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Nanotextured 表面提高冷凝器性能

Published on October 23, 2012 at 12:10 PM

冷凝器是今天发电系统的关键的部分: 大约 80% 的所有世界的发电厂使用他们启用蒸汽回到水,在它从启用生成器的涡轮出来后。 他们也是关键字元在淡化装置中,淡水世界的用品的一个迅速发展的纳税人。 现在,研究员设计的新的表面结构在 MIT 拥有重大提高性能承诺的这样冷凝器。

研究 在线在日记帐发表的论文被描述 ACS 上纳诺由 MIT postdoc Sushant Anand; Kripa 瓦腊纳西,海洋利用率 Doherty 副教授; 并且研究生亚当 Paxson, postdoc Rajeev Dhiman 和研究参加戴维史密斯,所有瓦腊纳西的在 MIT 的研究小组。

改进的疏水 (水流洒的) 表面的关键字是微观仿造 - 用微小的爆沸或过帐报道的表面 10 个测微表 (millionths 仪表),大约范围的红血球 - 和润滑剂的涂层的组合,例如油。 在过帐之间的微小的空间暂挂油到位通过毛管作用,研究员找到。

这个小组发现水凝聚在此表面的小滴 10,000 次快速地移动了比在与疏水仿造的表面。 此小滴行动的速度是关键的对允许小滴从表面落,以便新的可能形成,增加热传递效率在发电厂冷凝器的或者水生产的费率在淡化装置中。

此新的处理, “下落在表面可能滑动”,瓦腊纳西说,浮动象在空曲棍球表的顽童和看起来盘旋的 UFOs - 工作情况瓦腊纳西说他在更多比十年从未看见在疏水表面的工作。 “这些是疯狂的速度”。

润滑剂需要的相当数量是最小的: 它形成稀薄的涂层和到位由过帐安全地固定。 丢失的所有润滑剂从在表面的边缘的一个小的水库容易地被替换。 润滑剂在真空可以被设计有,瓦腊纳西说的这样低汽压, “您可能甚而放置它,并且它不会蒸发”。

新的系统的另一个好处是它不取决于微小的纹理的任何特殊配置在表面的,只要他们有关于正确的维数。 “它可以容易地被制造”,瓦腊纳西说。 在表面是织地不很细的后,材料在润滑剂可以机械上被浸洗和被拔出; 大多数润滑剂排去,并且 “在洞的仅液体由血丝强制暂挂”, Anand 说。 由于涂层那么稀薄是,他说,它只采取季度到一个半茶匙润滑剂涂上材料的一平方码。 润滑剂可能也保护基础金属表面免受腐蚀。

瓦腊纳西计划进一步研究正确地定量多少改善是可能的通过使用新的技术在发电厂。 由于蒸汽动力的涡轮是普遍存在的在世界的矿物燃料发电厂,他说, “即使它保存 1%,是巨大的”在其对温室气体全球放射的潜在的影响。

新的途径与各种各样的表面纹理和润滑剂一起使用,研究员说; 他们计划集中对查找最佳的组合的持续的研究的费用和耐久性。 “有很多科学在您如何设计这些液体和纹理”,瓦腊纳西说。

进一步研究将由一个新的技术瓦腊纳西帮助开发了与研究员合作包括康拉德 Rykaczewski, MIT 研究科学家当前根据在国家标准技术局 (NIST) 在 Gaithersberg, Md。,以及约翰・亨利斯科特和 NIST 的 Marlon 步行者和 Trevan FEI 公司 Landin。 技术在一份单独文件也被描述在纳诺的 ACS 发布了。

第一次,此新的技术得到界面的直接,详细图象表面和液体之间的,例如凝聚对此的小滴。 通常,该界面 - 了解的湿和水流洒进程的关键字 - 从视图由小滴,瓦腊纳西被隐藏解释,多数分析如此取决于计算机塑造。 在更新过程中,小滴到位在表面迅速地冻结,切在有离子束的横断面,然后印象使用扫描电子显微镜。

“这个方法依靠保留范例的几何通过迅速冻结在液体氮气融雪在负号 210 摄氏度 [减 346 华氏度]”, Rykaczewski 说。 “这张冻结速度那么快速地是 (大约 20,000 摄氏度每秒) 该水,并且其他液体不结晶,并且他们的几何保留”。

这个技术可能用于学习液体之间的许多不同的交往或气体和固定的表面,瓦腊纳西说。 “它是一个全新的技术。 第一次,我们能发现这些表面这些详细资料”。

改进的结露研究从国家科学基金会, (NSF) Masdar MIT 能源主动的程序接受了资助和 MIT Deshpande 中心。 直接想象研究使用了 NIST 设施,与从 NSF 授予和杜邦 MIT 联盟的资助。

来源: MIT

Last Update: 23. October 2012 12:22

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