دانشمندان راهی برای جوشاندن سریعتر و کارآمدتر آب یافتند
نیو وبلاگ: دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) راهی برای جوشاندن سریع تر و کارآمدتر آب پیدا کرده اند که این نوآوری می تواند مصرف انرژی را در صنایع مختلف به صورت قابل توجهی کم کند.
به گزارش نیو وبلاگ به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، اگر بتوان آب را سریع تر و بهتر به جوش آورد چه می شود؟ با کاهش مصرف انرژی، خیلی از فرآیندهای صنعتی همچون اغلب نیروگاه های تولید برق، خیلی از سیستم های تولید مواد شیمیایی و حتی سیستم های خنک کننده دستگاههای الکترونیکی از آن بهره مند می شوند.
بر مبنای بیانیه مطبوعاتی موسسه فناوری ماساچوست(MIT)، دانشمندان این موسسه روشی را برای انجام این کار یافته اند. این محققان راهی برای بهبود همزمان دو پارامتر کلیدی که منجر به فرایند جوشیدن آب می شوند، یعنی ضریب انتقال حرارت(HTC) و شار حرارت بحرانی(CHF) یافته اند.
ضریب انتقال حرارت در علم انتقال حرارت، بیان کننده نرخ انتقال حرارت بین یک سطح جامد و سیال اطراف به روش همرفت است.
شار حرارت بحرانی هم حد حرارتی پدیده ای را توصیف می کند که در آن یک تغییر فاز در طول گرمایش رخ می دهد، مانند تشکیل حباب هایی روی سطح فلزی که از آن برای گرم کردن آب استفاده می شود، که به صورت ناگهانی بازدهی انتقال حرارت را می کاهد و در نتیجه باعث گرمای بیش از اندازه موضعی سطح گرمایش می شود.
این کاملاً یک پیشرفت است، چونکه معمولا بین این دو کمیت، مبادله و موازنه وجود دارد، ازاین رو هر چیزی که یکی از این پارامترها را بهبود بخشد، دیگری را مختل می کند.
"یانگ ساپ سانگ" یکی از نویسندگان این مطالعه می گوید: هر دو پارامتر مهم هستند، اما تقویت هر دو پارامتر با هم به شکلی مشکل است، چونکه آنها یک معاوضه ذاتی دارند.
وی ادامه داد: اگر حباب های زیادی روی سطح درحال جوشیدن داشته باشیم، به این مفهوم است که جوشاندن بسیار کارآمد است، اما اگر حباب های زیادی روی سطح پیش از جوش داشته باشیم، می توانند با هم ترکیب شوند که می تواند یک لایه بخار روی سطح جوش ایجاد نماید که این لایه، در مقابل انتقال حرارت از سطح داغ به آب مقاومت بوجود می آورد.
این محقق افزود: اگر بین سطح و آب، بخار داشته باشیم، از بازدهی انتقال حرارت جلوگیری می کند و مقدار CHF را می کاهد.
پس چگونه محققان به فرایند جوشاندن کارآمدتر و سریع تر دست یافتند؟ آنها با افزودن یک مجموعه حفره های ریزمقیاس یا فرورفتگی ها به یک سطح، نحوه تشکیل حباب ها روی سطح را کنترل می کنند. این امر حباب ها را به صورت موثر به محل فرورفتگی ها چسبانده و از پخش شدن آنها و تشکیل یک لایه مقاوم در مقابل حرارت جلوگیری می کند. سپس ریزحفره ها در اندازه ایده آل برای بهینه سازی این فرایند قرار می گیرند.
"سانگ" توضیح داد: این حفره های کوچک موقعیتی را که حباب ها بالا می آیند، مشخص می کنند. اما با جدا کردن این حفره ها به اندازه 2 میلی متر، حباب ها را جدا می نماییم و ادغام حباب ها را به حداقل می رسانیم.
این کار تابحال امیدوارکننده بوده است، اما پروفسور "اِوِلین وانگ" یکی از نویسندگان این مطالعه اذعان کرد که این کار در شرایط آزمایشگاهی در مقیاس کوچک انجام شده و به سادگی نمی توان آنرا برای کاربرد عملی در دستگاههای مدرن توسعه داد.
وی توضیح داد: این نوع سازه هایی که ما می سازیم قرار نیست به شکل فعلی شان توسعه یابند، بلکه برای اثبات اینکه چنین سیستمی می تواند کارآمد باشد، استفاده می شوند.
حالا این تیم بر روی یافتن راه های بیشتر برای ایجاد این نوع بافت های سطحی متمرکز شده است که بتوانند در ابعاد عملی و مقیاس پذیر استفاده شوند.
پروفسور "وانگ" در انتها اظهار داشت: نشان دادن این که می توانیم سطح را از این طریق کنترل نماییم تا پیشرفت حاصل شود، نخستین قدم است. سپس گام بعدی این است که به نگاههای مقیاس پذیرتر فکر نماییم.
منبع: نیو وبلاگ
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب