Образование пузырьков в кипящей воде можно контролировать Версия для слабовидящих
Образование пузырьков в кипящей воде можно контролировать Печать Email
Новости науки
29.10.2015

Кипячение воды, сопровождающееся образованием пузырьков, двигающихся к поверхности, — процесс, лежащий в основе множество технологий: электростанций, систем отопления и охлаждения, опреснительных установок. Теперь учёным впервые удалось выявить способ контролировать возникновение этих пузырьков в буквальном смысле одним щелчком электрического выключателя.

Система, которая может повысить эффективность производства электроэнергии и других процессов была создана сотрудниками Массачусетского технического института: профессором Эвелин Ван (Evelyn Wang), аспирантом Джереми Чо (Jeremy Cho) и выпускником 2014 года Джорданом Мизераком (Jordan Mizerak).

"Степень контролируемости процесса кипения зависит от температуры, – комментирует Ван. – Предыдущие системы были разработаны для управления кипением посредством электрических полей, но им требовалась особая жидкость (не вода) и в тысячу раз более высокие напряжения. Это делало их экономически нецелесообразными для практического применения".

Новый способ основан на добавлении поверхностно-активных веществ (ПАВ) в воду. По сути, учёные создают мыльную жидкость. Молекулы ПАВ, которые несут электрический заряд, могут притягиваться или отталкиваться от металлической поверхности, в зависимости от того, какая полярность напряжения, приложенного к металлу, используется. Соответственно, такой подход может делать металлическую поверхность гидрофильной или гидрофобной.

Добавление ПАВ приводит к тому, что поверхность становится более гидрофобной, что увеличивает скорость нуклеации и образования пузырьков. Изменение заряда металлической поверхности делает её гидрофильной и ингибирует образование пузырьков.

Исследователи обнаружили, что они могут достигать десятикратного изменения в скорости образования пузырьков, просто переключая заряд.

Напомним, что для образования капель требуется некое ядро, например, частица пыли, которая инициирует образование капли во влажном воздухе. Точно также и для образования пузырьков в кипятке необходимы некие ядра. Обычно в их роли выступают крошечные неровности на поверхности металла. Если же поверхность является гидрофильной, то пузырьки не формируются.

Центральная идея концепции группы Ван — контроль скорости образования пузырьков посредством переключения полярности металлической поверхности.

В отличие от других подходов к модификации смачиваемости металлических поверхностей, которые полагаются на различные наноразмерные структуры, эта система базируется на крошечных неровностях, естественно существующих на металлической поверхности и не требующих дополнительной обработки.

Возможность контролировать скорость образования пузырьков, в свою очередь, позволяет контролировать скорость теплопереноса между металлом и жидкостью. То есть имеет практическое применение, например, может лечь в основу более эффективных котлов электростанций.

По словам Чо, данная система позволяет выбрать наилучшие параметры теплоотдачи по мере необходимости в тот или иной момент времени.

Группа из MIT подчёркивает, что система требует лишь относительно небольших изменений в существующих технологиях. Это очень важно, так как энергетики в большинстве своём консервативны и не любят радикальные инновации.

В дальнейшем инженеры планируют с помощью демонстрации показать, что выгоды от усовершенствования будут превышать затраты.

Научная статья группы Ван была опубликована журналом Nature Communication.

Источник - http://www.vesti.ru/doc.html?id=2680864

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта