Можеби сте го виделе во кујнски садови или стари водоводни цевки: тврда вода богата со минерали ќе остави лушпести наслаги со текот на времето. Тоа се јавува не само во цевките и приборот за готвење дома, туку и во цевките и вентилите што транспортираат нафта и природен гас и цевките што пренесуваат вода за ладење во електраните. Добро е познато дека бигорот може да предизвика неефикасност, застој и проблеми со одржување. Во индустријата за нафта и гас, обемот понекогаш води до целосно затворање на работните бунари, барем привремено. Затоа, решавањето на овој проблем може да донесе огромни награди. Сега, тим од истражувачи на МИТ дојде до потенцијално решение за овој огромен, но малку познат проблем. Тие открија дека новата површинска обработка - вклучувајќи нано-текстура на површината и потоа примена на течност за подмачкување - може да ја намали брзината на формирање на бигор за најмалку десет пати. Оваа недела резултатите од истражувањето беа објавени во Journal of Advanced Materials Interface. Трудот е напишан од дипломиран студент Сринивас Субрамањам, постдокторски колега Жизел Азими и Крипа Варанаси, вонреден професор по морска употреба на Катедрата за машинско инженерство на МИТ. „Можете да видите [скала] речиси насекаде“, рече Варанаси. Во домот, овие наслаги се претежно вознемирувачки, но во индустријата, тие можат да доведат до „намалување на продуктивноста, а начинот на отстранување [нивното] може да биде штетен за животната средина“, обично вклучува употреба на груби хемикалии. Во електраните и постројките за бигор, бигорот може да предизвика значителни загуби во ефикасноста бидејќи делува како топлинска бариера и влијае на ладењето или кондензацијата во разменувачот на топлина. Проблемот настанува затоа што водата обично содржи многу растворени соли и минерали. Способноста на водата да ги раствори овие супстанции зависи од растворливоста, па ако водата се олади или испари, растворот може да стане презаситен: содржи повеќе растворени материи отколку што може да собере, така што некои супстанции почнуваат да се таложат. Кога топлиот и влажен воздух наеднаш ќе се олади кога ќе наиде на постудена површина, ќе предизвика замаглување на ладното стакло, што е истиот принцип. Во повеќето случаи, инженерите го решаваат овој проблем со прекумерно дизајнирање на системот, рече Варанаси: Користете многу поголема цевка отколку што е потребна, на пример, се очекува дека валкањето ќе предизвика делумно блокирање, или поголема површина, во овој случај Разменувач на топлина под. Субрамањам истакнува дека овој проблем не е нов: „Древните прибори за готвење имаат ваква акумулација“, рече тој. „Сè уште немаме добро решение“. Иако допрва треба да се докаже на индустриско ниво, новиот метод развиен од тимот на МИТ може да има значително влијание врз брзината на формирање на бигорот и во многу случаи може целосно да го спречи. Нивниот метод звучи едноставно: ефикасно нанотекстурирање на површината и полнење на добиената текстура со лубрикант. Текстурата главно зависи од големината на произведените испакнатини и жлебови; се чини дека прецизната форма не е важна. Затоа, може да се користат различни техники за да се создаде оваа текстура - вклучително и нанесување текстурирана обвивка на површината или хемиско гравирање на нејзиното место. Истражувачите, исто така, опишаа процес за избор на соодветен лубрикант кој не само што ја зголемува енергетската бариера формирана од бигор, туку и се шири на текстураните цврсти материи, правејќи ја површината „мазна“ и намалувајќи ја нуклеацијата што може да се користи за формирање на бигор. Сајт. Претходните обиди да се спречи или намали формирањето на бигор обично вклучуваат додавање на облога (како тефлон) на површината за да се спречи врзување на минералите со неа. Варанаси објасни дека проблемот со овој метод е што овие облоги се истрошија, исто како што облогите на нелепливи тави за пржење често се деградираат со употреба. Тој рече дека дури и ако има мала дупка на облогата, таа обезбедува место за да почне да се формира бигор. Користејќи го новиот метод, откако ќе се формира нано-текстурата на површината, на површината се нанесува масло или друга течност за подмачкување. Варанаси рече дека малите жлебови од нано размери ја зафаќаат оваа течност и ја држат цврсто на место преку капиларно дејство. За разлика од цврстите нелепливи премази, течноста може да тече за да ги пополни сите празнини, да се шири на текстурата на површината и ако дел се измие, може постојано да се надополнува. „Дури и ако има механички оштетувања, лубрикантот може да се врати на таа површина“, рече Субрамањам. „Може да ја задржи својата мазност долго време“. Бидејќи овој слој за подмачкување е многу тенок - дебел само неколку стотици нанометри - потребна е само мала количина на лубрикант за заштита на површината со децении. Варанаси рече дека резервоарот изграден во дел од гасоводот може да обезбеди подмачкување во текот на целиот век на опремата. Во случај на нафтоводи, „лубрикант веќе постои“, маслото заробено од површинската текстура може да ја заштити површината на цевководот. Јирген Руе, раководител на Лабораторијата за хемија и физика на интерфејсот на Универзитетот во Фрајбург, не беше вклучен во студијата, велејќи дека таа претставува „многу важни откритија и важен научен напредок“. Тој го нарече методот на тимот за намалување на формирањето бигор „нов и креативен“ и рече дека „може да има потенцијално влијание врз сите области каде што водата се загрева и се создава пареа“. Истражувачите рекоа дека по дополнително лабораториско тестирање за да се одреди најдоброто за одредена апликација По методите за лубрикант и текстура, системот може да биде подготвен за комерцијална примена за само три години. Оваа работа беше поддржана од MIT Energy Initiative.
Време на објавување: Декември-08-2021 година
