科学家已经弄清楚了如何使水在130°C下悬浮生命支持系统派上用场

探索点小小科技 2024-06-12 03:24:38

弗吉尼亚理工学院和州立大学的物理学家发现了一种悬浮水的新方法,大约300年前,约翰·戈特洛布·莱顿弗罗斯特(Johann Gottlob Leidenfrost)对此进行了详细研究。所提出的解决方案大大降低了液体中的水滴开始在冷却表面上飞过的温度。这一发现有可能提高水冷系统(如核反应堆)的散热效率。

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所谓的莱顿弗罗斯特效应是液滴和过热表面之间的蒸气层起到了热量的绝缘体的作用,这也导致液滴飞过表面。在危急情况下,这可能导致蒸汽爆炸,这在核反应堆运行的情况下是不可接受的,原则上在一般的冷却领域(在设备运行期间没有人需要意外)。

弗吉尼亚州的研究人员着手为液体冷却表面的传热创造更温和的条件,以降低爆炸性汽化的风险,这种风险随着介质的加热而增加。

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“我们相信微柱会改变这种众所周知的现象(莱顿弗罗斯特效应)的行为,但我们的结果甚至超出了我们自己的想象,”弗吉尼亚理工学院和州立大学的机械工程师Jingtao Cheng说。“观察到的气泡(蒸汽)和液滴的相互作用是沸腾过程中传热领域的一个重大发现。

科学家提出的冷却表面由数百个约0.08毫米高的小柱子组成。压入液滴中,这些色谱柱使其沸腾得更快。因此,悬浮效应表现得更快,温度仅为130°C,而不是传统平面的约230°C。

这一发现当然可以用于许多使用液体冷却的领域,包括计算机领域,尤其是超级计算机领域,这些计算机越来越多地被放置在核电站中 - 它们的消耗量正在迅速增长。

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