Кип’ятіння води й інших рідин – енергомістка ланка багатьох виробничих процесів, від електростанцій до систем охолодження в електроніці. Науковці Массачусетського технологічного інституту (MIT) знайшли спосіб, як зробити його ефективнішим. Дослідження опублікували в журналі Advanced Materials.
Процес кипіння описують два ключових параметри: коефіцієнт тепловіддачі та критичний тепловий потік. Зазвичай у дизайні матеріалів між ними утримується компроміс – все, що покращує один параметр, погіршує інший. Команда дослідників МІТ змогла значно покращити обидва параметри, комбінуючи різні текстури на поверхні матеріалу.
Зазвичай під час кипіння на поверхні під водою утворюється багато бульбашок. Що більше бульбашок, то ефективніше кип’ятіння. Проте якщо бульбашок стає забагато, вони можуть зливатися у плівку з парою на поверхні та знижувати її тепловіддачу.
Щоб розв’язувати цю проблему, науковці вкрили поверхню серіями крихітних трубочок на відстані 2 мм одна від одної. Бульбашки утворювались на поверхні трубочок, що дозволило мінімізувати їх злиття.
Однак це також призвело до зменшення кількості бульбашок, що знизило ефективність кипіння. Тому дослідники зробили ще дрібнішу обробку і вкрили трубочки крихітними гострими нерівностями. Вони збільшили площу поверхні та посилили випаровування під бульбашками.
Нарешті трубочки дозволяли волозі потрапляти до поверхні під бульбашками, що також покращувало процес кипіння.
У дослідженні брали участь трубочки з отворами двох розмірів – 12 нм та 5 нм. В обох випадках вдалось значно збільшити коефіцієнт тепловіддачі та критичний тепловий потік. Дослідники довели, що така обробка поверхні може збільшити ефективність кипіння. Проте вони наголошують, що робота виконувалась у невеликому масштабі в лабораторних умовах. Створені ними структури не призначені для масштабування. Вони радше довели, що подібна система може працювати.
Далі науковці планують шукати альтернативні способи створення таких структур, які можна буде масштабувати до практичних розмірів.
Завантаження коментарів …