Name: ice generation and the heat and mass transfer phenomena of introducing water to a cold bath of brine
Uploaded: 2017-03-13T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 16 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine at JoVE.com

저자는 어떤 승인이 없습니다.

주의 :이 실험에서 사용 된 두 독성 화학 메탄올 및 에틸렌 글리콜이있다. 메탄올은 포름산 또는 포름산 염 후 포름 알데히드를 발생하는 인체에서 대사 될 수있다. 이 물질은 중추 신경계에 독성이며 사망의 원인이 될 수 있습니다. 에틸렌 글리콜이어서 옥살산으로 설정할 수 산, 글리콜을 산화 할 수있다. 이 신부전 및 사망을 일으킬 수 있습니다. 이러한 화학 물질을 마시지 마십시오. 사고가 발생하면 즉시 의사에게 문의하십시오. 1. 냉각 장치 주 : 주위 온도가 상온에서 약 때 ° C 정도 -18에서 식염수를 유지하는 것은 매우 어렵다. 이 에틸렌 글리콜 및 염수 저장 탱크 과도한 전력 소비를 방지하고, 최적의 시스템 성능을 보장하기 위해 잘 절연 합리적인 크기가 중요하다. 이는 탱크의 크기는 30 L.를 초과하지 않는 것이 권장 <ol><li> 보조 냉각 유체를 준비 <ol><li> 이차 냉각 탱크, 탱크 A (: 200mm, 높이 400mm × : 350mm 염기)에 에틸렌 글리콜 1 L를 붓는다. 탱크 A. 물의 약 0.6-0.65 L (6백~6백50g)를 추가 </li><li> 단계를 반복 1.1.1 여러 번 탱크 A (25 L)에 충분한 유체가 될 때까지. </li><li> 유체가 균일하게되도록 상기 유체 교반한다. </li><li> 전체 용량 설정 (2,500 L / H)에 탱크 A의 두 펌프에 전환합니다. 모든 거품은 열 교환기에 갇혀 및 파이프가 해제되어 있는지 확인합니다. </li><li> 모든 거품이 출시되는 관찰 할 수있는 펌프를 끕니다. 그렇지 않은 경우, 단계 1.1.4를 반복합니다. </li></ol></li><li> 소금물의 준비 주 :이 예에서, 22 중량 %의 식염수가 제조된다. 다른 농도가 필요한 경우 부가 염의 질량은 따라서 변경되어야한다. 기준 염수 농도 및 밀도 값은 페이지 D-257 번째의 64 번째 판 (1983)을 발견 할 수있다화학 및 물리학 (46)의 전자 CRC 수첩. <ol><li> 5 L 플라스틱 비커에 물 4kg을 추가합니다. </li><li> 전자 규모의 NaCl 소금 1kg을 측정하고 물을 비커에이 소금을 부어. </li><li> 용액이 깨끗해질 때까지 혼합물을 교반 하였다 (즉, 용액 중에 가시에는 염 입자 또는 물에 기포가 없음). </li><li> 10 ML의 주사기를 사용하여 용액 ~ 10 mL로 샘플을 가져 가라. </li><li> U 자 관 농도계로 액체를 주입한다. </li><li> 튜브에 공기 방울을 확인합니다. 어떤있을 경우이를 밀어 이상의 유체를 주입. </li><li> 보도는 &quot;빠른 설정&quot;을 선택 &quot;밀도 온도.&quot; 20 ° C를 눌러 입력합니다 &quot;OK.&quot; 밀도 측정기는 지금이 온도에서 유체 밀도를 측정 할 것이다. </li><li> 를 눌러 시작하고 결과를 기다립니다. </li><li> 1164.00 kg / m 3 밀도 수치를 비교합니다. </li><li> 기록이 compariso 이하이면 더 많은 소금을 추가n 개의 밀도. 그렇지 않은 경우 물을 추가합니다. </li><li> 단계를 반복 1.2.3-1.2.10 유체 밀도가 올 때까지 (1164.00 kg / m 3). </li><li> 큰 용기에이 솔루션을 붓고, 컨테이너 A. </li><li> 사용 소금물의 35 ~ 40 L을 -40 ° C에서 가슴 냉동고에 컨테이너을 넣어 1.2.1-1.2.12 단계를 반복합니다. 온도가 (이 22 중량 %의 소금물의 포인트를 동결) -19.18 ° C에 도달 할 때까지, 48 ~ 72 시간 동안 거기에 소금물을 유지합니다. </li></ol></li></ol> 주입과 세척 물에 대한 얼음의 2. 준비 <ol><li> 주입 물 얼음을 준비 <ol><li> 작은 용기 (200 × 200 × 50mm)에 물 1 L를 따르십시오. </li><li> 다른 컨테이너와 단계를 반복 2.1.1 및 -40 ° C에서 가슴 냉장고에있는 두 개의 컨테이너를 배치합니다. </li><li> 모든 물이 동결 될 수 있도록 10 시간 이상 냉장고에 보관하십시오. </li></ol></li><li> 세정 수의 얼음 쉘을 준비 <ol><li> 물 5 L로 5-L 비커를 입력합니다. </li><li> 물 2 L로 2-L 비커를 입력합니다. </li><li> 고정되지 않은 물 주위에 얼음 포장의 두꺼운 껍질이되도록 8 ~ 10 시간 동안 -40 ° C에서 가슴 냉동고에 모두 비커를 놓습니다. </li><li> 얼음 외피의 상단에 3 cm 직경의 구멍을 열어 수돗물 3-5 분 / s의 속도로 고속의 물 분사를 사용한다. </li><li> 얼음 쉘 내부에 물을 배출합니다. </li><li> 다시 냉장고에있는 두 개의 비커를 넣습니다. </li><li> 얼음 쉘의 질량이 두 개의 비커에 대한 3kg과 1kg에 도달하지 않을 경우, 각각 반복 2.2.1-2.2.5 단계하지만, 단계 2.2.3에서 더 이상 냉장고에 비커를 유지합니다. 두 커 이제 각각 2 L의 물 1 L를 포함 할 수 있어야한다. </li></ol></li></ol> 3. 물 소개 위치 및 레올 로지 제어 실험 <ol><li> 염수 표면에 물을 소개 <ol><li> 에 컨테이너 A의 22 중량 % 차가운 소금물의 2 L를 가만히 따르다냉각 장치의 아이스크림 메이커 및 스위치의 알루미늄 버킷. </li><li> 온도계 / 열전쌍과 염수의 온도를 측정한다 (K 형 있거나, T 형이 적합하다). 염수가 -15 ℃ 이하이면 실험을 수행한다. </li><li> 실온 수돗물 100 mL 유리 주사기를 채우기. 주사기의 끝 부분에 2 mm 내부 직경, 두께 1 mm, 1-m 길이의 실리콘 튜브를 연결합니다. </li><li> 주사기에 물과 실리콘 튜브의 출구 사이에 헤드가되도록 특정한 위치에서 주사기를 놓는다. 정수압은 관에서 물을 짜내는 것입니다. </li><li> 염수로 실리콘 관의 특정 길이, 통상 70cm를 담근다. </li><li> 정수압은 물이 주사기를 떠날 수 있도록 충분히 큰되도록 주사기와 튜브 출구 사이의 상대적인 위치를 조정합니다. 튜브가 차단 된 경우, UNT 높은 수직 위치로 주사기를 상승하여 머리를 증가(IL)는 수압은 튜브 내에 전단 응력을 극복 할 수있다. </li><li> 관 출구 약 1cm 또는 염수 표면 위 이하를 유지합니다. </li><li> 물의 출구 온도하자 염수 표면에서 발생하는 양의 얼음 제조 될 수 있거나 어느 정도 혼합 결정하기 위해 유량을 제어하는 ​​침지 튜브의 길이와 주사기 높이를 조정한다. 냉동 현상은 이제 염수 표면에서 관찰해야한다. 더 방향 참조 (45)를 참조하십시오. </li></ol></li><li> 소금물을 통해 물을 소개 <ol><li> 반복 3.1.1-3.1.6 단계를 반복합니다. </li><li> 바람직하게는 용기의 바닥에, 염수 내부의 튜브 출구를 유지합니다. </li><li> 침수 관의 길이 및 주사기의 높이를 조정한다. </li><li> 플로우의 레올 제어 튜브 출구의 각도를 조정한다. </li><li> 반복 최고의 결합 흐름 유동성을 발견하고 대부분의 얼음을 생산할 수있는 유량에 3.2.3-3.2.4 단계를 반복합니다. </li></ol></li></ol><ol><li> 얼리다 <ol><li> 관에 기포가있는 경우, 글리콜 순환 시스템에서 기포를 분리 한 다음, 펌프를 끄지 탱크, 안쪽 두 펌프를 스위치. </li><li> 세 개의 냉동 장치에 전환하고이 에틸렌 글리콜 용액을 냉각 10-16 시간 동안 실행하자. </li><li> 온도계 / 열전쌍 에틸렌 글리콜 용액을 측정한다. 글리콜 온도는 약 -25 ° C에 있어야합니다. </li><li> 4.1.5 단계로 진행하기 전에 C ° -19에서 확인이되어 있는지 확인하기 위해 컨테이너 A의 염수의 온도를 측정한다. </li><li> A. 탱크에있는 두 펌프에 약 30 컨테이너 A로부터 염수 L 및 스위치, 염수 탱크, 탱크 B 채우기 </li><li> 이보다 차가운 -19 ° C의 경우 탱크 A.의 글리콜의 온도를 측정, 열교환 외부 얼음 입자의 침전을 방지하기 위해 하나 이상의 냉각 장치의 전원을 끄 IN 탱크 B. 온도는 세 가지 냉각 장치를 켜십시오, 예상 브라인 온도보다 따뜻합니다. -17 ° C에서 -19 ° C에서 실험을 수행한다. </li><li> 절연 5-L 비커, 컨테이너 B로 단계 2.1에서 얼음이 들어 찬 블록을 배치하고 비커에 물을 약 3 L을 붓는다. </li><li> 물의 온도를 측정하고, 온도가 상승하면 실험 사이 교반하여 2 ℃에서 보관. </li><li> 2 ° C를 물 100 mL를 유리 주사기를 입력합니다. </li><li> 응축과 결빙을 중지 탱크 B의 유리 창 메탄올 50-10 mL로 적용한다. </li><li> 일정한 정수압 및 따라서 일정한 유량이되도록 주사기와 튜브의 출구 사이의 상대 위치를 조정하여 염수로 물을 주입한다. 실리콘 튜브 약 70cm는 소금물에 침수되어야한다. 0 ° 분사의 각도를 조정되도록 상향 디레에서 초기 물 속도ction는 0m / s이다. 참고 : 주사기가 될 수 있습니다 핸드 헬드 또는 스탠드에 고정. 이 스탠드를 조정하는 데 더 많은 시간이 소요되며, 얼음이 튜브를 차단할 수 있기 때문에 브라인 온도가 추운 경우 핸드 더 적절하다. 일정한 유속 및 주입 각도 (0 °)을 보장함으로써 및 약 3cm 관 출구 위에 냉동 프론티어 유지하여 실험에 걸쳐 일관된 유동 레올 유지. 흐름이 47 난류 설정하는 시작하는 지역을 입력하게하지 마십시오. 더 방향 참조 (45)를 참조하십시오. </li><li> 단계 4.2 및 4.3에 기술 된 바와 같이 얼음 수집. 다른 염수 온도에서 4.1.11 - 반복 4.1.8 단계를 반복합니다. </li></ol></li><li> 생성 된 얼음을 수집하고 생산 얼마나 많은 얼음 추정 (건조 컬렉션) <ol><li> 눌러 독서 규모의 컨테이너 (200 × 200 × 50mm)를 넣고 제로 버튼 &quot;켜기&quot;. </li><li> 얼음을 퍼 오프 흔들어 체를 사용하여염수. </li><li> 컨테이너에이 얼음을 넣어. 스케일을 사용하여 얼음의 질량을 측정한다. </li><li> 얼음이 용융 된 후, 샘플을 취하도록 10 ml 주사기를 사용한다. 밀도 측정기로 액체의이 샘플을 주입한다. </li><li> 단계를 수행 1.2.6-1.2.9. </li><li> 밀도 값을 기록한다. </li><li> 밀도에서 그물 물의 질량을 계산 (즉, 얼음으로 변환 물의 질량)는 다음 식을 사용하여 : <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq1.jpg" /> 어디에 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq2.jpg" /> 중량 %로 염수 농도이고 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq3.jpg" /> 과 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq4.jpg" /> 각각 소금과 물,의 대중이다. </li></ol></li><li> 생성 된 얼음을 수집하고 생산 얼마나 많은 얼음 추정 (젖은 컬렉션) <ol><li> 얼음 쉘 (2 단계와 5-L 비커를 입력합니다.2) 상온 수돗물. -40 ° C에서 다시 냉장고에 넣어. </li><li> 온도가 0 ℃ 일 때 2-L 비이커에 5 L 비이커에서 얼음 셸 물을 경사 분리한다. 5-L 비커를 입력합니다. 냉동실에 모두 비커를 유지합니다. </li><li> 단계 4.1.8과 4.1.9에서 생성 된 얼음을 퍼 그것을 씻어 얼음에 2-L 비커의 물을 200 ~ 500 mL로 붓는다. 0 ° C를 물을 적용하기 전에 자체를 흔들지 마십시오. </li><li> 체의 유체를 흔들어. </li><li> 반복 4.2.2-4.2.7 단계를 반복합니다. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Quarini, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleaning+and+separation+in+conduits.">Cleaning and separation in conduits.</a> UK patent. , (2001).</li><li>Quarini, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice-pigging+to+reduce+and+remove+fouling+and+to+achieve+clean-in-place.">Ice-pigging to reduce and remove fouling and to achieve clean-in-place.</a> Appl. Therm. Eng. 22, 747-753 (2002).</li><li>Evans, T. S., Quarini, G. L., Shire, G. S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+into+the+transportation+and+melting+of+thick+ice+slurries+in+pipes.">Investigation into the transportation and melting of thick ice slurries in pipes.</a> Int. J. Refrig. 31, 145-151 (2008).</li><li>Shire, G. S. F., Quarini, G. L., Rhys, T. D. L., Evans, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+anomalous+pressure+drop+behaviour+of+ice+slurries+flowing+through+constrictions.">The anomalous pressure drop behaviour of ice slurries flowing through constrictions.</a> Int. J. Multiph. Flow. 34, 510-515 (2008).</li><li>Shire, G. S. F., Quarini, G. L., Evans, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure+drop+of+flowing+ice+slurries+in+industrial+heat+exchangers.">Pressure drop of flowing ice slurries in industrial heat exchangers.</a> Appl. Therm. Eng. 29, 1500-1506 (2009).</li><li>Evans, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Technical Aspects of Pipeline Pigging with Flowing Ice Slurries [dissertation]. , (2007).</li><li>Shire, G. S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The behaviour of ice pigging slurries [dissertation]. , (2006).</li><li>Hales, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+fraction+measurement+of+ice+slurries+through+electromagnetic+attenuation.">Ice fraction measurement of ice slurries through electromagnetic attenuation.</a> Int. J. Refrig. 47, 98-104 (2014).</li><li>Hales, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+salinity+and+temperature+on+electromagnetic+wave+attenuation+in+brine.">The effect of salinity and temperature on electromagnetic wave attenuation in brine.</a> Int. J. Refrig. 51, 161-168 (2015).</li><li>Hales, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ice slurry diagnostics through electromagnetic wave attenuation and other techniques [dissertation]. , (2015).</li><li>Lucas, E. J. K., Hales, A., McBryde, D., Yun, X., Quarini, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+Ultrasonic+Monitoring+of+Ice+Pigging+in+Pipes+Containing+Liquid+Food+Materials.">Noninvasive Ultrasonic Monitoring of Ice Pigging in Pipes Containing Liquid Food Materials.</a> J. Food Process. Eng. 40, e12306 (2015).</li><li>Carrasco, J., Hodgson, A., Michaelides, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+molecular+perspective+of+water+at+metal+interfaces.">A molecular perspective of water at metal interfaces.</a> Nat. Mater. 11, 667-674 (2012).</li><li>Hu, X. L., Michaelides, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+formation+on+kaolinite:+Lattice+match+or+amphoterism?+.">Ice formation on kaolinite: Lattice match or amphoterism? .</a> Surf. Sci. 601, 5378-5381 (2007).</li><li>Hu, X. L., Michaelides, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+kaolinite+(0+0+1)+polar+basal+plane.">The kaolinite (0 0 1) polar basal plane.</a> Surf. Sci. 604, 111-117 (2010).</li><li>Leiper, A. N., Ash, D. G., McBryde, D. J., Quarini, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+thermal+efficiency+of+ice+slurry+production+through+comminution.">Improving the thermal efficiency of ice slurry production through comminution.</a> Int. J. Refrig. 35, 1931-1939 (2012).</li><li>Leiper, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Carnot cycle optimisation of ice slurry production through comminution of bulk ice [dissertation]. , (2012).</li><li>Leiper, A. N., Hammond, E. C., Ash, D. G., McBryde, D. J., Quarini, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+conservation+in+ice+slurry+applications.">Energy conservation in ice slurry applications.</a> Appl. Therm. Eng. 51, 1255-1262 (2013).</li><li>B&#233;d&#233;carrats, J. -. P., David, T., Castaing-Lasvignottes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+slurry+production+using+supercooling+phenomenon.">Ice slurry production using supercooling phenomenon.</a> Int. J. Refrig. 33, 196-204 (2010).</li><li>Wijeysundera, N. E., Hawlader, M. N. A., Andy, C. W. B., Hossain, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice-slurry+production+using+direct+contact+heat+transfer.">Ice-slurry production using direct contact heat transfer.</a> Int. J. Refrig. 27, 511-519 (2004).</li><li>Reynolds, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+extent+and+action+of+the+heating+surface+of+steam+boilers.">On the extent and action of the heating surface of steam boilers.</a> Proc. Lit. Philos. Soc. Manch. 14, 7-12 (1874).</li><li>Reynolds, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Papers on mechanical and physical subjects: reprinted from various transactions and journals. , 81-85 (1900).</li><li>Reynolds, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Papers+on+mechanical+and+physical+subjects.">Papers on mechanical and physical subjects.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 12, 129-136 (1969).</li><li>Prandtl, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eine+Beziehung+zwischen+W&#228;rmeaustausch+und+Str&#246;mungswiderstand+der+Fl&#252;ssigkeiten+(On+the+relation+between+heat+exchange+and+stream+resistance+of+fluid+flow).">Eine Beziehung zwischen W&#228;rmeaustausch und Str&#246;mungswiderstand der Fl&#252;ssigkeiten (On the relation between heat exchange and stream resistance of fluid flow).</a> Physik. Z. 11, 1072-1078 (1910).</li><li>Prandtl, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bemerkung+&#252;ber+den+W&#228;rme&#252;bergang+im+Rohr+(Note+on+heat+transmission+in+pipes).">Bemerkung &#252;ber den W&#228;rme&#252;bergang im Rohr (Note on heat transmission in pipes).</a> Physik. Z. 29, 487-489 (1928).</li><li>Taylor, G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditions+at+the+surface+of+a+hot+body+exposed+to+the+wind.">Conditions at the surface of a hot body exposed to the wind.</a> Rep. Memo. ACA. 272, (1916).</li><li>Taylor, G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Application+of+Osborne+Reynolds'+Theory+of+Heat+Transfer+to+Flow+through+a+Pipe.">The Application of Osborne Reynolds' Theory of Heat Transfer to Flow through a Pipe.</a> Proc. R. Soc. A. 129, 25-30 (1930).</li><li>K&#225;rm&#225;n, T. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Proceedings of the Fourth International Congress for Applied Mechanics. , 54-91 (1934).</li><li>K&#225;rm&#225;n, T. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+analogy+between+fluid+friction+and+heat+transfer.">The analogy between fluid friction and heat transfer.</a> Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 61, 705-710 (1939).</li><li>Martinelli, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+transfer+to+molten+metals.">Heat transfer to molten metals.</a> Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 69, 947-959 (1947).</li><li>Colburn, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+of+correlating+forced+convection+heat-transfer+data+and+a+comparison+with+fluid+friction.">A method of correlating forced convection heat-transfer data and a comparison with fluid friction.</a> Trans. Am. Inst. Chem. Eng. 29, 174-210 (1933).</li><li>Colburn, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+of+correlating+forced+convection+heat-transfer+data+and+a+comparison+with+fluid+friction.">A method of correlating forced convection heat-transfer data and a comparison with fluid friction.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 7, 1359-1384 (1964).</li><li>Chilton, T. H., Colburn, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+Transfer+(Absorption)+Coefficients+Prediction+from+Data+on+Heat+Transfer+and+Fluid+Friction.">Mass Transfer (Absorption) Coefficients Prediction from Data on Heat Transfer and Fluid Friction.</a> Ind. Eng. Chem. 26, 1183-1187 (1934).</li><li>Friend, W. L., Metzner, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Turbulent+heat+transfer+inside+tubes+and+the+analogy+among+heat,+mass,+and+momentum+transfer.">Turbulent heat transfer inside tubes and the analogy among heat, mass, and momentum transfer.</a> AIChE J. 4, 393-402 (1958).</li><li>Bejan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constructal-theory+network+of+conducting+paths+for+cooling+a+heat+generating+volume.">Constructal-theory network of conducting paths for cooling a heat generating volume.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 40, 799-816 (1997).</li><li>Bejan, A., Lorente, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constructal+theory+of+generation+of+configuration+in+nature+and+engineering.">Constructal theory of generation of configuration in nature and engineering.</a> J. Appl. Phys. 100, 041301 (2006).</li><li>Bejan, A., Lorente, S., Yilbas, B. S., Sahin, A. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+solidification+has+an+S-shaped+history.">Why solidification has an S-shaped history.</a> Sci. Rep. 3, 1711 (2013).</li><li>Lake, R. A., Lewis, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salt+rejection+by+sea+ice+during+growth.">Salt rejection by sea ice during growth.</a> J. Geophys. Res. 75, 583-597 (1970).</li><li>Wettlaufer, J. S., Worster, M. G., Huppert, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+convection+during+solidification+of+an+alloy+from+above+with+application+to+the+evolution+of+sea+ice.">Natural convection during solidification of an alloy from above with application to the evolution of sea ice.</a> J. Fluid Mech. 344, 291-316 (1997).</li><li>Paige, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stalactite+Growth+beneath+Sea+Ice.">Stalactite Growth beneath Sea Ice.</a> Science. 167, 171-172 (1970).</li><li>Dayton, P. K., Martin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observations+of+ice+stalactites+in+McMurdo+Sound,+Antarctica.">Observations of ice stalactites in McMurdo Sound, Antarctica.</a> J. Geophys. Res. 76, 1595-1599 (1971).</li><li>Eide, L. I., Martin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+formation+of+brine+drainage+features+in+young+sea+ice.">The formation of brine drainage features in young sea ice.</a> J. Glaciol. 14, 137-154 (1975).</li><li>Martin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+stalactites:+comparison+of+a+laminar+flow+theory+with+experiment.">Ice stalactites: comparison of a laminar flow theory with experiment.</a> J. Fluid Mech. 63, 51-79 (1974).</li><li>Jeffs, K., Attenborough, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Frozen Planet: Episode 5 'Winter'. , (2011).</li><li>Fothergill, A., Berlowitz, V., Attenborough, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+Winter:+Life+closes+down.">Ch. Winter: Life closes down.</a> in Frozen Planet: A World Beyond Imagination. , (2011).</li><li>Yun, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+formation+in+the+subcooled+brine+environment.">Ice formation in the subcooled brine environment.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 95, 198-205 (2016).</li><li>Weast, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> CRC Handbook of Chemistry and Physics. 64, 257-258 (1983).</li><li>Bejan, A., Lage, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Prandtl+Number+Effect+on+the+Transition+in+Natural+Convection+Along+a+Vertical+Surface.">The Prandtl Number Effect on the Transition in Natural Convection Along a Vertical Surface.</a> J. Heat Transfer. 112, 787-790 (1990).</li></ol>

저자는 공개 아무것도 없어.

보조 냉매로서 염수를 사용하여 얼음을 생성하는 프로세스는 열 및 물질 전달의 조합을 포함한다. 열전달이 크면 물 전에 얼음 형성은 벌크 유체와 혼합 할 수있는 기회를 갖는다. 이는 도입 된 물과 무부하 벌크 염수 사이의 상대 이동이있을 때 (즉, 염수 내 주입 물), 흐름은 열전달을 돕고 빠르게 형성 얼음을 촉진하는 것이 확인되었다. 너무 많은 난류 흐름에있을 때, 얼음은 생성 될 수 ?...

<html> 아이스 슬러리 널리 산업에 사용되며, 특히 하나의 성공적인 응용은 얼음 피깅 기술 1, 2이다. 종래의 거품 고체 돼지에 비해 얼음 돼지 때문에 액상의 윤활 효과 및 결정이 3, 4, 5를 녹여 얼음의 일부로서 그 응고점의 높이의 장거리 복잡한 토폴로지를 통해 여행 할 . 돼지가 걸리면하더라도 번 단순히 용융 후 세정 처리를 재개 아이스 슬러리를 기다릴 수있다. 파이프 청소의이 방법은 저렴하고 사용하기 쉽습니다. 얼음 분획 얼음 돼지의 성능에 중요한 역할을한다. 얼음 분율을 측정하기 위해 하나의 얼음 슬러리 충분히 6 두꺼우면 결정하는 cafetière (프렌치 프레스)를 사용하여,&quot;아이스 피깅을 행하는 경우&gt; 7. 높은 cafetière 얼음 분획 통상 80 %가 요구된다. 온라인 얼음 분획 검출의 최근 연구는 모두 전자 초음파가 작업 8, 9, 10, 11에 적합한 것으로 나타났다. 얼음 돼지는 일반적으로 5 중량 %의 염화나트륨 용액 (염수)로부터 긁힌 표면 제빙기에 의해 이루어진다. 또한 산업에서 얼음 슬러리를 제조하는 주요 방법이다. 제빙이 종류의 냉 금속 표면, 전형적으로 316 매끄러운 강철 표면에 물 또는 염수가 정지하고 순환 오프 얼음 입자를 위. 액체 - 금속 인터페이스는 매우 복잡하고 얼음 (12)을 만드는 데 필수적인 요소 다양한 영향을 받는다. 비금속과 물 사이의 인터페이스는 매우 다를 수 있으며, 하나의 특히 흥미로운 예는 카올리나이트이다. Kaol의 고체 표면에 인접한 바람직한 얼음 구조가 아니라 그 (13)의 상단 (14)에 형성하는 얼음처럼 수소 결합 클러스터 장려 양쪽 기판 유체의 층이 없기 때문에 inite 물 인터페이스 특별하다. 얼음 돼지를 제조하는 또 다른 방법은 고농도 염수를 동시에 첨가하는 동안 미리 만들어진 얼음 블록 분쇄 요구한다. 더 빙점 강하제 (FPD)가 얼음의 형성 이전에 첨가되지 않기 때문에이 방법은 냉동 시스템은 더 높은 증착 온도에서 실행할 수있다; 이는 따라서 의한 소정의 냉각 듀티 15, 16, 17 하강 압축비 작아 전력을보다 효율적으로 간주된다. 두 개의 다른 얼음 생산 방법이 있습니다 과냉각 물에서 얼음을 생산과 직접 접촉 냉매와 물을 넣어 <sup클래스 = &quot;외부 참조&quot;&gt; 18, 19. 과냉각있어서 얼음 핵 생성 및 성장을 생성하는 준 과냉각 물을 방해 포함한다. 이 방법의 가장 큰 문제는 시스템을 차단할 수 있습니다 원치 않는 얼음 형성 있습니다. 냉매도 윤활유가 모두 최종 얼음 제품에서 원하고 있기 때문에 직접 접촉 방법은 얼음 피깅에 적합하지 않은 것으로 간주됩니다. 결빙으로 인해 융합 과정에서 발생하는 잠열을 열 및 물질 전달을 필요로한다. 이것은 제 가스의 열 및 물질 수송 강하게 결합하여 유사한 수학 식 20로 표현 될 수있는 1874 년 오스본 레이놀즈에 의해 발견되었다. 이 작품은 유체의 운동량, 열 및 물질 전달의 주제에 선구적인 논문을 형성하고, 22 차례 (21)을 복각했다. 이 주제는 다음에 의해 연구되었다가스, 액체, 및 용융 금속 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 모두 분석 및 경험적 접근법에서 다른 번호. 이외에도 열 및 물질 전달에서, 유체는 수지상 얼음 성장을 개발할 수 있습니다 핵 사이트를 필요로한다. 얼음 결정의 성장에 현대 통찰력 얼음이 방법은 34, 35, 36에서 성장하는 이유를 설명하기 위해, 아드리안 Bejan가 개발 Constructal 법을 사용한다. 염수의 결빙으로 인해 염의 존재로 초순수의 것과 매우 다르다. 가장 먼저,<html> 염은 유체의 열역학 변경 및 빙점을 누른다. 둘째, 염 (온도가 공정 점에 도달 할 때에 만 형성 될 수있는 hydrohalite 제외) 얼음 매트릭스에 용해 할 수없고, 얼음이 성장하기 시작할 때 벌크 유체 거부된다. 소금의 거부는 실험실 (37), (38)에서 연구 바다 얼음과 얼음 모두에서 발견되었다. 거부 고농도 염수 온도 웰 아래 해수의 어는점 때문에이 가져갈, 얼음 흐르는 염수 무부하 벌크 유체 사이의 계면에서 자란다. 또한 brinicles라는 이름의이 얼음 종유석은, 첫째 맥머도 사운드, 남극 대륙에서 발견 된 실험적 39, 40, 41, 42 연구 하였다. 2011 년 BBC는 냉동 행성 시리즈 brinicles의 형성을 촬영&quot;외부 참조&quot;&gt; 43, 44. 우리의 실험에서, 물이 저온 염수 욕조에 도입되는 대기 흐르는 유체를 바꿈으로써, 물이 적절한 조건 하에서 45 얼음으로 변환 할 수있다는 것을 발견 하였다. 이것은 물이 도입되는 위치는 레올 로지, 유동 및 염수 온도 및 농도가 더 얼음이 제조 될 수 있는지에 영향을 미치는 모든 주요 인자 인 것으로 밝혀졌다. 본 연구의 전반적인 목적은 제빙기가 높은 증발기 온도 및 액체 대 액체 열 전달의 높은 비율이 에너지 사용의 효율성을 향상시킬 수있는 것을 고려하면, 아이스 슬러리를 생성하기 위해이 메커니즘을 통해 개발 될 수 있는지를 조사하는 것이다. 이 문서를 공유 실험의 주요 측면.

<table><tbody><tr><td>DMA 4500 M</td><td>Anton Paar</td><td>81546022</td><td>Density Metre</td></tr><tr><td>GELATO Chef 2200</td><td>magimix</td><td>0036500504R13</td><td>Ice Cream Maker</td></tr><tr><td>280D</td><td>FREEZE MASTER</td><td>241-1441</td><td>Pipe Freezer</td></tr><tr><td>M17.5X2</td><td>BLUE ICE MACHINES</td><td>GK924</td><td>Slushy Puppy Machine</td></tr><tr><td>HH68K</td><td>OMEGA</td><td>140045</td><td>Thermometer</td></tr><tr><td>OHAUS</td><td>TS4KW</td><td>1324</td><td>Scale</td></tr><tr><td>ZFC321WA/BNI225</td><td>ZANUSSI</td><td>920672574-00</td><td>Freezer</td></tr><tr><td>EIS Heater Matrix</td><td>Vauxhall</td><td>214720041</td><td>Heat Exchanger</td></tr><tr><td>2500LPH</td><td>JBA</td><td>AP-2500</td><td>Pump</td></tr><tr><td>Glass syringe</td><td>FORTUNA Optima</td><td></td><td>100 mL</td></tr><tr><td>OAT concentrated coolant</td><td>wilko</td><td>P30409014</td><td>Ethylene Glycol</td></tr><tr><td>pure dried vacuum salt</td><td>INEOS Enterprise</td><td>1433324</td><td>NaCl Salt</td></tr><tr><td>Methylated Spirits</td><td>Barrettine</td><td>1170</td><td>Methanol&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

ice generation and the heat and mass transfer phenomena of introducing water to a cold bath of brine

우리는 과냉 염수 환경에서의 열 및 물질 전달 및 동결 현상을 연구하기위한 방법을 보여준다. 본 실험에서는 물이 저온 염수 욕조에 도입 될 때 적절한 조건 하에서 아이스크림을 제조 할 수 있음을 보여 주었다. 염수 및 물의 혼합을 갖는 이외에, 얼음 형태를 만들기 위해, 열 전달 속도는 물질 전달의 우회한다. 물이 염수 표면에 작은 물방울의 형태로 도입 될 때, 열 및 물질 전달의 모드는 확산이다. 부력은 아래 염수와 혼합 물을 정지하지만, 얼음이 두껍게 성장, 그것은 결과적으로 성장하기 어려운 제빙 열전달 속도를 감속한다. 물 흐름의 형태 식염수 안에 도입 될 때, 여러 가지 요인을 형성 할 수있는 정도에 영향을 얼음 발견된다. 열 및 물질 전달의 추진력 브라인 온도 및 농도는 각각 물에 얼음 전환에 영향을 미칠 수 rati영형; 낮은 목욕 온도와 염수 농도를 형성하기 위해 더 많은 얼음 바랍니다. 직접 열 및 물질 전달 계수 모두에 영향을 미칠 수있는 유동 레올 역시 중요한 요소이다. 또한, 유동 레올 벌크 유체 흐름의 접촉 면적을 변화시킨다.

도 1은 염수를 통해 주입 된 물에 염수 표면에서 도입 된 물의 효과를 비교한다. 물은 벌크 유체 많이 혼합하지 않았기 때문에 &quot;얼음 캡&quot;시나리오에서 형성된 얼음 고체이다. 두 유체 사이의 온도와 밀도 차이는 물에 부력을 발생하고 혼합에서 방지 할 수 있습니다. 두 유체는 정적 (즉, 열 전달의 질량보다 훨씬 크다; Sc의 ≈ 500 홍보 ≈ 10 르 ≈ 50...

Watch this Scientific Journal Video about Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine at JoVE.com

Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

여기서는 물 온도 범위 웰 아래 물의 빙점에서, 2 냉매로서, 염수 차가운 욕에 도입되면 얼음의 발생을 입증하는 프로토콜을 제시한다. 이는 산업 얼음을 제조하는 다른 방법으로 사용될 수있다.

얼음 생성과 소금물의 차가운 목욕을 소개 물의 열 및 물질 전달 현상

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed ...

ice-generation-heat-mass-transfer-phenomena-introducing-water-to-cold

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Engineering

Unit 1

Temperature and Heat

SCIENTISTS IN ACTION

13.8K 조회수.  University of Bristol.  여기서는 물 온도 범위 웰 아래 물의 빙점에서, 2 냉매로서, 염수 차가운 욕에 도입되면 얼음의 발생을 입증하는 프로토콜을 제시한다. 이는 산업 얼음을 제조하는 다른 방법으로 사용될 수있다. 

비디오: Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

Reservoir Condition Pore-scale Imaging of Multiple Fluid Phases Using X-ray Microtomography

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space of a carbonate rock at pressures and temperatures representative of typical formations used for CO2 storage. Chemical equilibrium between the CO2, brine and rock phases was maintained using a high pressure high temperature reactor, replicating conditions far away from the injection site. Fluid flow was controlled using high pressure high temperature syringe pumps. To maintain representative in-situ conditions within the micro-CT scanner a carbon fiber high pressure micro-CT coreholder was used. Diffusive CO2 exchange across the confining sleeve from the pore-space of the rock to the confining fluid was prevented by surrounding the core with a triple wrap of aluminum foil. Reconstructed brine contrast was modeled using a polychromatic x-ray source, and brine composition was chosen to maximize the three phase contrast between the two fluids and the rock. Flexible flow lines were used to reduce forces on the sample during image acquisition, potentially causing unwanted sample motion, a major shortcoming in previous techniques. An internal thermocouple, placed directly adjacent to the rock core, coupled with an external flexible heating wrap and a PID controller was used to maintain a constant temperature within the flow cell. Substantial amounts of CO2 were trapped, with a residual saturation of 0.203 &#177; 0.013, and the sizes of larger volume ganglia obey power law distributions, consistent with percolation theory.

We present a methodology for the imaging of multiple fluid phases at reservoir conditions by the use of x-ray microtomography. We show some representative results of capillary trapping in a carbonate rock sample.

여러 유체 페이즈 저수지 조건 기공 크기의 이미징 X 레이 Microtomography 사용

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space ...

연구

공학

Evolution of Staircase Structures in Diffusive Convection

Diffusive convection (DC) occurs when the vertical stratified density is controlled by two opposing scalar gradients that have distinctly different molecular diffusivities, and the larger- and smaller- diffusivity scalar gradients have negative and positive contributions for the density distribution, respectively. The DC occurs in many natural processes and engineering applications, for example, oceanography, astrophysics and metallurgy. In oceans, one of the most remarkable features of DC is that the vertical temperature and salinity profiles are staircase-like structure, composed of consecutive steps with thick homogeneous convecting layers and relatively thin and high-gradient interfaces. The DC staircases have been observed in many oceans, especially in the Arctic and Antarctic Oceans, and play an important role on the ocean circulation and climatic change. In the Arctic Ocean, there exist basin-wide and persistent DC staircases in the upper and deep oceans. The DC process has an important effect on diapycnal mixing in the upper ocean and may significantly influence the surface ice-melting. Compared to the limitations of field observations, laboratory experiment shows its unique advantage to effectively examine the dynamic and thermodynamic processes in DC, because the boundary conditions and the controlled parameters can be strictly adjusted. Here, a detailed protocol is described to simulate the evolution process of DC staircase structure, including its generation, development and disappearance, in a rectangular tank filled with stratified saline water. The experimental setup, evolution process, data analysis, and discussion of results are described in detail.

Diffusive convection (DC) widely occurs in natural processes and engineering applications, characterized by a series of staircases with homogeneous convecting layers and stratified interfaces. An experimental procedure is described to simulate the evolution process of the DC staircase structure, including the generation, development and disappearance, in a rectangular tank.

퍼지는 대류에 계단 구조의 진화

Diffusive convection (DC) occurs when the vertical stratified density is controlled by two opposing scalar gradients that have distinctly different ...

환경과학

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern. Hybrid wettable patterns were produced by coating superhydrophilic SiO2 on a masked, hydrophobic, cylindrical copper surface. Using de-ionized (DI) water as the working fluid, pool-boiling heat-transfer studies were conducted on the different surface-treated copper cylinders of a 25-mm diameter and a 40-mm length. The experimental results showed that the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern influenced the wall superheat and the HTC. By increasing the number of interlines, the HTC was enhanced when compared to the plain surface. Images obtained from the charge-coupled device (CCD) camera indicated that more bubbles formed on the interlines as compared to other parts. The hybrid wettable pattern with the lowermost section being hydrophobic gave the best heat-transfer coefficient (HTC). The experimental results indicated that the bubble dynamics of the surface is an important factor that determines the nucleate boiling.

Pool-boiling heat-transfer experiments were carried out to observe the effects of hybrid wettable patterns on the heat-transfer coefficient (HTC). The parameters of investigation are the number of interlines and the pattern orientation of the modified wettable surface.

하이브리드 수화제 패턴과 원통 표면에 풀 비등 열전달 향상

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...

Near-Infrared Temperature Measurement Technique for Water Surrounding an Induction-heated Small Magnetic Sphere

A technique to measure the temperature of water and non-turbid aqueous media surrounding an induction-heated small magnetic sphere is presented. This technique utilizes wavelengths of 1150 and 1412 nm, at which the absorption coefficient of water is dependent on temperature. Water or a non-turbid aqueous gel containing a 2.0-mm- or 0.5-mm-diameter magnetic sphere is irradiated with 1150 nm or 1412 nm incident light, as selected using a narrow bandpass filter; additionally, two-dimensional absorbance images, which are the transverse projections of the absorption coefficient, are acquired via a near-infrared camera. When the three-dimensional distributions of temperature can be assumed to be spherically symmetric, they are estimated by applying inverse Abel transforms to the absorbance profiles. The temperatures were observed to consistently change according to time and the induction heating power.

A technique utilizing wavelengths of 1150 and 1412 nm to measure the temperature of water surrounding an induction-heated small magnetic sphere is presented.

A technique to measure the temperature of water and non-turbid aqueous media surrounding an induction-heated small magnetic sphere is presented. This ...

Proof-of-Concept for Gas-Entrapping Membranes Derived from Water-Loving SiO2/Si/SiO2 Wafers for Green Desalination

Desalination through direct contact membrane distillation (DCMD) exploits water-repellent membranes to robustly separate counterflowing streams of hot and salty seawater from cold and pure water, thus allowing only pure water vapor to pass through. To achieve this feat, commercial DCMD membranes are derived from or coated with water-repellent perfluorocarbons such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene difluoride (PVDF). However, the use of perfluorocarbons is limiting due to their high cost, non-biodegradability, and vulnerability to harsh operational conditions. Unveiled here is a new class of membranes referred to as gas-entrapping membranes (GEMs) that can robustly entrap air upon immersion in water. GEMs achieve this function by their microstructure rather than their chemical make-up. This work demonstrates a proof-of-concept for GEMs using intrinsically wetting SiO2/Si/SiO2 wafers as the model system; the contact angle of water on SiO2 is &#952;o &#8776; 40&#176;. Silica-GEMs had 300 &#956;m-long cylindrical pores whose diameters at the (2 &#956;m-long) inlet and outlet regions were significantly smaller; this geometrically discontinuous structure, with 90&#176; turns at the inlets and outlets, is known as the &#34;reentrant microtexture&#34;. The microfabrication protocol for silica-GEMs entails designing, photolithography, chrome sputtering, and isotropic and anisotropic etching. Despite the water loving nature of silica, water does not intrude silica-GEMs on submersion. In fact, they robustly entrap air underwater and keep it intact even after six weeks (&#62;106 seconds). On the other hand, silica membranes with simple cylindrical pores spontaneously imbibe water (&#60; 1 s). These findings highlight the potential of the GEMs architecture for separation processes. While the choice of SiO2/Si/SiO2 wafers for GEMs is limited to demonstrating the proof-of-concept, it is expected that the protocols and concepts presented here will advance the rational design of scalable GEMs using inexpensive common materials for desalination and beyond.

Proof-of-Concept for Gas-Entrapping Membranes Derived from Water-Loving SiO2/Si/SiO2 Wafers for Green Desalination

Presented here is a stepwise protocol for realizing gas-entrapping membranes (GEMs) from SiO2/Si wafers using integrated circuit microfabrication technology. When silica-GEMs are immersed in water, the intrusion of water is prevented, despite the water-loving composition of silica.

녹색 담수화용 수중 SiO 2/Si/SiO2 웨이퍼에서 파생된 가스 포획 멤브레인에 대한 개념 증명

Desalination through direct contact membrane distillation (DCMD) exploits water-repellent membranes to robustly separate counterflowing streams of hot and ...

Measuring Electrical Conductivity to Study the Formation of Brines Under Martian Conditions

This paper describes a protocol to design experiments to study the formation of brines under Martian conditions and monitor the process with electrical conductivity measurements. We used the Engineering Qualification Model (EQM) of Habitability: Brines, Irradiation, and Temperature (HABIT)/ExoMars 2022 instrument for the experiment setup but we provide a brief account of constructing a simple and inexpensive electrical conductivity measurement setup. The protocol serves to calibrate the electrical conductivity measurements of the salt deliquescence into brine in a simulated Martian environment. The Martian conditions of temperature (-70 &#176;C to 20 &#176;C), relative humidity (0% to 100%) and pressure (7 - 8 mbar) with carbon-dioxide atmosphere were simulated in the SpaceQ Mars simulation chamber, a facility at the Lule&#229; University of Technology, Sweden. The hydrate form of the known amount of salt accommodated between a pair of electrodes and thus the electrical conductivity measured depends predominantly on its water content and the temperature and relative humidity of the system. Electrical conductivity measurements were carried out at 1 Hz while exposing salts to a continuously increasing relative humidity (to force transitioning through various hydrates) at different Martian temperatures. For demonstration, a day-night cycle at Oxia Planum, Mars (the landing site of ExoMars 2022 mission) was recreated.

The objective of the protocol is to monitor the hydration of salts and the brine formation process. Electrical conductivity is used as the measurement technique. The experiments are performed in a simulated Martian environment of temperature, relative humidity and carbon-dioxide atmosphere.

This paper describes a protocol to design experiments to study the formation of brines under Martian conditions and monitor the process with electrical ...

화학

Experimental Multiscale Methodology for Predicting Material Fouling Resistance

The buildup of fouling deposits in energy systems degrades their ability to transfer heat, reducing efficiency and causing operational issues such as localized corrosion. Each application presents its own challenges. In nuclear power generation, the buildup of CRUD (Chalk River Unidentified Deposits) induces unique, negative effects ranging from reduced heat transfer, to axial power shifting, to CRUD-induced localized corrosion (CILC), the last of which can cause sudden fuel failure. Knowledge of why CRUD forms and how to prevent its adhesion to nuclear fuel rods represents a major step towards eliminating it. This paper demonstrates a methodology to ascertain which materials may resist CRUD adhesion, thereby preventing its initiation and growth. It presents experiments targeted at multiple length scales: pool boiling (macroscale), which simulates CRUD initiation processes in a nuclear reactor, and atomic force microscope (AFM) force spectroscopy (microscale), which yields quantitative measurements of the adhesion between CRUD constituents and candidate CRUD-resistant materials. Early data from both sets of experiments show some correlation, suggesting that AFM force spectroscopy (AFM-FS) may be used to pre-screen materials for fouling resistance. So far, it appears that CRUD constituents adhere well to oxides, while carbides show both greatly reduced adhesion and no adherent CRUD in pool boiling experiments. The relationship between the AFM-FS measurements and the growth of CRUD in the pool boiling experiments may provide insight into the possible factors affecting fouling in nuclear reactors, eventually leading to its elimination.

Fouling, or corrosion product deposition, plagues numerous fields of energy production. At its core is adhesion between dissimilar materials. Understanding and controlling adhesion could reduce or eliminate fouling. This paper demonstrates pool boiling experiments (macroscale) and atomic force microscope force-spectroscopy measurements (microscale), which when in agreement, indicate fouling-resistance.

The buildup of fouling deposits in energy systems degrades their ability to transfer heat, reducing efficiency and causing operational issues such as ...

생물학

Conducting Reactions Below Room Temperature

Source: Laboratory of Dr. Dana Lashley - College of William and Mary
Demonstration by: Matt Smith
When new bonds are formed in the course of a chemical reaction, it requires that the involved species (atoms or molecules) come in very close proximity and collide into one another. The collisions between these species are more frequent and effective the higher the speed at which these molecules are moving. A widely used rule of thumb, which has its roots in the Arrhenius equation1, states that raising the temperature by 10 K will approximately double the rate of a reaction, and raising the temperature by 20 K will quadruple the rate:
(1) <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/10224/10224eq1.jpg" />
Equation (1) is often found in its logarithmic form:
(2) <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/10224/10224eq2.jpg" />
where k is the rate of the chemical reaction, A is the frequency factor (relating to frequency of molecular collisions), Ea is the activation energy required for the reaction, R is the ideal gas constant, and T is the temperature at which the reaction is taking place.
A higher temperature therefore means a reaction is completed much faster. Nonetheless, in some cases it is desirable to carry out reactions at low temperatures, in spite of the lowering effect on the rate of the reaction. A few scenarios in this regard are elaborated upon further below.
When it is useful to run a reaction below room temperature, chemists use cooling baths to maintain a certain temperature or temperature range. Reactions are cooled down to a desired temperature by placing the reaction flask inside an appropriate cooling bath. The reagents in the reaction never come in direct contact with the chemicals in the cooling bath. The cooling bath may consist of a single cryogenic (cooling) component (such as ice, dry ice, or liquid nitrogen) or may be a mixture of the cryogenic component with a certain solvent and/or an additive salt. The purpose of the solvent is to effectively transfer temperature of the cooling agent to the reaction flask, and the purpose of the additive is to lower (or depress) the freezing point of the mixture. (Note that it is possible for a substance to be both a solvent and an additive.)

실온 이하의 반응 수행

Source: Laboratory of Dr. Dana Lashley - College of William and Mary
Demonstration by: Matt Smith
When new bonds are formed in the course of a chemical ...

교육

JoVE Science Education

유기 화학

Quenching and Boiling

Source: Alexander S Rattner, Sanjay Adhikari, and Mahdi Nabil; Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA
Controlled heating followed by rapid cooling is an important element of many materials processing applications. This heat-treating procedure can increase material hardness, which is important for cutting tools or surfaces in high wear environments. The rapid cooling stage is called quenching, and is often performed by immersing materials in a fluid bath (often water or oil). Quenching heat transfer can occur due to forced convection - when the action of rapidly moving material through coolant drives the heat transfer process, and due to free convection - when the reduced density of hot fluid near the material surface causes buoyancy-driven circulation and heat transfer. At high material temperatures, the coolant can boil, leading to increased heat transfer effectiveness. However, when extremely hot materials are quenched, they can be blanketed in relatively low thermal conductivity coolant vapor, leading to poor heat transfer.
In this experiment, quenching heat transfer will be measured for a heated copper cylinder, which is representative of small heat-treated parts. The transient sample temperature profile will be measured during quenching and compared with theoretical results for free convection heat transfer. Boiling phenomena will also be investigated qualitatively.

Quenching, Boiling, Convection and Nusselt Number

담금질 및 비등

Source: Alexander S Rattner, Sanjay Adhikari, and Mahdi Nabil; Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, ...

기계공학

Evaluating the Heat Transfer of a Spin-and-Chill

Source: Michael G. Benton and Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
The Spin-and-Chill uses heat transfer and fluid flow fundamentals to chill beverages from room temperature to 38 &#176;F in as little as 2 min. It would take a refrigerator approximately 240 min and an ice chest approximately 40 min to achieve an equivalent temperature change. This is accomplished Spin and Chill by spinning a can or bottle at up to 500 rpm, which creates little or no foaming.
In this experiment, the efficacy of spinning a cylinder (i.e., soda can) at high speeds to cool a soft drink will be evaluated. Operational parameters, such as rpm and spin time, will be varied to assess their effect on heat transfer, and the heat transfer coefficient will be calculated using a lumped parameter model.

Convective Spin-and-Chill Heat Transfer: Lumped Parameter Model

스핀 앤 칠의 열전달 평가

Source: Michael G. Benton and Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
The Spin-and-Chill uses ...