Ju mund ta keni parë atë në enët e kuzhinës ose tubacionet e vjetra të ujit: uji i fortë dhe i pasur me minerale do të lërë depozitime me luspa me kalimin e kohës. Ndodh jo vetëm në tubacionet dhe enët e gatimit në shtëpi, por edhe në tubacionet dhe valvulat që transportojnë naftë dhe gaz natyror dhe tubacionet që transportojnë ujin ftohës në termocentrale. Dihet mirë se peshore mund të shkaktojë joefikasitet, ndërprerje dhe probleme të mirëmbajtjes. Në industrinë e naftës dhe gazit, shkalla ndonjëherë çon në mbylljen e plotë të puseve operative, të paktën përkohësisht. Prandaj, zgjidhja e këtij problemi mund të sjellë shpërblime të mëdha. Tani, një ekip studiuesish të MIT ka dalë me një zgjidhje të mundshme për këtë problem të madh, por pak të njohur. Ata zbuluan se një trajtim i ri sipërfaqësor - duke përfshirë nano-teksturimin e sipërfaqes dhe më pas aplikimin e lëngut lubrifikues - mund të zvogëlojë shkallën e formimit të shkallës me të paktën dhjetë herë. Këtë javë, rezultatet e hulumtimit u publikuan në Journal of Advanced Materials Interface. Punimi u shkrua nga studenti i diplomuar Srinivas Subramanyam, kolegia postdoktorale Gisele Azimi dhe Kripa Varanasi, profesor i asociuar i shfrytëzimit detar në Departamentin e Inxhinierisë Mekanike në MIT. "Ju mund të shihni [shkallën] pothuajse kudo," tha Varanasi. Në shtëpi, këto depozita janë kryesisht një bezdi, por në industri, ato mund të çojnë në "ulje të produktivitetit dhe metoda e largimit të tyre mund të jetë e dëmshme për mjedisin", zakonisht duke përfshirë përdorimin e kimikateve të ashpra. Në termocentralet dhe impiantet e shkripëzimit, shkalla mund të shkaktojë humbje të konsiderueshme të efikasitetit sepse vepron si një pengesë termike dhe ndikon në ftohjen ose kondensimin në shkëmbyesin e nxehtësisë. Problemi lind sepse uji zakonisht përmban shumë kripëra dhe minerale të tretura. Aftësia e ujit për t'i tretur këto substanca varet nga tretshmëria, kështu që nëse uji ftohet ose avullohet, tretësira mund të bëhet e tepërt e ngopur: përmban më shumë substanca të tretura sesa mund të mbajë, kështu që disa substanca fillojnë të precipitojnë. Kur ajri i ngrohtë dhe i lagësht ftohet papritur kur ndeshet me një sipërfaqe më të ftohtë, do të shkaktojë mjegull në xhamin e ftohtë, që është i njëjti parim. Në shumicën e rasteve, inxhinierët e zgjidhin këtë problem duke mbi-projektuar sistemin, Varanasi tha: Përdorni një tub shumë më të madh se sa nevojitet, për shembull, pritet që ndotja të shkaktojë bllokim të pjesshëm, ose një sipërfaqe më të madhe, në këtë rast shkëmbyesin e nxehtësisë nën. Subramanyam thekson se ky problem nuk është i ri: "Enët e lashta të gatimit kanë këtë lloj akumulimi," tha ai. “Nuk kemi ende një zgjidhje të mirë.” Megjithëse ende nuk është provuar në shkallë industriale, metoda e re e zhvilluar nga ekipi i MIT mund të ketë një ndikim të rëndësishëm në shpejtësinë e formimit të shkallës dhe në shumë raste mund ta parandalojë atë plotësisht. Metoda e tyre tingëllon e thjeshtë: nanoteksturimi efektiv i sipërfaqes dhe mbushja e strukturës që rezulton me një lubrifikant. Cilësia varet kryesisht nga madhësia e gungave dhe brazdave të prodhuara; forma e saktë nuk duket se ka rëndësi. Prandaj, një shumëllojshmëri teknikash mund të përdoren për të krijuar këtë teksturë - duke përfshirë aplikimin e një shtrese me teksturë në sipërfaqe ose gdhendjen kimike të saj në vend. Studiuesit përshkruan gjithashtu një proces për zgjedhjen e një lubrifikanti të përshtatshëm që jo vetëm rrit pengesën e energjisë të formuar nga shkalla, por gjithashtu përhapet në trupat e ngurtë me teksturë, duke e bërë sipërfaqen "të lëmuar" dhe duke reduktuar bërthamimin që mund të përdoret për formimin e shkallës. Faqe. Përpjekjet e mëparshme për të parandaluar ose reduktuar formimin e shkallës zakonisht përfshijnë shtimin e një shtrese (siç është Teflon) në sipërfaqe për të parandaluar që mineralet të lidhen me të. Varanasi shpjegoi se problemi me këtë metodë është se këto veshje konsumohen, ashtu si veshjet në tiganët që nuk ngjiten shpesh degradohen me përdorim. Ai tha se edhe nëse ka një vrimë të vogël në shtresë, ajo siguron një vend për të filluar formimin e shkallës. Duke përdorur metodën e re, pasi nano-tekstura të jetë formuar në sipërfaqe, vaji ose lëngu tjetër lubrifikues aplikohet në sipërfaqe. Varanasi tha se brazdat e vogla në shkallë nano e kapin këtë lëng dhe e mbajnë fort në vend nëpërmjet veprimit kapilar. Ndryshe nga veshjet e ngurta jo ngjitëse, lëngu mund të rrjedhë për të mbushur çdo boshllëk, të përhapet në strukturën e sipërfaqes dhe nëse një pjesë lahet, mund të rimbushet vazhdimisht. "Edhe nëse ka dëmtim mekanik, lubrifikuesi mund të kthehet në atë sipërfaqe," tha Subramanyam. "Ai mund të ruajë butësinë e tij për një kohë të gjatë." Për shkak se kjo shtresë lubrifikuese është shumë e hollë - vetëm disa qindra nanometra e trashë - kërkon vetëm një sasi të vogël lubrifikanti për të mbrojtur një sipërfaqe për dekada. Varanasi tha se një rezervuar i ndërtuar në një pjesë të tubacionit mund të sigurojë lubrifikimin gjatë gjithë jetës së pajisjeve. Në rastin e tubacioneve të naftës, "lubrifikuesi tashmë ekziston", vaji i kapur nga struktura e sipërfaqes mund të mbrojë sipërfaqen e tubacionit. Jurgen Rühe, kreu i Laboratorit të Kimisë dhe Fizikës së Ndërfaqes në Universitetin e Freiburgut, nuk ishte i përfshirë në studim, duke thënë se ai përfaqëson "zbulime shumë të rëndësishme dhe përparime të rëndësishme shkencore". Ai e quajti metodën e ekipit për reduktimin e formimit të shkallës “të re dhe krijuese” dhe tha se “mund të ketë një ndikim të mundshëm në të gjitha zonat ku uji ngrohet dhe prodhohet avulli”. Studiuesit thanë se pas testeve të mëtejshme laboratorike për të përcaktuar më të mirën për një aplikim të veçantë Pas metodave të lubrifikantit dhe teksturimit, sistemi mund të jetë gati për aplikim komercial në vetëm tre vjet. Kjo punë u mbështet nga MIT Energy Initiative.
Koha e postimit: Dhjetor-08-2021
