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Nanotextured 表面提高冷凝器性能在發電系統的

Published on October 22, 2012 at 8:07 AM

冷凝器是今天發電系統的關鍵的部分: 大約 80% 的所有世界的發電廠使用他們啟用蒸汽回到水,在它從啟用生成器的渦輪出來後。 他們也是關鍵字元在淡化裝置中,淡水世界的用品的一個迅速發展的納稅人。

現在,研究員設計的新的表面結構在 MIT 擁有重大提高性能承諾的這樣冷凝器。 研究 在線在日記帳發表的論文被描述 ACS 上納諾由 MIT postdoc Sushant Anand; Kripa 瓦臘納西,海洋利用率 Doherty 副教授; 并且研究生亞當 Paxson, postdoc Rajeev Dhiman 和研究參加戴維史密斯,所有瓦臘納西的在 MIT 的研究小組。

改進的疏水 (水流洒的) 表面的關鍵字是微觀仿造 - 用微小的爆沸或過帳報道的表面 10 個測微表 (millionths 儀表),大約範圍的紅血球 - 和潤滑劑的塗層的組合,例如油。 在過帳之間的微小的空間暫掛油到位通過毛管作用,研究員找到。

這個小組發現水凝聚在此表面的小滴 10,000 次快速地移動了比在與疏水仿造的表面。 此小滴行動的速度是關鍵的對允許小滴從表面落,以便新的可能形成,增加熱傳遞效率在發電廠冷凝器的或者水生產的費率在淡化裝置中。

此新的處理, 「下落在表面可能滑動」,瓦臘納西說,浮動像在空曲棍球表的頑童和看起來盤旋的 UFOs - 工作情況瓦臘納西說他在更多比十年從未看見在疏水表面的工作。 「這些是瘋狂的速度」。

潤滑劑需要的相當數量是最小的: 它形成稀薄的塗層和到位由過帳安全地固定。 丟失的所有潤滑劑從在表面的邊緣的一個小的水庫容易地被替換。 潤滑劑在真空可以被設計有,瓦臘納西說的這樣低汽壓, 「您可能甚而放置它,并且它不會蒸發」。

新的系統的另一個好處是它不取決於微小的紋理的任何特殊配置在表面的,只要他們有關於正確的維數。 「它可以容易地被製造」,瓦臘納西說。 在表面是織地不很細的後,材料在潤滑劑可以機械上被浸洗和被拔出; 大多數潤滑劑排去,并且 「在洞的仅液體由血絲強制暫掛」, Anand 說。 由於塗層那麼稀薄是,他說,它只採取季度到一個半茶匙潤滑劑塗上材料的一平方碼。 潤滑劑可能也保護基礎金屬表面免受腐蝕。

瓦臘納西計劃進一步研究正確地定量多少改善是可能的通過使用新的技術在發電廠。 由於蒸汽動力的渦輪是普遍存在的在世界的礦物燃料發電廠,他說, 「即使它保存 1%,是巨大的」在其對溫室氣體全球放射的潛在的影響。

新的途徑與各種各樣的表面紋理和潤滑劑一起使用,研究員說; 他們計劃集中對查找最佳的組合的持續的研究的費用和耐久性。 「有很多科學在您如何設計這些液體和紋理」,瓦臘納西說。

丹尼爾 Beysens,物理的異種媒體實驗室的研究室主任和機械工 ESPCI 的在巴黎,說在使用 nanopatterned 表面困住的潤滑劑液體後的概念, 「簡單和美麗。 下落願有核相當容易地然後下滑下來。 并且它運作!」

進一步研究將由一個新的技術瓦臘納西幫助開發了與研究員合作包括康拉德 Rykaczewski, MIT 研究科學家當前根據在國家標準技術局 (NIST) 在 Gaithersberg, Md。,以及約翰・亨利斯科特和 NIST 的 Marlon 步行者和 Trevan FEI 公司 Landin。 技術在一份單獨文件也被描述在納諾的 ACS 發布了。

第一次,此新的技術得到界面的直接,詳細圖像表面和液體之間的,例如凝聚對此的小滴。 通常,該界面 - 瞭解的濕和水流洒進程的關鍵字 - 從視圖由小滴,瓦臘納西被隱藏解釋,多數分析如此取決於計算機塑造。 在更新過程中,小滴到位在表面迅速地凍結,切在有離子束的橫斷面,然後印象使用掃描電子顯微鏡。

「這個方法依靠保留範例的幾何通過迅速凍結在液體氮氣融雪在負號 210 攝氏度 [減 346 華氏度]」, Rykaczewski 說。 「這張凍結速度那麼快速地是 (大約 20,000 攝氏度每秒) 該水,并且其他液體不結晶,并且他們的幾何保留」。

這個技術可能用於學習液體之間的許多不同的交往或氣體和固定的表面,瓦臘納西說。 「它是一個全新的技術。 第一次,我們能發現這些表面這些詳細資料」。

改進的結露研究從國家科學基金會, (NSF) Masdar MIT 能源主動的程序接受了資助和 MIT Deshpande 中心。 直接想像研究使用了 NIST 設施,與從 NSF 授予和杜邦 MIT 聯盟的資助。

來源: http://web.mit.edu/

Last Update: 22. October 2012 08:20

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