هذا التشغيل الماء المغلي بسيط هو واحد من أقدم اختراع الإنسان، ولكن أيضا الكثير من التكنولوجيا الأساسية اليوم، من آلات القهوة لمحطات الطاقة النووية. ومع ذلك، فإن هذه العملية تبدو بسيطة ولكنها منذ فترة طويلة من الصعب أن نفهم تماما تعقيد. الآن، وقد وجد الباحثون MIT وسيلة لتحليل واحدة من أكثر المشاكل المستعصية التي تواجه المبادلات الحرارية وغيرها من التكنولوجيات هم:

(تم إضافة بطاقات الدائرة هنا، يرجى الذهاب إلى رأي العميل عناوين اليوم)

كيفية التنبؤ ومنع حالة تعرف باسم أزمة الغليان أحداث خطيرة وكارثية محتملة، والماء المغلي يلعب دورا مركزيا في هذه التقنيات. وهذا هو الكثير عند سطح الحرارة فقاعة تشكيل، دمج البخار في ورقة مستمرة، ومنع أي مزيد من نقل الحرارة من سطح إلى الماء.

الديباج بارك: هذه الأحداث قد تؤدي إلى محطة للطاقة النووية إضعاف أو تذوب، وبالتالي فإن تصميم مستوى تشغيل محطة الطاقة النووية أقل بكثير من الأزمة الغليان قد يؤدي المستويات. هذا الفهم الجديد قد يقلل من هامش التشغيل المطلوبة، وبالتالي تمكين العمليات الأمنية على مستوى أعلى من انتاج هذه المصانع. قدم 5 أبريل 2019، أستاذ مساعد في الهندسة النووية ماتيو بوتشي، طالب دراسات عليا تشانغ مياو وجي هيون سونغ في "استعراض للحروف البدنية" نشرت ورقة، ونتائج البحوث الجديدة من هذا. وهذه ظاهرة معقدة للغاية، على الرغم من أنه قد تم "درس لأكثر من قرن، ولكن لا يزال هناك الكثير من الجدل، وحتى في القرن 21، والحديث عن ثورة الطاقة، ثورة الحاسوب، الترانزستور نانومتر، وكلها أشياء عظيمة. ومع ذلك، في هذا القرن، وحتى في القرن المقبل، والتي تخضع لقيود النقل.

• وقد وجد الباحثون MIT وسيلة لتحليل كيفية التنبؤ ومنع الأزمة المغلي. يشير إلى درجة الغليان الأزمة حتى تتشكل فقاعات كثيرة على سطح ساخن، ودمجها في ورقة المستمر للبخار، ويمنع أي مزيد من نقل الحرارة من سطح الماء. صورة: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

على سبيل المثال، عندما تصبح رقائق الكمبيوتر أصغر حجما وأكثر قوة، عددا من المعالجات عالية الأداء قد تتطلب التبريد السائل للحرارة تبديد، ومروحة التبريد للعامة، وبالوعة الحرارة السائل تبريد قوية جدا. (بعض أجهزة الكمبيوتر العملاقة، وحتى بعض الراقية ألعاب الكمبيوتر، وقد تستخدم في ضخ المياه لتبريد رقاقة). وبالمثل، فإن معظم محطات توليد الطاقة في العالم، سواء كان الوقود الأحفوري، ومحطات الطاقة الشمسية أو النووية، وذلك أساسا لدفع التوربينات لتوليد الكهرباء من خلال توليد البخار. في محطة للطاقة النووية، يتم تسخين المياه من خلال قضبان الوقود، يتم تسخين المياه من خلال قضبان الوقود من التفاعلات النووية. تبدد الحرارة من خلال المعدن على سطح الماء، فإنه هو المسؤول عن نقل الطاقة من الوقود لتوربينات توليد الطاقة، ولكن أيضا لمنع ارتفاع درجة الحرارة للوقود ويمكن أن يؤدي إلى انهيار حرجة. في حالة من الغليان الأزمة، وفصل المعادن من طبقة بخار يتشكل من السائل يمكن أن تمنع انتقال الحرارة، ويمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة السريع.

وبسبب هذه المخاطر، ومتطلبات التنظيمية، وتدفق الحرارة محطة للطاقة النووية لا يمكن أن يتجاوز تدفق الحرارة الحرجة (CHF) 75، في حين من المرجح أن يكون تدفق الحرارة الحرجة لقيادة لدرجة الغليان الأزمة، الحرارة الحرجة تدفق تدمير المكونات. ومع ذلك، ويرجع ذلك إلى الأساس النظري لCHF غير مفهومة، وبالتالي تقدير متحفظ للغاية من هذه المستويات. وقال بوتشي أنه إذا كان هناك فهم أكبر لهذه الظاهرة، فمن المرجح أن هذه المصانع تعمل عند ارتفاع درجات الحرارة، لإنتاج المزيد من الكهرباء مع نفس الوقود. إلى فهم أفضل والغليان CHF هو "هذه مشكلة صعبة، لأنه جدا غير الخطية" تغييرات مادية أو صغيرة في نسيج السطح يمكن أن يكون لها تأثير كبير. ولكن الآن، وبفضل هذه العملية يمكن التقاط تفاصيل أداة أفضل في التجارب المختبرية، وكنا قادرين على قياس الواقع ورسم بياني لهذه الظاهرة في القرار المكانية والزمانية المطلوب، مما مكنها من البداية كيفية فهم بدأت أزمة الغليان.

وتبين أن هذه الظاهرة ترتبط ارتباطا وثيقا الطريق تدفق حركة المرور في المدينة أو انتشار المرض بين السكان. في جوهرها، بل هو مسألة الامور معا. عندما يكون عدد السيارات في المدينة تصل إلى عتبة معينة، هناك عتبة أكبر. قد تكون مزدحمة في بعض الأماكن، مما تسبب في اختناقات مرورية. وعلاوة على ذلك، عندما ناقلات الأمراض في الأماكن المزدحمة مثل المطارات أو القاعة، فرصة لتفشي السبب سوف تزيد. ووجد الباحثون أن عدد فقاعات على سطح ساخن لديها قانون مماثل؛ تجاوز كثافة معينة الخلية، والتحام فقاعة، وإمكانية طبقة عازلة مجتمعة تتكون على السطح سوف تزيد. هي في جوهرها أزمة الغليان نتيجة التحام فقاعة، هذه فقاعات دمج، دمج، مما أدى إلى تكسير السطح.

ونظرا لأوجه التشابه وقال بوتشي، يمكننا الحصول على الإلهام، واستخدام نفس الأسلوب لمحاكاة يغلي، مثلما هو الحال في بنفس الطريقة التي لمحاكاة ازدحام المرور. تم هذه النماذج استكشافها بشكل جيد. الآن، على أساس التحليل التجريبي والرياضي، كانت بوتشي والمشاركين فيها قادرة على قياس هذه الظاهرة وإيجاد سبل أفضل لتحديد متى سيحدث ذلك هذه الرغوة الاندماج. وهذا يوضح أن استخدام هذا الوضع، يمكنك توقع متى سيحدث أزمة الغليان، ونمط وكثافة الرغوة يتم تشكيل القائمة. أظهر التحليل أن سطح النانوية يلعب دورا مهما، التي تعد واحدة من العديد من العوامل التي يمكن أن تستخدم لتعديل، وبالتالي تحسين CHF. الناتج المحتمل في نقل أكثر موثوقية، إما لمحطات توليد الكهرباء، التبريد السائل رقائق الكمبيوتر المتقدمة، أو العديد من عملية نقل الحرارة الأخرى هو عامل رئيسي.

لا يمكن إلا أن استخدام هذه المعلومات لتوقع الأزمة الغليان، للبحث عن حلول لتحسين سطح يمكن أيضا أن تتغير من خلال سطح الغليان، وبالتالي التقليل من التفاعل بين فقاعة، مع هذا الفهم، حتى نتمكن من مراقبة ومنع "فقاعات الهواء انسداد. إذا كانت هذه البحوث يمكن أن تحقق بعض التغيير، لذلك يمكن أن التشغيل الآمن لمحطات الطاقة النووية، وهذا يعني أنها تسمح الحرارة أسرع في أعلى تدفق الحرارة من الحالية، قد يكون لها تأثير ملموس. إذا كنت تستطيع أن تثبت من خلال السيطرة على السطح يمكن زيادة بنسبة 10 إلى 20 من تدفق الحرارة الحرجة، وذلك من خلال الاستخدام الأفضل للموارد والوقود الحالية، يمكننا تحسين نفس الكمية من جميع أنحاء العالم الكهرباء.

الديباج بارك - العلوم العلوم الشعبية | البحوث / من: MIT / ديفيد L. تشاندلر

دورية الأدب المرجعي: "استعراض للحروف البدنية"

دوى: 10.1103 / PhysRevLett.122.132001

الديباج بارك - نقل الفضاء الأميركية والعلوم للملاحة الفضائية

(تم إضافة بطاقات الدائرة هنا، يرجى الذهاب إلى رأي العميل عناوين اليوم)

تحميل الزاوية اليسرى السفلى التطبيق [اقرأ المزيد] بروكيد بارك