دستاورد محققان: یافتن روشی برای جوشاندن سریع‌تر و کارآمدتر آب با مصرف انرژی پایین‌تر

پژوهشگران دانشگاه MIT با افزودن حفره‌های بسیار کوچک روی سطح آب، یک روش جدید برای جوشاندن آن پیدا کرده‌اند که بسیار سریع و کارآمد است. به کمک این روش می‌توان مصرف انرژی در صنایع مختلف از جمله اکثر نیروگاه‌های تولید برق، بسیاری از سیستم‌های تولید مواد شیمیایی و حتی سیستم‌های خنک کننده برای لوازم الکترونیک را کاهش داد.

دانشمندان در این روش راهی برای بهبود همزمان دو پارامتر کلیدی که منجر به فرآیند جوش آمدن آب می‌شوند، پیدا کرده‌اند. این دو پارامتر عبارتند از ضریب انتقال حرارت (HTC) و شار حرارتی بحرانی (CHF).

در حالت کلی، ارتباط میان دو این دو کمیت به نوعی است که بهبود یکی، سبب بدتر شدن دیگری می‌شود. بنابراین یافتن روشی که بتواند هردو پارامتر را به صورت همزمان بهبود بخشد، پیشرفت بزرگی به حساب می‌آید.

فرض کنید که در حین جوشاندن مقداری آب، حباب‌های زیادی روی سطح آب تشکیل شود. این یعنی جوشاندن آب بسیار کارآمد است. اما از سمت دیگر، وجود حباب‌های زیاد روی سطح می‌تواند نقش یک لایه محافظتی در برابر انتقال حرارت را ایجاد کند. اینجاست که تضاد به وجود می‌آید.

جوشاندن سریع‌تر و کارآمدتر آب

محققان برای رفع این مشکل، به سراغ افزودن یک سری حفره‌ها یا فرورفتگی‌ها بسیار کوچک به اندازه دو میلی‌متر در سطح رفتند تا بتوان نحوه تشکیل حباب‌ها روی آن سطح را کنترل کرد. با این کار، حباب‌هایی که تولید می‌شوند درون فرورفتگی‌ها قرار گرفته و از پخش شدن آن‌ها در سطح و عمل کردن همانند یک لایه مقاوم در برابر حرارت جلوگیری می‌شود.

به طور کلی، دانشمندان با از بین بردن لایه محافظتی میان سطح و آب به این روش، راندمان انتقال حرارت و به عبارتی CHF را افزایش می‌دهند.

این روش تاکنون در مقیاس‌های کوچک مورد استفاده قرار گرفته و دانشمندان عقیده دارند می‌تواند راهکار مناسبی برای کاهش انرژی مصرفی در صنایع وابسته باشد. با این‌حال، برخی دانشمندان عقیده دارند این اولین قدم در این مسیر است و باید در مراحل بعدی روی گسترش آن در ابعاد صنعتی متمرکز شد.