى تكون عمودية ما أمكن. لتأمين سيرورة تدفق الغاز بسلاسة. ودخول الهواء إلى حجرة الاحتراق عن طريق ما يسمى فهميا مفعول المدخنة. يعهد تجويف المدخنة بالمجرى. ومن المألوف مشاهدة المداخن في المباني وفي القطارات والسفن.

حركة الدخان ونواتج الاحتراق

تقوم الغازات بتوصيل الحرارة المنبعثة من الاحتراق إلى أماكن استخدامها في الصناعة، وبعد ذلك تصبح هذه الغازات نواتج عديمة الفائدة ينبغي التخلص منها، وإن هجريبها أووجود بعض العوالق فيها يحتمان ضرورة اختيار المنطقة الملائمة لإطلاقها حيث لا تؤذي الجوار، ويلزم أحياناً معالجتها وتنقيتها قبل التخلص منها، فيجب إذن:

تسيير الغازات ضمن المُبادل الحراري للاستفادة من حرارتها.
إرسالها بعد ذلك إلى مكان التفريغ من دون حتى يحدث أي تسرب أوتراجع.
استخراج المواد العالقة بها قبل إطلاقها إذا اقتضت الحال.

الاحتراق الكامل

هواحتراق وقود يحوي الفحم والهدروجين وبعض الأكسجين والآزوت أحياناً، وينتج من ذلك ثاني أكسيد الفحم CO2 وبخار الماء ونيتروجين والأكسجين الزائد.قد يكون غاز الفحم مؤذياً إذا ارتفعت نسبة هجريزه في مكان سيئ التهوية، أما إذا كانت المواد المحترقة تحتوي على الكبريت فسينتج من الاحتراق غاز بلا ماء حمض الكبريت SO2 ذوالخواص المخرشة المؤذية عند انحلاله بالماء.

الاحتراق غير كامل

وفيه يتحول الوقود إلى غاز أول أكسيد الفحم CO السام والشديد الخطورة، وتتضمن الغازات المنطلقة في هذه الحال حموض الفحم التي يتكاثف بعضها كقطيرات زفتية الشكل على ذرات الفحم، مما يعطي الشكل المعروف للدخان، وتترسب على جدران المداخن على شكل «سخام»، ويمكن حتى تُطرد خارجاً بعمل الغازات المندفعة. يمكن لغازات الاحتراق الناتجة من وقود مشتقات النفط حتى تتكاثف كقطيرات حمضية (رذاذ) عند مرورها في المناطق الأكثر برودة إذا لم يكن احتراقها كاملاً، فإذا اختلطت هذه القطيرات مع الذرات التي لم تشتعل من الوقود النفطي، أعطت ما يشبه الدخان الناتج من الفحم الذي لم يحترق جيداً في أثناء التصنيع وهومؤذٍ ومسبب للتلوث. إذا أنواع الوقود التي تهجر رماداً بعد الاحتراق تنتج غازات محملة بالغبار، كما حتى استعمال مختلف أنواع الفحم وقوداً ينتج غازات بخار الماء فيها قليل، بينما يعطي الوقود الغازي الهدروجيني غازات رطبة (وهذا ضروري من أجل تسهيل مرورها في المناطق المنخفضة من المسار). يتبين مما تجاوز حتى الغازات التي يجب التخلص منها عبر المدخنة هي:

غازات صافية.
أدخنة صافية، أحياناً مؤذية ومخرشة مع احتمال وجود دخان العرّاط.
أدخنة محملة بجزيئات سوداء بمقادير مختلفة.
أدخنة بخارية.

ينتشر الدخان بصورة أفضل حدثا كان منسوب إطلاقه أعلى في الجو. ويتبع هذا المنسوب لارتفاع المدخنة ولسرعة اندفاع الدخان الصاعد فيها، والذي يستمر صاعداً بسبب حرارته ضمن طبقات الجوالأكثف نسبياً، ثم يميل إلى الشكل الأفقي تبعاً لاتجاه الريح مع استمرار انتشاره وتوزعه إلى حتى تنخفض حرارة مكوناته إلى حرارة الجوالمحيط فتبدأ بالهبوط إلى الأرض ليتوضع على مسافات متناسبة مع مربع ازدياد المدخنة، وبسماكات متناسبة عكساً مع هذا المربع. وفي المجمعات السكنية حيث الأبنية على ازدياد واحد تقريباً، لا تُلاحظ الغازات الناتجة من الاحتراق الكامل، لأنها تتلاشى بسرعة مادامت فوهات المداخن أعلى قليلاً من السطوح والشرفات العليا إن التعليمات الرسمية المتعلقة بمداخن الأبنية في أغلب دول العالم تمثّل المتطلبات التي تضمن عدم إلحاق الأذى بالجوار في حالة الاحتراق غير الكامل، حيث تنتشر أدخنة سامة وذات روائح كريهة وتسبب ترسب أوساخ مخرشة. فمن الضروري اختيار مواد الوقود بعناية والاهتمام بحرقها حسب الأصول، والتخلص من النتائج المؤذية. في المراجل الضخمة، يستعمل عادة وقود رخيص الثمن كالفحم الناعم، لذا يجب اختيار مواقع المدخنة بدقة، وزيادة ارتفاعها لكي يتم توزع الغبار المرافق لذرات الفحم على مساحة أكبر خارج المناطق المأهولة قدر الإمكان. ولكن هذا لا يفيد إلا في تخفيف حدة التلوث الذي من الأفضل الحد منه بإزالة الغبار من الدخان قبل إطلاقه في الجو، الأمر الذي يعد سهلاً بالقياس لضخامة هذه المراجل.

الطريقة الطبيعية لعمل المدخنة

يطلق اسم المدخنة عادة على القسم الشاقولي من مسار غازات الاحتراق، تمييزاً من الدارة التي تسلكها هذه الغازات من مكان الاحتراق إلى المدخنة مروراً بجميع الموصلات اللازمة لذلك. فلإمرار خليط الهواء والغازات في الدارة ما قبل المدخنة، ولجعل هذا الخليط يتحرك ضمن المسار المحدد له، يلزم حتىقد يكون ضغط الهواء عند المدخل أكبر منه عند المخرج. ومبدئياً،قد يكون ضغط الهواء عند المدخل مساوياً لضغط الجوالطبيعي، ومن الضروري إحداث ضغط أقل عند قاعدة المدخنة لكي تبدأ عملية سحب الهواء عبر مكان الاحتراق، الأمر الذي يعد من خصائص جميع مدخنة. ويتناسب سحب الهواء طرداً مع جداء مربّع ازدياد المدخنة وفرق الكثافة بين الجوالخارجي وبين الغازات الساخنة. إلا حتى السَحْب يتناقص بسبب الاحتكاك بجدران المدخنة مما يخفف سرعة انطلاق الغازات عند الفوهة العليا، فمن أجل مبتر مفروض وغزارة محددة يبقى الارتفاع هوالعامل الذي يجب أخذه بالحسبان للحصول على السحب المطلوب. ويمكن التحكم بعملية الاحتراق بالتحكم بكمية الهواء الداخل إلى مكان الاحتراق. في المداخن ذات الارتفاع البسيط يتأثر السحب بتيارات الهواء عند فوهة المدخنة، وعادة يجري تحسين خروج الغازات بوضع أغطية توجه ذاتياً مع اتجاه الرياح، أوبوسائل أخرى تختلف من منطقة لأخرى.

الطريقة القسرية لعمل المدخنة

لابد من دفع الهواء أوسحبه أوكليهما عندما لاقد يكون بالإمكان تطبيق مداخن عالية أوواسعة (مداخن القطارات مثلاً)، وقد يوضع مكان الاحتراق كله تحت الضغط، الأمر الذي يوجب استعمال سماكات أكبر لجدرانه مما يفيد في زيادة العازلية.

المداخن المعدنية

في المنشآت الصناعية التي لا حاجة لنزع المواد الصلبة من نواتج احتراقها، تبنى المداخن من صفائح معدنية تُحمى من الداخل بطبقة سمكها ثلاثة إلى 4سم من مونة الإسمنت الألمنيومي والإسمنت البركاني؛ وذلك لمقاومة اهتراء المعدن من جراء تعرضه للأدخنة الحمضية. تثبت هذه الطبقة على شبك معدني ملحوم إلى الجدار المعدني للمدخنة.

وصلات خارجيه

نهاية أطول مدخنة في بولونيا على يوتيوب

المصادر والمراجع

^ نسخة محفوظة 31 أكتوبر 2014 على مسقط واي باك مشين.
^ "Guide to Draft Hoods on Gas Fired Heating Equipment". InspectApedia.com. 2017. مؤرشف من الأصل في 13 نوفمبر 2017. اطلع عليه بتاريخ January 6, 2016.
^ "Chimney Airflow Problems". مؤرشف من الأصل في 19 مايو2017.

DICK KREH, Building with Masonry: Brick, Block, and Concrete (Taunton 2002).
JOSEPH D. FALCONE, How to Design & Build Energy-Efficient Fireplaces & Chimneys (Tab Books 1981).
الربيع الصامت، صاد كارلسون