Да накараш капките да капят по-бързо

Кондензацията на водата е от ключово значение за работата на повечето от електроцентралите, които доставят нашето електричество – независимо да ли те използват за гориво въглища, природен газ или уран. Те е много важна за превръщането на солената морска вода в сладка. Все още съществува голяма пропаст в научното разбира на точния начин, по който водата се кондензира върху повърхността.

Ново изследване на екип на Масачузецкия технологичен институт (MIT) предлага нов поглед към начина, по който капките се формират. С помощта на компютърно моделиране учените открили начини за обработка на повърхностите на нанониво, които ще накарат водните молекули да се кондензират и капят по-бързо от таваните на охладителните помещения.

Ключовото свойство на повърхностите, които влияят върху формирането на капките, се нарича "мокреща способност" (wettability). От него зависи дали капките стоят подобно на малки водни гранули или се разливат, оформяйки тънък воден филм.

В общия случай капките стоят залепнали към повърхността благодарение на повърхностното напрежение. Те постепенно нарастват докато накрая гравитационните сили не надделеят над повърхностното напрежение и те не капнат в контейнера с вода.

Оказало се обаче, че съществуват начини, по които капките могат да бъдат накарани да паднат, докато са твърде малки – дълго преди гравитационните сили да надделеят. По този начин обмяната на топлинна енергия може да стане много по-ефективна, обясняват учените. От ключово значение се оказала и скоростта на растеж на капките – колкото по-бърза била тя, толкова повече топлинна енергия се трансферирала.

Основният подход на изследователите включвал създаването на "гора" от миниатюрни колони върху кондензационната повърхност. Върху нея капките се образували върху върховете на пилоните, а не да се разливали върху цялата повърхност. Ефективността тук зависела много от размерите гъстотата на нано-колоните и материала, от които били направени.

Компютърните симулации показани оптимално избрани параметри новата нано-повърхност подобрявала трансфера на топлина с внушителните 71 процента в сравнение с конвенционалните гладки повърхности, които се днес използват във високо ефективните кондензационни системи.