علف فلزی برای افزایش کارایی توربین های بخار

این دانشمندان توانستند نوعی نانوپوشش فلزی را از نوعی ویروس گیاه تنباکو ایجاد کنند که می تواند به افزایش بهره وری سامانه های تولید بخار، افزایش بهره وری توربین های بخار، تهویه هوا و سامانه های الکترونیکی سرمایش بیانجامد.

تبدیل آب از حالت جامد به مایع یا همان تبخیر کاربردهای زیادی دارد. تصفیه خانه های آب، سیستم های گرمایشی و نیز توربین های بخار همگی از این فرآیند استفاده می کنند. به همین دلیل است که افزایش کارامدی این شیوه می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در صنایع مختلف شود.

اما فناوری جدیدی که برای افزایش بهره وری انرژی در این شیوه ها طراحی شده، این بار از گیاهان به دست آمده است. در واقع پژوهشگران با استفاده از نوعی ویروس که در گیاه تنباکو وجود دارد توانستند به این موفقیت دست یابند. «ویروس موزاییک تنباکو» (tobacco mosaic virus) نخستین بار در سال 1930 شناسایی شد و از آن موقع به بعد به دقت مورد بررسی قرار گرفت. این ویروس یک ارگانیزم ساده است که تنها دارای یک رشته آر.ان.ای بوده که در اطراف آن انبوهی از پروتئین های قرار گرفته اند و آن را پوشش داده اند. پژوهشگران بر این باورند که این ساختار می تواند برای تولید نانواساختارهایی در کاربردهای صنعتی سودمند باشد.

پژوهشگران با استفاده از این ویروس نوعی روکش ویژه ساخته اند که از نیروی مویرگی برای توزیع آب به شکلی برابر در سطح استفاده می کند. وقتی از این ویروس برای پوشش سطحی که منبع گرما را از مایع تحت حرارت جدا می کند ساتفاده می شود، این پوشش سبب می شود که بهره وری این سیستم تبخیر سه برابر شود.

وقتی آب (یا هر مایع دیگری) شروع به جوشیدن می کند، حباب های بخار شکل گرفته و به صطح می چسبند و بین مایع و منبع حرارت جدایی ایجاد می کنند. این نقطه را در اصطلاح علمی «شار حرارتی بحرانی» (critical heat flux) می نامند. این مرحله مساله ساز است زیرا این حباب های هوا مانع از گرم شدن مایع شده و در عوض سبب افزایش بی رویه دمای سطح می شوند.

دانشمندان برای حل این مساله از ویروس جهش یافته موزاییک تنباکو که دارای «قلاب» هایی بود استفاده کردند. این قلاب ها به ویروس این امکان را می دهد تا به هر سطح نزدیکی بچسبند. این سطح می تواند فولاد، آلومینیوم، مس، طلا، سیلیکون یا حتی پلیمر باشد. سپس این ویروس با یک لایه نازک فلزی پوشش داده می شود تا نوعی ساختار جامد شکل بگیرد.پژوهشگران نام این پوشش را «علف فلزی» (metallic grass) نهادند.

در این صورت، وقتی مایع با این سطح برخورد می کند، به سرعت به آن می چسبد و به خاطر نیروگی مویرگی پراکنده می شود و به این ترتیب سطح خشک نمی ششد. همچنین حباب های ایجاد شده به سرعت از بین رفته و در نتیجه میزان بهره وری انرژی در این شیوه به شدت افزایش می یابد.

در آزمایشاتی که این تیم پژوهش برای بررسی یمزان کارایی این فناوری به انجام رساندند مشخص شد که این پوشش سطح در حال جوشش با این شیوه موجب افزایش 240 درصدی در شار حرارتی بحارنی می شود. این بدان معناست که گرمای بیشتری می تواند از منبع حرارتی به مایع برسد.

این تیم پژوهشی اکنون در حال بررسی سایر عوامل دخیل در این سامانه نظیر فاصله ساختار نانو و نیز شکل روکش فلزی است تا به این ترتیب بهره وری آن را باز هم افزایش دهند.

منبع

No tags for this post.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا