Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Фото: Dave Kelley с сайта Pixabay
Фото: Dave Kelley с сайта Pixabay

Капельная конденсация в масле ускоряет передачу тепла

Энергоэффективность и энергосбережение

Опубликовано: 19.10.2019

Обновлено: 04.05.2020

 1573

Способ, называемый «капельной» конденсацией, как было показано, более эффективен для стимулирования капельного зародышеобразования и передачи тепла, которое сопровождает его

Конденсация водяного пара - распространенное в природе и широко используемое явление в промышленности, включая сбор воды, производство электроэнергии и опреснение. В отличие от традиционной пленочной конденсации, капельная конденсация на поверхностях, пропитанных смазочным материалом, может привести к увеличению скорости теплопередачи на порядок.

Когда тонкий слой масла покрывает поверхность, капли конденсированной воды, казалось, беспорядочно летят по поверхности с высокими скоростями, сливаясь с более крупными каплями, независимо от воздействия гравитации.

Обнаруживается, что скорость скольжения капель первоначально увеличивается и резко уменьшается при сокращении расстояния между ними. Максимальная скорость скольжения обратно пропорциональна вязкости масла и сильно зависит от размера капли.

«Они так далеко друг от друга, с точки зрения их собственных, относительных размеров» - капли имеют диаметр менее 100 микрометров - «и все же они растягиваются и движутся с очень высокими скоростями». «Все они движутся к большим каплям со скоростью до 1 мм в секунду». Эти результаты опубликованы в журнале Soft Matter.

Пленочная и капельная конденсация

При наиболее распространенном типе конденсации в промышленности, водяной пар конденсируется, образуя толстый слой жидкости на поверхности. Этот метод известен как «пленочная» конденсация. Но другой способ, называемый «капельной» конденсацией, как было показано, более эффективен для стимулирования капельного зародышеобразования и передачи тепла, которое сопровождает его.

Капельная конденсация раньше использовалась на традиционно гидрофобных поверхностях, которые отталкивают воду, например, тефлоновое покрытие на антипригарной сковороде. Однако эти традиционные не смачивающиеся плоскости быстро разлагаются при воздействии горячего пара.

Несколько лет назад, исследователи обнаружили, что добавление смазки, такой как масло, к шероховатой или пористой гидрофобной поверхности, приводит к более быстрой конденсации.

Важно отметить, что эти пропитанные смазкой поверхности приводили к образованию очень подвижных и более мелких капелек воды, которые ответственны за большую часть теплопередачи, когда речь идет о конденсации и испарении.

Однако в ходе этого процесса движение капель воды на поверхности казалось хаотичным и быстрым. «Они двигаются с очень высокой скоростью для своего размера» - около 100 микрон. «Вопрос в том, почему они двигаются?»

Капиллярные силы

Используя высокоскоростную микроскопию и интерферометрию для наблюдения за ходом процесса, исследователи смогли определить, что происходит, установив взаимосвязь между размером капель, скоростью и вязкостью масла.

Они создавали водяной пар и наблюдали, как маленькие капельки образуются на поверхности. «Первый этап процесса заключается в том, что маленькие капли объединяются и образуют более крупные капли». Капиллярные силы заставляют увеличивать содержание масла над каплями, образуя мениск - изогнутый слой масла, окружающий каплю.

Масло постоянно движется вокруг, пытаясь достичь баланса, поскольку оно покрывает капли разного размера в разных местах на поверхности и, если где-то образуется большая капля, мениск растягивается над ней, заставляя слой масла сжиматься где-то еще. Любые меньшие капли в зоне сжатия быстро вытягиваются в более крупные капли, что приводит к богатым и бедным маслом участкам.

Во время процесса более крупные капли, по существу, очищают пространство, что, в свою очередь, подготавливает место для образования более мелких капель.

Поскольку большая часть теплопередачи (около 85 процентов) происходит через эти маленькие капли, использование капельной конденсации должно стать более эффективным способом рассеивания тепла и получения воды из пара. А поскольку капли очень маленькие, диаметром менее 100 микрон, то конденсация может осуществляться на существенно меньшей площади.

Свобода пространства

Есть и еще одно преимущество. Во время «традиционной» конденсации сила тяжести - это сила, которая очищает поверхность от воды, освобождая место для образования новых капель. Если поверхность расположена вертикально, то вода просто стекает. При капельной конденсации на поверхностях, наполненных жидкостью, действуют капиллярные силы, поэтому ориентация не имеет значения.

«Это потенциально можно применять в портативных личных устройствах», «или в свободном пространстве». И поскольку сам процесс более эффективен, чем традиционная конденсация, «это хороший способ очистки плоскости без использования гравитации".

 

Источник: Washington University in St. Louis

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Фото: Красивые дома из бамбука. BBC

Взаимосвязь теплопроводности со структурой бамбука

Обновлено: 04.05.2020
 1415
Фото: Изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, показывает необработанные частицы летучей золы типа C - побочного продукта электростанций, работающих на угле. Инженеры создали экологически чистое связующее для бетона, которое может заменить портландцемент. Предоставлено Лабораторией многомасштабных материалов. Rice University

Летучая зола вместо цемента для экологичного бетона

Обновлено: 08.01.2021
 2125
Тепловая эффективность и энергетический паспорт здания

Тепловая эффективность и энергетический паспорт здания

Обновлено: 05.02.2020
 792

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  636
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  640
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  606

    Популярные категории

    • Оборудование и материалы85
    • Твердотопливные котлы и печи, камины34
    • Вентиляция и кондиционирование28
    • Исследования40
    • Альтернативная энергия57

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.