Dallas’taki Texas Üniversitesi araştırmacılar, kondensleri hızlı bir şekilde toplamak ve çıkarmak için tasarladıkları yeni bir yüzeyi test ettiğinde, sonuçlar onları şaşırttı. Makine mühendislerinin tasarımı, klasik bir fizik modeline dayanarak tahmin ettiklerinden daha fazla yoğuşma veya yoğuşma ile oluşan sıvı topladı.
Bulgu, mevcut modelde bir sınırlama ortaya koydu ve araştırmacılara 13 Mart’ta çevrimiçi olarak yayınlanan bir makalede özetledikleri fenomeni açıklamak için yeni bir teori geliştirmeleri için ilham verdi. Newton.
Teori, araştırmacıların elektriksiz havadan su hasat etmek gibi uygulamalar için yenilikçi yüzeyler geliştirme çalışmaları için kritik öneme sahiptir.
“Bu yeni teori, su veya diğer sıvıları yoğunlaştıran daha iyi tasarlamamıza yardımcı olabilir.” Dedi.
DAI, su hasadı ve soğutma dahil olmak üzere bir dizi uygulama için yüzeyler geliştirir. Amacı, sürekli bir süreçte yoğunlaştırılmış damlacıkları hızlı bir şekilde toplayan ve kaldıran bir yüzey geliştirmektir.
Araştırmacıların yeni teorisi, haddeleme damlacıklarına veya damla yoğunlaşma sırasında bir yüzeyi yuvarlayan küçük damlacıklara, buharın bir yüzeyde yoğunlaştığı ve küçük sıvı damlacıklar oluşturduğu bir işlemi ele alıyor. Damla yoğunlaştırma, yoğuşmaların hızlı bir şekilde dökülmesini amaçlayan yüzeyler için uygundur, çünkü damlalar yuvarlanır ve yüzeyi daha hızlı temizler ve yüzeyin daha fazla kondens toplaması için yer açar.
Dai’nin laboratuvarında bir araştırma bilimcisi olan Deepak Monga Ph.D.’24, görünür damlacıklar göstermeyen alanlar üzerinde çalıştığı yeni bir yüzeyin farkına varmıştır. Gerçekten de, geleneksel teori bu alanlarda yoğunlaşmayı dikkate almaz.
Daha fazla araştırmadan sonra, araştırmacılar, alanların aslında yarım yüzyıllık teorinin tahminine karşı yoğunlaşmaya katkıda bulunduğunu keşfettiler. Damlacıklar oluşum sürecinde o kadar erkendi ki görünmezler. Klasik teori, yeni yüzeyin bu kondensatları toplama ve dökme hızı dikkate almadı.
“Her şey hızla ilgili. Klasik ısı transfer teorisi, yeni yüzeyimizin kondensleri çıkardığı yüksek hızı açıklamıyor.” Dedi. “Yeni modelde, yüksek hızlı yuvarlanmaya uyum sağlamak için kaybolan frekansı dahil ettik.”
Makine mühendisliği yardımcı doçenti olan Dr. Yaqing Jin, deneylerin, zamanla çözünmüş bir parçacık görüntü velosimetri sistemini, mikroskopik parçacıkların akışını ve hareketlerini küçük bir damlacık içindeki akışını ve hareketlerini kaydeden uzun mesafeli bir mikroskopla entegre ederek küçük su damlacıklarının aktivitesini ölçmeye ve görselleştirmeye yönlendirdi.
Jin, “Sistemin çok yüksek bir çözünürlüğe sahip, bu da küçük bir damlacık akış hızını ve dağılımını görmenizi sağlıyor, böylece bu küçük damlacıkların bir yüzeyde nasıl yuvarlandığını veya kaydığını anlayabiliyoruz.” Dedi.
Monga, yeni teoriyi Amerikan Makine Mühendisleri Derneği’nin 2024 Yaz Isı Transfer Konferansı’nda sunduğu bir yüzey tasarlamak için kullandı ve En İyi Sunum Ödülü kazandı.
