دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) راهی برای جوشاندن سریع تر و کارآمدتر آب پیدا کرده اند که این نوآوری میتواند مصرف انرژی را در صنایع مختلف بطور قابل توجهی کاهش دهد.
به گزارش ایسنا به نقل از آی ای، اگر بتوان آب را سریعتر و بهتر به جوش آورد چه می شود؟ با کاهش مصرف انرژی، بسیاری از فرآیندهای صنعتی از جمله اکثر نیروگاه های تولید برق، بسياري از سیستم های تولید مواد شیمیایی و حتی سیستم های خنک کننده دستگاه های الکترونیکی از آن بهره مند می شوند.
بر اساس 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 فرآیند جوشیدن آب میشوند، 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 نیز 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 بطور ناگهانی بازدهی انتقال حرارت را کاهش می دهد و در نتیجه موجب گرمای بیش از حد موضعی سطح گرمایش می شود.
این کاملاً یک پیشرفت است، زیرا معمولاً بین این دو کمیت، مبادله و موازنه وجود دارد، بنابراین 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 نوعی مشکل است، زیرا آن ها یک معاوضه ذاتی دارند.
وی افزود:اگر حباب های زیادی روی سطح در حال جوشیدن داشته باشیم، به این معنی است که جوشاندن بسیار کارآمد است، اما اگر حباب های زيادي روی سطح قبل از جوش داشته باشیم، میتوانند با هم ترکیب شوند که می تواند یک لایه بخار روی سطح جوش ایجاد کند که این لایه، در برابر انتقال حرارت از سطح داغ به آب مقاومت ایجاد می کند.
این محقق افزود: اگر بین سطح و آب، بخار داشته باشیم، از بازدهی انتقال حرارت جلوگیری می کند و مقدار CHF را کاهش می دهد.
پس چگونه محققان به فرآیند جوشاندن کارآمدتر و سریع تر دست یافتند؟ آن ها 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 طور موثر به محل فرورفتگی ها چسبانده و از پخش شدن آنها و تشکیل یک لایه مقاوم در برابر حرارت جلوگیری می کند. سپس ریزحفره ها در اندازه ایده آل برای بهینه سازی این فرآیند قرار می گیرند.
"سانگ" توضیح داد: این حفره های کوچک موقعیتی را که حباب ها بالا می آیند، مشخص می کنند. ولی با جدا کردن این حفره ها به اندازه ۲ میلی متر، حباب ها را جدا می کنیم و ادغام حباب ها را به حداقل می رسانیم.
این کار تا به حال امیدوارکننده بوده است، ولی پروفسور "اِوِلین وانگ" یکی از نویسندگان این مطالعه اذعان کرد که این کار در شرایط آزمایشگاهی در مقیاس کوچک انجام شده و به راحتی نمی توان آنرا برای کاربرد عملی در دستگاه های مدرن توسعه داد.
او توضیح داد: این نوع سازه هایی که ما می سازیم قرار نیست به شکل فعلی شان توسعه یابند، بلکه برای اثبات اینکه چنین سیستمی میتواند کارآمد باشد، استفاده می شوند.
اکنون این تیم بر روی یافتن راه‌های بیشتر برای ایجاد این نوع بافت های سطحی متمرکز شده است که بتوانند در ابعاد عملی و مقیاس پذیر استفاده شوند.
پروفسور "وانگ" در پایان گفت: نشان دادن اینکه می توانیم سطح را از این طریق کنترل کنیم تا پیشرفت حاصل شود، نخستین قدم است. سپس گام بعدی این است که به رویکردهای مقیاس پذیرتر فکر کنیم.
- 15
- 4
