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沸腾的气泡跳跃携带更多的热量

本站发布时间:2023-12-23 15:43:35

水是热传递的储存来源,用于大规模的冷却操作,如为内部供电的数据中心和为城市供电的核电站乔纳森·博雷科(Jonathan Boreyko)、合伙人和约翰·R(JohnR)正在进行的工作中发现了一种动态现象,即使水基储能器传递更多的能量和成本效益JonesIIIFaculty机械工程研究员

Boreykoan和他的团队已经发布了关于水和水的最新进展,他的Nature Inspired Fluid and Interfaces Lab的成员产生了水滴,这些水滴由表面张力和因静电而跳跃的霜冻所接近如果将前两个体积中的液体和固体的两个阶段合并在一起,则第三个体积将与沸水一起研究第三个阶段

“在杜克大学攻读博士期间,我发现了水泵水滴,”Boreyko说“几十年后,我的渐进式测试发现,在研究乳房生长的过程中出现了跳跃。这使得我确定了完成跳跃水的三阶段“三部曲”,这是通过在水中跳跃时跳跃气泡的纸来实现的。当洪贡展示完成三部曲的跳跃气泡的第一个视频时,我激动地跳了起来。”

毕业的学生HyunggonPark-创建了一种微型结构,能够释放出中等大小的气泡,并部署了大量的气泡碳能有多种更有效的方法可以将热量从测量面上移开这些研究发表在高级功能材料

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煮沸是通过水持续传递热量的最有效方式如果沸腾保持恒定,那么生产防护能量就会减少能量在气泡中传播,就像球形汽车在加热乘客这些气泡通常会离开,因为它们自己的浮力可能会受到表面附着的影响,从而导致表面的阻力和能量的释放

ParkandBoreyko's的新方法改进了使气泡形成的可能性越来越小的原则因为气泡的分布更稳定,所以可以节省更多的能量泡沫不是在等待自己的浮力来支撑工作,而是在远离海岸的海面上漂浮由于气泡在显微镜下是真实存在的,因此该模型已经解决了大气泡和高气泡发生的故障

“通常情况下,当表面气泡的直径为毫米时,浮子和外壳会感觉到表面气泡,从而允许水进入并使海水蒸发,”Boreyko说当温度升高时,这些较大的表面气泡会聚集在一起,形成连续的蒸汽膜。这种膜将液体与热表面隔绝,导致传热过程中的破裂

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团队方法的秘密在他们创建的工程师界面中找到通过在沸腾表面上制作一个微型空腔阵列,在空腔内产生参考气泡并生长成对的空腔相互固定放置,导致相邻的气泡体积通常较小在如此小的尺寸下,表面张力非常强,导致气泡从表面跳离,并聚集在一起在数据中心的情况下,更快地从测量表面移除热量可能意味着业务和停机时间之间的差异

在许多情况下,这种跳跃气泡效应与Boreyko最近发现的跳跃水滴效应非常相似表面张力的使用在许多情况下都是有价值的,但这一因素给照片带来了新的动力

将这些假设放在一起,Boreyko预计,在找到冷却和传热应用的思路时,这种跳跃现象将更加实际

Boreyko解释道:“为了使水滴跳跃,表面需要疏水涂层和非常小的纳米结构,它们既脆弱又昂贵。”“相反,气泡是指在亲水表面跳跃,这允许使用未经处理的材料。此外,跳跃气泡所需的微腔比跳跃液滴所需的鼻孔结构大得多,也更耐用。”

本项目为理解跳跃气泡效应的流体力学奠定了基础接下来的步骤是测量通过沸腾改善的热传递,绘制宽范围的温度和表面几何形状,以更好地了解沸腾增强跳跃的全部潜力


来源:

Materials provided by
Virginia Tech. Original written by Alex Parrish.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Hyunggon Park, S. Farzad Ahmadi, Thomas P. Foulkes, Jonathan B. Boreyko.
    Coalescence‐Induced Jumping Bubbles during Pool Boiling. Advanced Functional Materials, 2023; DOI: 10.1002/adfm.202312088

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