Bong bóng nước: Tác nhân gây nổ các nhà máy điện

Việc ngăn các bóng bóng hơi hình thành trên bề mặt khi nước sôi có thể giúp những nhà máy điện hoạt động hiệu quả và ít nguy hiểm hơn.
Bong bóng nước: Tác nhân gây nổ các nhà máy điện

Đun sôi nước là một trong những chu trình chính của nhiều phương pháp sản xuất công nghiệp. Từ sự vận hành của nhà máy điện cho đến lĩnh vực công nghiệp hóa học và khử muối.

Và trong lòng nước đun sôi sẽ thỉnh thoảng xuất hiện những điểm siêu nóng đến mức có thể làm tan chảy những thiết bị đắt tiền và khiến cho toàn bộ nhà máy bị ngưng hoạt động. Nhưng trong thực tế, những hiểu biết về hoạt động chi tiết xảy ra trên bề mặt của nước khi được đun sôi vẫn còn rất hạn hẹp.

Bong bóng nước: Tác nhân gây nổ các nhà máy điện - 1

Tiến sĩ Navdeep Singh Dhillon nghiên cứu về lĩnh vực kỹ thuật vật lý cơ bản, đặc biệt là về bản chất của hiện tượng “nhiệt độ sôi hỗn loạn”. Bên tay phải là một thiết bị giúp đo lường “thông lượng nhiệt độ quan trọng” (critical heat flux – CHF) của nhiệt độ sôi của nước ở mức bão hòa trên một lớp chất nền mỏng. Điều này giúp cho phép các nhà nghiên cứu mô hình hóa các bóng khí và đo lường nhiệt độ thực của chất nền bằng việc sử dụng hình ảnh từ tia hồng ngoại (Nguồn: Jose Luis Olivares/ MIT).

Hiện nay, các nhà khoa học tại Đại học MIT đã phát triển những công trình nghiên cứu về những nguyên nhân thật sự gây ra sự nóng lên quá mức này – xảy ra khi nhiệt độ của nước đun sôi vượt quá giá trị của phép đo “thông lượng nhiệt độ quan trọng” (critical heat flux – CHF) – và cách để phòng chống điều này.

Kết quả từ cuộc nghiên cứu này sẽ mở ra tiềm năng chế tạo và vận hành những nhà máy điện mới có khả năng hoạt động ở nhiệt độ rất cao, tạo ra hiệu suất tổng thể cao hơn rất nhiều so với kiểu nhà máy điện hiện nay. 

Kết quả của cuộc nghiên cứu đã được thông báo trên Thời báo Nature Communications, trong một bài báo cáo của 3 tác giả: Tiến sĩ trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí Navdeep Singh Dhillon, Giáo sư trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật nguyên tử Jacopo Buongiorno và Giáo sư trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí Kripa Varanasi.

“Khoảng 85% thiết bị điện tử trên thế giới đều phải phụ thuộc vào nguồn điện tạo ra từ các máy phát hơi nước. Và ở Mỹ tỉ lệ này là 90%”, Giáo sư Varanasi nói. “Nếu bạn có thể cải thiện quá trình làm sôi ngăn tạo ra hơi nước, bạn có thể cải thiện toàn bộ hiệu suất của các nhà máy điện”.

Việc đun sôi nước sẽ làm tạo ra các bong bóng khí. Điều này rất quen thuộc với những ai đã từng nấu nước trên bếp lò. Và điều mọi người cần biết là khí (dù là không khí hay hơi nước) có tính cách nhiệt, đối nghịch lại với nước là một chất hấp thụ nhiệt rất tốt. Chính vì thế, trên bề mặt nước nóng, vùng nào có càng nhiều bong bóng khí thì hiệu suất hấp thụ nhiệt ở vùng đó sẽ càng giảm.

Nếu những bong bóng khí này xuất hiện ở một điểm liên tục trong một thời gian dài, chúng sẽ làm tăng nhanh nhiệt độ của lớp thiết bị kim loại ở bên dưới bởi vì nhiệt năng không thể truyền kịp từ lớp kim loại này qua nước đủ nhanh.

Phần lớn những hư hại của các máy chưng cất công nghiệp đều bắt nguồn từ lí do này. Những bong bóng khí chính là một mối nguy cơ tiềm ẩn đối với các nhà máy điện hạt nhân hoặc các nhà máy sản xuất chất hóa học. “Khi một lớp bong bóng khí xuất hiện làm cản trở sự truyền nhiệt thì nhiệt độ tại nơi đó có thể tăng khoảng vài nghìn độ - một hiện tượng được gọi là “nhiệt độ sôi hỗn loạn” (boiling crisis)”, Tiến sĩ Dhillon nói.

Bong bóng nước: Tác nhân gây nổ các nhà máy điện - 2

Mẫu vật đun sôi dùng để kiểm tra phương pháp đo lường CHF là chất nền silicon hình dạng vuông với cạnh dài 5 cm và mỏng 650 micron. Phía sau mẫu vật này được lót một lớp mỏng làm nóng (Nguồn: Jose Luis Olivares/ MIT).

Nhằm tránh tình trạng vượt quá giá trị “thông lượng nhiệt độ quan trọng”, các nhà máy điện thường hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với công suất được thiết kế. Điều này làm suy giảm hiệu quả của nguồn điện đầu ra.

Việc kiềm chế bong bóng xuất hiện có thể giúp giảm thiểu thiệt hại ở bề mặt, ngăn chặn khả năng cháy nổ. Do đó, các nhà khoa học đang nghiên cứu một loại vật liệu nano mới có thể tăng cường “thông lượng nhiệt độ quan trọng” giúp ngăn các bong bóng hình thành khi nước sôi.

Theo khampha.vn
Ảnh minh hoạ.

Ngày 19/8: Có gần 3.000 ca Covid-19 mới

GD&TĐ - Bản tin phòng chống dịch Covid-19 ngày 19/8 của Bộ Y tế cho biết có 2.983 ca mắc Covid-19 mới; có gần 7.000 bệnh nhân khỏi, gấp hơn 2 lần số mắc mới.
Thủ tướng Phạm Minh Chính phát biểu tại Hội nghị phát triển thị trường với hệ thống Thương vụ Việt Nam ở nước ngoài. Ảnh: Dương Giang/TTXVN

Thủ tướng chủ trì Hội nghị trực tuyến với các cơ quan đại diện thương mại Việt Nam ở nước ngoài

Chiều 19/8, Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính chủ trì Hội nghị trực tuyến với các cơ quan đại diện thương mại Việt Nam ở nước ngoài. Hội nghị được kết nối giữa đầu cầu trụ sở Bộ Công Thương với 62 điểm cầu phụ trách 176 thị trường tại các nước trên thế giới.
Ảnh minh họa.

Chủ động xả trạm để giải tỏa phương tiện khi xảy ra ùn tắc kéo dài dịp 2/9

GD&TĐ - Bộ GTVT yêu cầu dịp nghỉ lễ Quốc khánh 2/9, tăng cường kiểm tra, chỉ đạo các trạm thu phí đường bộ tổ chức phân luồng giao thông hợp lý, kịp thời xử lý, giải tỏa phương tiện, không để xảy ra ùn tắc tại các trạm thu phí; chủ động xả trạm (mở barie) để giải tỏa phương tiện khi xảy ra ùn tắc kéo dài....
Cá voi xuất hiện trên vùng biển Quảng Ninh

Cá voi xuất hiện trên vùng biển Quảng Ninh

GD&TĐ - Sáng 19/8, trong lúc đi biển, nhóm ngư dân địa phương phát hiện một con cá voi đang bơi lội cách bờ vài trăm mét, thuộc vùng biển Đầu Đông, xã Vĩnh Thực (TP Móng Cái). Sự việc được nhóm ngư dân dùng điện thoại quay lại.
VCCA mở cửa triển lãm ‘Sợi kết nối’

VCCA mở cửa triển lãm ‘Sợi kết nối’

GD&TĐ - Từ ngày 19/8 đến hết ngày 11/9/2022, Trung tâm Nghệ thuật đương đại Vincom (VCCA) sẽ giới thiệu triển lãm “Sợi kết nối” với gần 80 tác phẩm hội hoạ và sắp đặt.