A vizet sokat forralnak – legyen szó akár egy csésze teáról, amelyet a konyhában vagy az erőműben főznek. A folyamat hatékonyságának bármilyen javulása jelentős hatással lesz a naponta felhasznált energia teljes mennyiségére.
Az egyik ilyen javulás jöhet a vízmelegítésre és párologtatásra használt felületek újonnan kifejlesztett kezelésével. A feldolgozás két fő paramétert javít, amelyek meghatározzák a forrási folyamatot: a hőátbocsátási tényezőt (HTC) és a kritikus hőáramot (CHF).
Legtöbbször kompromisszum van a kettő között – a jobb, a rosszabb a másik. Évekig tartó keresés után a technika mögött meghúzódó keresőkifejezés megtalálta a módját, hogy mindkettőt javítsa.
„Mindkét paraméter fontos, de a két paraméter együttes optimalizálása nehézkes, mert van egy belső kompromisszum” Yongsap Song bioinformatikus tudós mondja A kaliforniai Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumból.
„Ha sok buborék van a forrásfelületen, akkor a forrás nagyon hatékony, de ha túl sok buborék van a felületen, akkor összeolvadhatnak, ami páraréteget képezhet a forrásfelület felett.”
A forró felület és a víz közötti páraréteg ellenállást mutat, ami csökkenti a hőátadási hatékonyságot és a CHF értéket. A probléma megkerülésére a kutatók három különböző típusú felületmódosítást dolgoztak ki.
Először egy sor mikrotubulust adunk hozzá. Ez a 10 µm szélességű, egymástól körülbelül 2 mm-re elhelyezett csövek csoportja szabályozza a buborékképződést, és rögzítve tartja a buborékokat az üregekben. Ez megakadályozza a gőzfilm kialakulását.
Ugyanakkor csökkenti a buborékok koncentrációját a felületen, ami csökkenti a forralás hatékonyságát. Ennek megoldására a kutatók egy kisebb léptékű kezelést vezettek be második módosításként, amely csak nanométer méretű kiemelkedéseket és éleket ad hozzá az üreges csövek felületéhez. Ez növeli a rendelkezésre álló felületet és növeli a párolgási sebességet.
Végül mikroüregeket helyeztek el az anyag felületén egy sor oszlop közepén. Ezek a csóvák nagyobb felület hozzáadásával felgyorsítják a folyadékelszívási folyamatot. Ezzel együtt a forralás hatékonysága jelentősen megnő.
Fent: A kutatók által lelassított videó azt mutatja, hogy egy speciálisan kezelt felületen felforr a víz, amely meghatározott külön pontokon buborékok képződését okozza.
Mivel a nanostruktúrák a buborékok alatt is elősegítik a párolgást, és az oszlopok állandó folyadékellátást biztosítanak a buborék alapjához, a forrásfelület és a buborékok között vízréteg tartható fenn – ami elősegíti a maximális hőáramlást.
„Az első lépés annak bemutatása, hogy képesek vagyunk ily módon manipulálni a felületet az optimalizálás érdekében.” Evelyn Wang gépészmérnök azt mondja: a Massachusetts Institute of Technology-tól. „Akkor a következő lépés a skálázhatóbb megközelítések kidolgozása.”
„Az általunk készített ilyen típusú struktúrák nem a jelenlegi formájukra méretezhetők.”
Nem lesz túl könnyű áthelyezni a munkát egy kisméretű laborból egy kereskedelmi iparban használható dologba, de a kutatók biztosak benne, hogy ez megtehető.
Az egyik kihívás az, hogy megtaláljuk a felületi textúra és a három „szintű” beállítási módot. A jó hír az, hogy különböző módszereket lehet felfedezni, és az eljárásnak különböző típusú folyadékoknál is működnie kell.
„Az ilyen jellegű részletek megváltoztathatók, és ez lehet a következő lépésünk” énekelt mondja.
A keresést ben tették közzé fejlett anyagok.
Lili Farkas az Androbit szerzője, aki hírekkel, politikával, üzleti témákkal, technológiával, sporttal, szórakozással és életmóddal foglalkozik. Célja, hogy közérthető, hasznos és megbízható információkkal segítse az olvasókat az aktuális események és fontos témák követésében.
More Stories
Apple okosgyűrű fejlesztésén dolgozhat – érkezhet az iRing
Rejtélyes marsi jelenséget azonosítottak egy elveszett NASA-űrszonda korábbi adatai alapján
Óriási aszteroida közelíti meg a Földet: a NASA szerint továbbra sincs teljes védelem