יש המחברים לא בתודות.

זהירות: ישנם שני כימיקלים רעילים, מתנול אתילן גליקול, השתמשו בניסויים אלה. מתנול יכול להיות מפורק בגוף האדם כדי ליצור פורמלדהיד ולאחר מכן לחומצה פורמית או מלח formate. חומרים אלו רעילים למערכת העצבים המרכזית ואף עלול לגרום למוות. אתילן גליקול ניתן מתחמצן ל חומצה גליקולית, אז מה שיכול להפוך חומצה אוקסלית. זה יכול לגרום לכשל כליות ומוות. אל תשתו הכימיקלים האלה. להתייעץ עם רופא באופן מיידי אם מתרחשת תאונה. 1. מערכת הקירור הערה: זה מאוד קשה לשמור על המלח ב -18 ° C או משהו כזה כאשר טמפרטורת הסביבה היא בערך בטמפרטורת חדר. חשוב כי טנקי אחסון אתילן גליקול ותמלחות הם מבודדים היטב ושל בגודל סביר, כדי למנוע צריכת חשמל עודפת ולהבטיח ביצועי מערכת מיטביים. מומלץ כי גודל המכל אינו עולה על 30 L. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכינים את נוזל הקירור משנית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 1 ליטר של אתילן גליקול לתוך הטנק קירור משני, טנק A (הבסיס: 400 מ&quot;מ × 200 מ&quot;מ, גובה: 350 מ&quot;מ). להוסיף בערך 0.6-0.65 L (600-650 גרם) של מים כדי טנק א </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 1.1.1 חזור על שלב מספר פעמים עד שיש מספיק נוזלים טנק A (25 ליטר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את הנוזלים כך הנוזל הוא הומוגני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל שני משאבות טנק להגדרה מלאת הקיבולת (2,500 ליטר / שעה). ודא כי כל הבועות לכודות בתוך מחליפי חום צינורות משתחררים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את המשאבה להתבונן אם כל הבועות משתחררות. אם לא, חזור על שלב 1.1.4. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת מי מלח הערה: בדוגמא זו, 22% WT תמיסות מוכנות. אם ריכוזים אחרים נדרשים, המסה של תוספת מלח צריכה גם להיות שונה בהתאם. התמלחת התייחסות ערכי ריכוז וצפיפות ניתן למצוא באתר דף D-257 של מהדורת 64 th (1983) של הHandbook דואר CRC של כימיה ופיזיקה 46. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 4 ק&quot;ג של מים לתוך כוס פלסטיק 5-L. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד 1 קילו של מלח NaCl בקנה מידה אלקטרוני לזרות מלח זה לתוך הכוס עם המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבב את התערובת עד הפתרון הוא ברור (כלומר, אין חלקיקי מלח או בועות מים גלויות הפתרון). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קחו לדוגמה, ~ 10 מ&quot;ל, של הפתרון באמצעות מזרק 10 מ&quot;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להזריק את הנוזל לתוך מטר צפיפות U-tube. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדקו אם בועות אוויר בצינור. אם יש כאלה, להזריק יותר נוזל כדי לדחוף אותם החוצה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ &quot;הגדרות מהירות&quot; ובחר &quot;טמפרטורה וצפיפות.&quot; הקלד 20 ° C ולחץ על &quot;אישור&quot;. מד צפיפות חברה ימדוד את צפיפות הנוזל בטמפרטורה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ להתחיל לחכות לתוצאות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השווה את הקריאה צפיפות עם 1164.00 ק&quot;ג / מ &#39;3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוסיפים מלח יותר אם הקריאה היא מתחת comparisoצפיפות n. מוסיפים מים אם אחרת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.2.3-1.2.10 עד צפיפות הנוזל נכונה (1164.00 ק&quot;ג / מ &#39;3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים את הפתרון הזה לתוך מיכל גדול, מיכל א </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בשלבי 1.2.1-1.2.12 לעשות 35-40 ליטר של מלח ולשים מכולה לתוך מקפיא חזה ב -40 ° C. שמור התמלחת שם במשך 48-72 שעות, עד לטמפרטורה מגיעה -19.18 ° C (הקפאת נקודת 22 זה מלח wt%). </li></ol></li></ol> 2. הכנת הקרח עבור ההזרקה ומי כביסה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן קרח המים הזרקה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 1 ליטר של מים לתוך מיכל קטן (200 × 200 × 50 מ&quot;מ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלב 2.1.1 עם מיכל אחר ומקום שני מיכלי במקפיא החזה ב -40 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור אותם במקפיא למשך 10 שעות או יותר על מנת להבטיח כי כל המים הוא קפוא. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכין את מעטפת הקרח של שטיפת המים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממלאים כוס 5-L עם 5 ליטר מים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממלאים כוס 2-L עם 2 ליטר מים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שתי כוסות למקפיא החזה ב -40 ° C במשך 8-10 שעות, כך שיש מעטפת דקה של גלישת קרח סביב מים מהקפאה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש סילון מים במהירות גבוהה במהירות של 3-5 מ &#39;/ s מהברז להיפתח חור בקוטר 3 סנטימטר בחלק העליון של קליפת הקרח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסנן את המים בתוך קליפת הקרח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים שתי כוסות להחזיר להקפאה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם המסה של קליפת הקרח אינה מגיעה 3 קילו ו 1 קילו עבור שתי כוסות, בהתאמה, חזור על שלבי 2.2.1-2.2.5, אבל לשמור על הכוסות במקפיא כבר בשלב 2.2.3. שתי הכוסות אמורות להיות מסוגלים להכיל L 2 ו 1 ליטר של מים, בהתאמה. </li></ol></li></ol> 3. תפקיד מבוא מים ואת ניסוי בקרת Rheology <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הצג מים על פני שטח המלח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למזוג 2 ליטר של 22% WT מלח קר ממיכל לתוךדלי אלומיניום של מכונת גלידה ו לעבור על יחידת הקירור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדדו את הטמפרטורה של מי מלח עם מדחום / תרמי (או-Type K או T-סוג מתאימים). להמשיך את הניסוי אם התמיסות -15 ° C או נמוך יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלאו את המזרק זכוכית 100 מ&quot;ל עם מי ברז בטמפרטורת החדר. צרף בקוטר פנימי 2 מ&quot;מ, 1 מ&quot;מ עבה, שפופרת סיליקון רב 1-מ &#39;קצה המזרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש להכניס את המזרק במיקום ספציפי כזה שיש ראש בין המים בתוך המזרק ואת היציאה של צינור סיליקון. הלחץ ההידרוסטטי יהיה לסחוט את המים מתוך הצינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצלול באורך מסוים של צינור סיליקון, בדרך כלל 70 ס&quot;מ, לתוך מי המלח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את המיקום היחסי בין מזרק יציאת הצינורית כך לחץ ההידרוסטטי הוא גדול מספיק כדי לאפשר למים לצאת המזרק. אם הצינור נחסם, להגדיל ראש על ידי הרמת את המזרק במצב אנכי גבוה, unt<html> il הלחץ ההידרוסטטי יכול להתגבר על הלחץ גזירה בתוך הצינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את יציאת צינור בערך 1 סנטימטר או פחות מעל פני המלח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את האורך של צינור שקוע וגובה המזרק לשלוט המשקע של המים ולתת טמפרטורה וספיקה כדי לקבוע כמה קרח יכול להתבצע או כמה ערבוב מתרחש על פני שטח המלח. תופעת ההקפאה יש לשים לב עכשיו על פני שטח המלח. ראה 45 הפניה להכוונה נוספת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הצג מים דרך המלח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 3.1.1-3.1.6. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את יציאת הצינור בתוך המלח, רצויה בתחתית המכל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את האורך של הצינור השקוע וגובה המזרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את הזווית של יציאת הצינור לשלוט rheology של הזרם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 3.2.3-3.2.4 כדי למצוא את rheology זרימת המצמידים הטובים וספיקה שיכול לייצר את הקרח ביותר. </li></ol></li></ol>התחת = &quot;jove_title&quot;&gt; 4. ייצור קרח, אוסף, ומדידה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך קרח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם יש בועות בצינורות, לעבור על שתי המשאבות בתוך טנק לשחרר בועות מחוץ למערכת זרימת גליקול, ולאחר מכן לכבות את המשאבות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל שלוש יחידות הקירור ולתת להם לרוץ 10-16 שעות להתקרר פתרונות אתילן גליקול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את פתרון אתילן גליקול עם מדחום / תרמי. טמפרטורת גליקול צריכה להיות בסביבות -25 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדדו את הטמפרטורה של מי מלח ב מכולה כדי לוודא שהוא נמצא -19 ° C לפני שתמשיך לשלב 4.1.5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלאו את מיכל מלח, טנק B, עם בערך 30 ליטר של מלח ממכל A ו- מתג על שתי משאבות טנק א </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדדו את הטמפרטורה של גליקול ב א טנק אם זה C קר יותר -19 °, לכבות יחידות קירור אחד או יותר כדי למנוע משקעים של חלקיקי קרח מחוץ מחליפי חום in הטנק B. אם הטמפרטורה הוא חם יותר מטמפרטורת המלח הצפוי, להפעיל את כל שלוש יחידות הקירור. לבצע את הניסוי ב- C -17 ° C עד -19 °. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את שני רחובות התערובת של העוגיות של קרח משלב 2.1 לתוך כוס 5-L מבודדים, מיכל B, ויוצקים בערך 3 ליטר מים לתוך כוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את טמפרטורת המים ולשמור על 2 מעלות צלזיוס על ידי ערבוב את התערובת בין ניסויים אם הטמפרטורה עולה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלאו את המזרק זכוכית עם 100 מ&quot;ל של מים C 2 °. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל 5-10 מ&quot;ל של מתנול אל חלון הזכוכית של טנק B להפסיק עיבוי ואת היווצרות קרח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להזריק את המים לתוך המלח באמצעות התאמת המיקום היחסי בין המזרק ואת של יציאת הצינורית כך קיים לחץ הידרוסטטי קבוע ובכך בקצב זרימה מתמיד. כ -70 סנטימטרים של צינור סיליקון צריכים להיות שקועים התמלחות. התאם את הזווית של הזרקת 0 ° כך מהירויות מים הראשוניות כלפי מעלה נואשction הוא 0 m / s. הערה: המזרק יכול להיות כף יד או הדק עמדה. ידניים מתאימים יותר כאשר טמפרטורת המלח היא קרה, כי זה לוקח יותר זמן להסתגל עמדה, וקרח עלול לחסום את הצינור. שמור על rheology הזרימה עקבי לאורך הניסוי על ידי הבטחת זווית שיעור הזרקת זרם בלתי פוסקת (0 °) ועל ידי שמירת הגבול הקפאה בערך 3 סנטימטרים מעל יציאת הצינור. אל תתנו את הזרימה להיכנס לאזור שבו הוא מתחיל להפוך סוער 47. ראה 45 הפניה להכוונה נוספת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף את הקרח כמתואר בשלבים 4.2 ו -4.3. חזור על שלבי 4.1.8 - 4.1.11 בטמפרטורות מלח שונות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף את הקרח הפיק להעריך כמה קרח מופק (אוסף יבש) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים במיכל (200 × 200 × מ&quot;מ 50) על המאזניים לאפס את הקריאה על ידי לחיצה על &quot;הפעל&quot; כפתור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש מסננת כדי לגרוף את הקרח להתנערהתמלחות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים קרח זה בתוך המיכל. למדוד את המסה של הקרח באמצעות סולם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי שהקרח נמס, להשתמש במזרק 10 מ&quot;ל לקחת דגימה. להזריק מדגם זה של נוזל לתוך מטר הצפיפות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע שלבים 1.2.6-1.2.9. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את קריאת הצפיפות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את מסת המים נטו צפיפות שלה (כלומר, את המסה של מים שהוסב קרח) באמצעות הנוסחה הבאה: <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq1.jpg" /> איפה <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq2.jpg" /> הוא ריכוז המלח באמצעות% WT ו <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq3.jpg" /> ו <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq4.jpg" /> הם ההמונים של מלח ומים, בהתאמה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף את הקרח הפיק להעריך כמה קרח מופק (אוסף רטוב) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלאו את כוס 5-L עם פגז קרח (שלב 2.2) ו-בטמפרטורת החדר מי ברז. שים אותו בחזרה למקפיא ב -40 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למזוג את המים עם קליפת הקרח מן הקנקן 5-L לתוך מבחנת 2-L כאשר הטמפרטורה שלו היא ב 0 מעלות צלזיוס. מלאו את כוס 5-L. יש להחזיק את הכוסות במקפיא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סקופ את הקרח המיוצר 4.1.8 צעדים 4.1.9 ויוצקים 200-500 מ&quot;ל מים מקנקן 2-L אל הקרח כדי לשטוף אותו. אין לטלטל את המסננת לפני מריחת המים C ° 0. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתנער הנוזל במסננת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 4.2.2-4.2.7. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Quarini, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleaning+and+separation+in+conduits.">Cleaning and separation in conduits.</a> UK patent. , (2001).</li><li>Quarini, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice-pigging+to+reduce+and+remove+fouling+and+to+achieve+clean-in-place.">Ice-pigging to reduce and remove fouling and to achieve clean-in-place.</a> Appl. Therm. Eng. 22, 747-753 (2002).</li><li>Evans, T. S., Quarini, G. L., Shire, G. S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+into+the+transportation+and+melting+of+thick+ice+slurries+in+pipes.">Investigation into the transportation and melting of thick ice slurries in pipes.</a> Int. J. Refrig. 31, 145-151 (2008).</li><li>Shire, G. S. F., Quarini, G. L., Rhys, T. D. L., Evans, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+anomalous+pressure+drop+behaviour+of+ice+slurries+flowing+through+constrictions.">The anomalous pressure drop behaviour of ice slurries flowing through constrictions.</a> Int. J. Multiph. Flow. 34, 510-515 (2008).</li><li>Shire, G. S. F., Quarini, G. L., Evans, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure+drop+of+flowing+ice+slurries+in+industrial+heat+exchangers.">Pressure drop of flowing ice slurries in industrial heat exchangers.</a> Appl. Therm. Eng. 29, 1500-1506 (2009).</li><li>Evans, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Technical Aspects of Pipeline Pigging with Flowing Ice Slurries [dissertation]. , (2007).</li><li>Shire, G. S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The behaviour of ice pigging slurries [dissertation]. , (2006).</li><li>Hales, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+fraction+measurement+of+ice+slurries+through+electromagnetic+attenuation.">Ice fraction measurement of ice slurries through electromagnetic attenuation.</a> Int. J. Refrig. 47, 98-104 (2014).</li><li>Hales, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+salinity+and+temperature+on+electromagnetic+wave+attenuation+in+brine.">The effect of salinity and temperature on electromagnetic wave attenuation in brine.</a> Int. J. Refrig. 51, 161-168 (2015).</li><li>Hales, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ice slurry diagnostics through electromagnetic wave attenuation and other techniques [dissertation]. , (2015).</li><li>Lucas, E. J. K., Hales, A., McBryde, D., Yun, X., Quarini, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+Ultrasonic+Monitoring+of+Ice+Pigging+in+Pipes+Containing+Liquid+Food+Materials.">Noninvasive Ultrasonic Monitoring of Ice Pigging in Pipes Containing Liquid Food Materials.</a> J. Food Process. Eng. 40, e12306 (2015).</li><li>Carrasco, J., Hodgson, A., Michaelides, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+molecular+perspective+of+water+at+metal+interfaces.">A molecular perspective of water at metal interfaces.</a> Nat. Mater. 11, 667-674 (2012).</li><li>Hu, X. L., Michaelides, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+formation+on+kaolinite:+Lattice+match+or+amphoterism?+.">Ice formation on kaolinite: Lattice match or amphoterism? .</a> Surf. Sci. 601, 5378-5381 (2007).</li><li>Hu, X. L., Michaelides, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+kaolinite+(0+0+1)+polar+basal+plane.">The kaolinite (0 0 1) polar basal plane.</a> Surf. Sci. 604, 111-117 (2010).</li><li>Leiper, A. N., Ash, D. G., McBryde, D. J., Quarini, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+thermal+efficiency+of+ice+slurry+production+through+comminution.">Improving the thermal efficiency of ice slurry production through comminution.</a> Int. J. Refrig. 35, 1931-1939 (2012).</li><li>Leiper, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Carnot cycle optimisation of ice slurry production through comminution of bulk ice [dissertation]. , (2012).</li><li>Leiper, A. N., Hammond, E. C., Ash, D. G., McBryde, D. J., Quarini, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+conservation+in+ice+slurry+applications.">Energy conservation in ice slurry applications.</a> Appl. Therm. Eng. 51, 1255-1262 (2013).</li><li>B&#233;d&#233;carrats, J. -. P., David, T., Castaing-Lasvignottes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+slurry+production+using+supercooling+phenomenon.">Ice slurry production using supercooling phenomenon.</a> Int. J. Refrig. 33, 196-204 (2010).</li><li>Wijeysundera, N. E., Hawlader, M. N. A., Andy, C. W. B., Hossain, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice-slurry+production+using+direct+contact+heat+transfer.">Ice-slurry production using direct contact heat transfer.</a> Int. J. Refrig. 27, 511-519 (2004).</li><li>Reynolds, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+extent+and+action+of+the+heating+surface+of+steam+boilers.">On the extent and action of the heating surface of steam boilers.</a> Proc. Lit. Philos. Soc. Manch. 14, 7-12 (1874).</li><li>Reynolds, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Papers on mechanical and physical subjects: reprinted from various transactions and journals. , 81-85 (1900).</li><li>Reynolds, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Papers+on+mechanical+and+physical+subjects.">Papers on mechanical and physical subjects.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 12, 129-136 (1969).</li><li>Prandtl, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eine+Beziehung+zwischen+W&#228;rmeaustausch+und+Str&#246;mungswiderstand+der+Fl&#252;ssigkeiten+(On+the+relation+between+heat+exchange+and+stream+resistance+of+fluid+flow).">Eine Beziehung zwischen W&#228;rmeaustausch und Str&#246;mungswiderstand der Fl&#252;ssigkeiten (On the relation between heat exchange and stream resistance of fluid flow).</a> Physik. Z. 11, 1072-1078 (1910).</li><li>Prandtl, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bemerkung+&#252;ber+den+W&#228;rme&#252;bergang+im+Rohr+(Note+on+heat+transmission+in+pipes).">Bemerkung &#252;ber den W&#228;rme&#252;bergang im Rohr (Note on heat transmission in pipes).</a> Physik. Z. 29, 487-489 (1928).</li><li>Taylor, G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditions+at+the+surface+of+a+hot+body+exposed+to+the+wind.">Conditions at the surface of a hot body exposed to the wind.</a> Rep. Memo. ACA. 272, (1916).</li><li>Taylor, G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Application+of+Osborne+Reynolds'+Theory+of+Heat+Transfer+to+Flow+through+a+Pipe.">The Application of Osborne Reynolds' Theory of Heat Transfer to Flow through a Pipe.</a> Proc. R. Soc. A. 129, 25-30 (1930).</li><li>K&#225;rm&#225;n, T. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Proceedings of the Fourth International Congress for Applied Mechanics. , 54-91 (1934).</li><li>K&#225;rm&#225;n, T. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+analogy+between+fluid+friction+and+heat+transfer.">The analogy between fluid friction and heat transfer.</a> Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 61, 705-710 (1939).</li><li>Martinelli, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+transfer+to+molten+metals.">Heat transfer to molten metals.</a> Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 69, 947-959 (1947).</li><li>Colburn, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+of+correlating+forced+convection+heat-transfer+data+and+a+comparison+with+fluid+friction.">A method of correlating forced convection heat-transfer data and a comparison with fluid friction.</a> Trans. Am. Inst. Chem. Eng. 29, 174-210 (1933).</li><li>Colburn, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+of+correlating+forced+convection+heat-transfer+data+and+a+comparison+with+fluid+friction.">A method of correlating forced convection heat-transfer data and a comparison with fluid friction.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 7, 1359-1384 (1964).</li><li>Chilton, T. H., Colburn, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+Transfer+(Absorption)+Coefficients+Prediction+from+Data+on+Heat+Transfer+and+Fluid+Friction.">Mass Transfer (Absorption) Coefficients Prediction from Data on Heat Transfer and Fluid Friction.</a> Ind. Eng. Chem. 26, 1183-1187 (1934).</li><li>Friend, W. L., Metzner, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Turbulent+heat+transfer+inside+tubes+and+the+analogy+among+heat,+mass,+and+momentum+transfer.">Turbulent heat transfer inside tubes and the analogy among heat, mass, and momentum transfer.</a> AIChE J. 4, 393-402 (1958).</li><li>Bejan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constructal-theory+network+of+conducting+paths+for+cooling+a+heat+generating+volume.">Constructal-theory network of conducting paths for cooling a heat generating volume.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 40, 799-816 (1997).</li><li>Bejan, A., Lorente, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constructal+theory+of+generation+of+configuration+in+nature+and+engineering.">Constructal theory of generation of configuration in nature and engineering.</a> J. Appl. Phys. 100, 041301 (2006).</li><li>Bejan, A., Lorente, S., Yilbas, B. S., Sahin, A. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+solidification+has+an+S-shaped+history.">Why solidification has an S-shaped history.</a> Sci. Rep. 3, 1711 (2013).</li><li>Lake, R. A., Lewis, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salt+rejection+by+sea+ice+during+growth.">Salt rejection by sea ice during growth.</a> J. Geophys. Res. 75, 583-597 (1970).</li><li>Wettlaufer, J. S., Worster, M. G., Huppert, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+convection+during+solidification+of+an+alloy+from+above+with+application+to+the+evolution+of+sea+ice.">Natural convection during solidification of an alloy from above with application to the evolution of sea ice.</a> J. Fluid Mech. 344, 291-316 (1997).</li><li>Paige, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stalactite+Growth+beneath+Sea+Ice.">Stalactite Growth beneath Sea Ice.</a> Science. 167, 171-172 (1970).</li><li>Dayton, P. K., Martin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observations+of+ice+stalactites+in+McMurdo+Sound,+Antarctica.">Observations of ice stalactites in McMurdo Sound, Antarctica.</a> J. Geophys. Res. 76, 1595-1599 (1971).</li><li>Eide, L. I., Martin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+formation+of+brine+drainage+features+in+young+sea+ice.">The formation of brine drainage features in young sea ice.</a> J. Glaciol. 14, 137-154 (1975).</li><li>Martin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+stalactites:+comparison+of+a+laminar+flow+theory+with+experiment.">Ice stalactites: comparison of a laminar flow theory with experiment.</a> J. Fluid Mech. 63, 51-79 (1974).</li><li>Jeffs, K., Attenborough, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Frozen Planet: Episode 5 'Winter'. , (2011).</li><li>Fothergill, A., Berlowitz, V., Attenborough, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+Winter:+Life+closes+down.">Ch. Winter: Life closes down.</a> in Frozen Planet: A World Beyond Imagination. , (2011).</li><li>Yun, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+formation+in+the+subcooled+brine+environment.">Ice formation in the subcooled brine environment.</a> Int. J. Heat Mass Transfer. 95, 198-205 (2016).</li><li>Weast, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> CRC Handbook of Chemistry and Physics. 64, 257-258 (1983).</li><li>Bejan, A., Lage, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Prandtl+Number+Effect+on+the+Transition+in+Natural+Convection+Along+a+Vertical+Surface.">The Prandtl Number Effect on the Transition in Natural Convection Along a Vertical Surface.</a> J. Heat Transfer. 112, 787-790 (1990).</li></ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

התהליך של יצירת קרח באמצעות מלח כמו קירור משני כרוך בשילוב של חום ומסה. אם העברת חום גבוה, אז צורות קרח לפני המים יש את הסיכוי לערבב עם נוזל בכמות גדולה. היה נראה כי כאשר קיימת תנועה יחסית בין המים הציגו ואת המלח בתפזורת השקט (כלומר, הזרקת מים בתוך מי המלח), זרימת עו?...

<html> Slurries הקרח נמצא בשימוש נרחב בתעשייה, ואת יישום אחד מוצלח במיוחד הוא הטכנולוגיה pigging קרח 1, 2. בהשוואת הקצף הקונבנציונלי החזיר מוצק, חזיר הקרח יכול לנסוע דרך טופולוגיות מורכבות לאורך מרחק גדול בגלל השפעת השימון של השלב הנוזלי ואת הגובה של נקודת הקיפאון שלה כמו חלק מקרח גבישים להמס 3, 4, 5 . גם אם החזיר נתקע, אפשר פשוט לחכות slurries הקרח כדי להמיס ולחדש את תהליך ניקוי מאוחר יותר. שיטה זו של ניקוי צינור היא זולה וקלה לשימוש. שבר הקרח ממלא תפקיד מרכזי בביצוע של חזיר הקרח. כדי למדוד את השבר קרח, אפשר להשתמש CAFETIERE (בעיתונות הצרפתית) כדי לקבוע אם slurry קרח עבה מספיק 6,&quot;&gt; 7. שבריר קרח גבוהה CAFETIERE, בדרך כלל 80%, נדרש בעת ביצוע הצנרת נקראת קרח. מחקרים אחרונים על גילוי חלק קרח באינטרנט הראו כי הן גלים אלקטרומגנטיים ואולטרא סאונד מתאימים לתפקיד 8, 9, 10, 11. חזיר קרח בדרך כלל נעשה על ידי יצרנית קרח מגורד-משטח מפתרון NaCl 5% WT (מלח). זוהי גם הדרך העיקרית של ביצוע slurries קרח בתעשייה. סוג זה של יצרנית קרח קופא מים או מלח על משטח מתכתי קר, בדרך כלל משטח 316 פלדה חלקה ולאחר מכן מחזור מזמרת חלקיקי הקרח off. ממשקי נוזלי אל מתכת הם מאוד מורכבים ומושפעים מגוון רחב של גורמים חיוניים קרח עושה 12. הממשק בין הלא-מתכת ומים יכול להיות שונה מאוד, ואחד במיוחד דוגמה מעניינת היא קאוליניט. Kaolממשק inite-מים הוא מיוחד כי אין מבנה קרח נוח סומך לפני השטח של מוצק, אלא שכבה של נוזל מצע amphoteric המעודדת אשכול מלוכדות המימן-הקרח כמו להיוצר על גבי זה 13, 14. דרך נוספת לייצר חזיר הקרח דורשת ריסוק אבני קרח premade בעוד מלח גבוה ריכוז מתווסף זמנית. בשיטה זו, מערכת הקירור יכולה לרוץ בטמפרטורה מתאדה הרבה יותר גבוהה כי אף דיכאון נקודת קיפאון (FPD) מתווסף לפני ההיווצרות של קרח; ולכן זה נחשב יעיל יותר בשל יחס דחיסת וריד וכוח פחתה עבור חובת קירור נתונה 15, 16, 17. קיימות שתי שיטות ייצור קרח אחרות: ייצור קרח ממים בקירור לשים קירור ומים בקשר ישיר <supclass = &quot;Xref&quot;&gt; 18, 19. השיטה קירור-יתר כרוך בהפרות מים בקירור metastable ליצור נוקלאציה קרח וצמיחה. הבעיה הגדולה ביותר עבור שיטה זו היא היווצרות הקרח לא הרצויה שיכול לחסום את המערכת. שיטת הקשר הישירה נחשבת לא מתאימה צנרת נקרא קרח כי לא קירור ולא שמן סיכה הם רצו במוצר הקרח האחרון. היווצרות קרח דורש חום ומסה עקב החום הכמוס של היתוך שנוצר בתהליך. זה התגלה לראשונה על ידי אוסבורן ריינולדס בשנת 1874 כי הובלת חום ומסה בגזים הם מצמידים חזק יכול לבוא לידי ביטוי נוסחאות מתמטיות דומה 20. עבודה זו יצרה את הנייר חלוצית בנושא מומנטום, חום, ומסה בנוזל ראתה אור מחדש מספר פעמים 21, 22. נושא זה ולאחר מכן נחקר על ידימספר היתר, שתי הגישות אנליטיים ואמפיריים, גזים, נוזלים, ואת מתכת מותכת 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33. מלבד העברת חום ומסה, הנוזל צריך אתרי התגרענות שצמיחת קרח הדנדריטים יכול לפתח. תובנה מודרנית לתוך הצמיחה של גבישי קרח משתמשת חוק Constructal, שפותח על ידי אדריאן Bejan, כדי להסביר מדוע קרח גדל בדרך זו 34, 35, 36. היווצרות הקרח במי מלח שונה מאוד מזו מים טהורים בשל קיומו של מלח. ראשית כל,<html> מלח משנה את התרמודינמיקה של נוזל ומדכא נקודת הקיפאון שלה. שנית, מלח אינו יכול להתמוסס המטריצה ​​קרח (למעט hydrohalite, אשר יכול להיווצר רק כאשר הטמפרטורה מגיעה לנקודה eutectic), והוא דחה את נוזל בכמות גדולה כאשר הקרח מתחיל לצמוח. דחיית המלח התגלתה בשני קרח מים וקרח למד במעבדה 37, 38. מאז המלח גבוה ריכוז דחה הוא בטמפרטורה הרבה מתחת לנקודת הקיפאון של מי ים, ככל שיורד, קרח גדל על הממשק בין המלח זורם הנוזל בתפזורת השקט. נטיפי קרח אלה, גם בשם brinicles, התגלו לראשונה ב מקמורדו סאונד, אנטרקטיקה נחקרו 39 באופן ניסיוני, 40, 41, 42. בשנת 2011, ה- BBC צלמה את היווצרות brinicles בסדרת Planet הקפוא שלה&quot;Xref&quot;&gt; 43, 44. במעבדה שלנו, התגלה כי על ידי היפוך הנוזלים זורמים שקטים כאשר מים הוא הציג באמבט של מלח קר, המים עלולים להפוך קרח בתנאים הנכונים 45. נמצא כי המיקום שבו המים הוא הציג, לזרום rheology, וטמפרטורת מלח וריכוז הם כל הגורמים המרכזיים המשפיעים כיצד קרח הרבה יכול להיות מיוצר. המטרה הכללית של מחקר זה היא לחקור אם יצרנית קרח ניתן לפתח באמצעות מנגנון זה כדי ליצור slurries קרח, בהתחשב כי הטמפרטורה המאיידת הגבוהה והשיעור הגבוה של נוזל אל נוזל העברת חום יכולים לשפר את היעילות של שימוש באנרגיה. מניות מאמר זה היבטים מרכזיים של הניסוי.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>DMA 4500 M</td>
			<td>Anton Paar</td>
			<td>81546022</td>
			<td>Density Metre</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GELATO Chef 2200</td>
			<td>magimix</td>
			<td>0036500504R13</td>
			<td>Ice Cream Maker</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>280D</td>
			<td>FREEZE MASTER</td>
			<td>241-1441</td>
			<td>Pipe Freezer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M17.5X2</td>
			<td>BLUE ICE MACHINES</td>
			<td>GK924</td>
			<td>Slushy Puppy Machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HH68K</td>
			<td>OMEGA</td>
			<td>140045</td>
			<td>Thermometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OHAUS</td>
			<td>TS4KW</td>
			<td>1324</td>
			<td>Scale</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZFC321WA/BNI225</td>
			<td>ZANUSSI</td>
			<td>920672574-00</td>
			<td>Freezer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EIS Heater Matrix</td>
			<td>Vauxhall</td>
			<td>214720041</td>
			<td>Heat Exchanger</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2500LPH</td>
			<td>JBA</td>
			<td>AP-2500</td>
			<td>Pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass syringe</td>
			<td>FORTUNA Optima</td>
			<td></td>
			<td>100 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OAT concentrated coolant</td>
			<td>wilko</td>
			<td>P30409014</td>
			<td>Ethylene Glycol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pure dried vacuum salt</td>
			<td>INEOS Enterprise</td>
			<td>1433324</td>
			<td>NaCl Salt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methylated Spirits</td>
			<td>Barrettine</td>
			<td>1170</td>
			<td>Methanol&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ice generation and the heat and mass transfer phenomena of introducing water to a cold bath of brine

אנו להדגים שיטה לחקר העברת חום ומסה ושל התופעות הקפאת בסביבה מלח subcooled. הניסוי שלנו הראה כי, תחת התנאים המתאימים, קרח יכול להיות מיוצר כאשר מים הוא הציג באמבט של מלח קר. כדי להפוך טופס קרח, בנוסף בעל תמהיל מלח ומים, על קצב העברת החום חייב לעקוף את זה של העברת מסה. כאשר המים הציגו בצורה של טיפות זעירות על פני שטח המלח, במצב של חום ומסה הוא על ידי דיפוזיה. הציפה מפסיקה מים מן הערבוב עם המלח מתחת, אבל כמו הקרח מתעבה, זה מאט את קצב העברת חום, מה שהופך קרח קשה יותר לצמוח כתוצאה מכך. כאשר המים הוא הציג בתוך מלח בצורת זרימה, מספר גורמים נמצאים להשפיע כמה קרח יכול להיווצר. טמפרטורה וריכוז בריין, אשר הם הכוחות המניעים של חום ומסה, בהתאמה, יכולים להשפיע על רטי המרת מים אל הקרחo; טמפרטורות אמבטיה נמוכות וריכוזי התמלחות לעודד עוד קרח להיוצר. Rheology הזרימה, אשר יכול להשפיע באופן ישיר גם מן החום וגם מקדמי העברה המוניים, הוא גם גורם מפתח. בנוסף, rheology הזרימה משנה את שטח המגע של הזרימה עם הנוזל בכמות הגדול.

איור 1 משווה את ההשפעות של מים הציגו בפני שטח המלח למים המוזרק דרך המלח. בתרחיש &quot;קרח-קאפ&quot;, הקרח התגבש הוא מוצק כי המים לא לערבב הרבה עם נוזל בכמות גדולה. הבדל הטמפרטורה וצפיפות בין שני הנוזלים מייצר כוח ציפה על פני המים ומונע מהם הערבוב. נ...

Watch this Scientific Journal Video about Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine at JoVE.com

Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להדגים את הדור של קרח, כאשר מתערבים מים באמבט צונן של מי מלח, כמו קירור משני, בטווח של בטמפרטורות מתחת לנקודת הקיפאון של מים. זה יכול לשמש כדרך חלופית לייצר קרח לתעשייה.

דור קרח ואת מעבר החום ומסת התופעות של מי היכרות על אמבט קר של בריין

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed ...

ice-generation-heat-mass-transfer-phenomena-introducing-water-to-cold

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Engineering

Unit 1

Temperature and Heat

SCIENTISTS IN ACTION

13.8K Views.  University of Bristol.  כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להדגים את הדור של קרח, כאשר מתערבים מים באמבט צונן של מי מלח, כמו קירור משני, בטווח של בטמפרטורות מתחת לנקודת הקיפאון של מים. זה יכול לשמש כדרך חלופית לייצר קרח לתעשייה. 

Video: Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do so is highly important in view of a number of applications in functional soft matter including electronics, biomedical engineering, and sensors. In the past, successful strategies to control the size and shape of supramolecular polymers typically focused on the use of templates2,3, end cappers4 or selective solvent techniques5. 
Here we disclose a strategy based on self-assembling discotic amphiphiles that leads to the control over stack length and shape of ordered, chiral columnar aggregates. By balancing electrostatic repulsive interactions on the hydrophilic rim and attractive non-covalent forces within the hydrophobic core of the polymerizing building block, we manage to create small and discrete spherical objects6,7. Increasing the salt concentration to screen the charges induces a sphere-to-rod transition. Intriguingly, this transition is expressed in an increase of cooperativity in the temperature-dependent self-assembly mechanism, and more stable aggregates are obtained. 
For our study we select a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) core connected to a hydrophilic metal chelate via a hydrophobic, fluorinated L-phenylalanine based spacer (Scheme 1). The metal chelate selected is a Gd(III)-DTPA complex that contains two overall remaining charges per complex and necessarily two counter ions. The one-dimensional growth of the aggregate is directed by &pi;-&pi; stacking and intermolecular hydrogen bonding. However, the electrostatic, repulsive forces that arise from the charges on the Gd(III)-DTPA complex start limiting the one-dimensional growth of the BTA-based discotic once a certain size is reached. At millimolar concentrations the formed aggregate has a spherical shape and a diameter of around 5 nm as inferred from 1H-NMR spectroscopy, small angle X-ray scattering, and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM). The strength of the electrostatic repulsive interactions between molecules can be reduced by increasing the salt concentration of the buffered solutions. This screening of the charges induces a transition from spherical aggregates into elongated rods with a length &gt; 25 nm. Cryo-TEM allows to visualise the changes in shape and size. In addition, CD spectroscopy permits to derive the mechanistic details of the self-assembly processes before and after the addition of salt. Importantly, the cooperativity -a key feature that dictates the physical properties of the produced supramolecular polymers- increases dramatically upon screening the electrostatic interactions. This increase in cooperativity results in a significant increase in the molecular weight of the formed supramolecular polymers in water.

The goal of this experiment is to determine and control the size, shape and stability of self-assembled discotic amphiphiles in water. For aqueous based supramolecular polymers such level of control is very difficult. We apply a strategy using both repulsive and attractive interactions. The experimental techniques applied to characterize this system are broadly applicable.

שליטה על גודל, צורה ויציבות של פולימרים מולקולריים במים

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and polar dielectric liquids. These bridges are unique from capillary bridges in that they exhibit extensibility beyond a few millimeters, have complex bi-directional mass transfer patterns, and emit non-Planck infrared radiation. A number of common solvents can form such bridges as well as low conductivity solutions and colloidal suspensions. The macroscopic behavior is governed by electrohydrodynamics and provides a means of studying fluid flow phenomena without the presence of rigid walls. Prior to the onset of a liquid bridge several important phenomena can be observed including advancing meniscus height (electrowetting), bulk fluid circulation (the Sumoto effect), and the ejection of charged droplets (electrospray). The interaction between surface, polarization, and displacement forces can be directly examined by varying applied voltage and bridge length. The electric field, assisted by gravity, stabilizes the liquid bridge against Rayleigh-Plateau instabilities. Construction of basic apparatus for both vertical and horizontal orientation along with operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

Horizontal and vertical electrohydrodynamic liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields and polar dielectric liquids. The construction of basic apparatus and operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

הכנת גשרי Electrohydrodynamic מנוזלי דיאלקטרי פולאר

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most of their thrust with their large foreflippers. This protocol describes a robotic platform designed to study the hydrodynamic performance of the swimming California sea lion (Zalophus californianus). The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;). The kinematics of the sea lion&#39;s propulsive stroke are extracted from video data of unmarked, non-research sea lions at the Smithsonian Zoological Park (SNZ). Those data form the basis of the actuation motion of the robotic flipper presented here. The geometry of the robotic flipper is based a on high-resolution laser scan of a foreflipper of an adult female sea lion, scaled to about 60% of the full-scale flipper. The articulated model has three joints, mimicking the elbow, wrist and knuckle joint of the sea lion foreflipper. The robotic platform matches dynamics properties&#8212;Reynolds number and tip speed&#8212;of the animal when accelerating from rest. The robotic flipper can be used to determine the performance (forces and torques) and resulting flowfields.

A robotic platform is described that will be used to study the hydrodynamic performance&#8212;forces and flowfields&#8212;of the swimming California sea lion. The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;).

פלטפורמה רובוטית לחקר Foreflipper של אריה ים קליפורני

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern. Hybrid wettable patterns were produced by coating superhydrophilic SiO2 on a masked, hydrophobic, cylindrical copper surface. Using de-ionized (DI) water as the working fluid, pool-boiling heat-transfer studies were conducted on the different surface-treated copper cylinders of a 25-mm diameter and a 40-mm length. The experimental results showed that the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern influenced the wall superheat and the HTC. By increasing the number of interlines, the HTC was enhanced when compared to the plain surface. Images obtained from the charge-coupled device (CCD) camera indicated that more bubbles formed on the interlines as compared to other parts. The hybrid wettable pattern with the lowermost section being hydrophobic gave the best heat-transfer coefficient (HTC). The experimental results indicated that the bubble dynamics of the surface is an important factor that determines the nucleate boiling.

Pool-boiling heat-transfer experiments were carried out to observe the effects of hybrid wettable patterns on the heat-transfer coefficient (HTC). The parameters of investigation are the number of interlines and the pattern orientation of the modified wettable surface.

ברכת רותחים חום-העברת שיפור על גלילי משטחים עם דפוסי רטיבים היברידיים

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...

Detecting the Water-soluble Chloride Distribution of Cement Paste in a High-precision Way

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a high-precision chloride profile. Firstly, paste specimens are molded, cured, and exposed to cyclic wet-dry conditions. Then, powder samples at different specimen depths are grinded when the exposure age is reached. Finally, the water-soluble chloride content is detected using a silver nitrate titration method, and chloride profiles are plotted. The key to improving the accuracy of the chloride distribution along the depth is to exclude the error in the powderization, which is the most critical step for testing the distribution of chloride. Based on the above concept, the grinding method in this protocol can be used to grind powder samples automatically layer by layer from the surface inward, and it should be noted that a very thin grinding thickness (less than 0.5 mm) with a minimum error less than 0.04 mm can be obtained. The chloride profile obtained by this method better reflects the chloride distribution in specimens, which helps researchers to capture the distribution features that are often overlooked. Furthermore, this method can be applied to studies in the field of cement-based materials, which require high chloride distribution accuracy.

A protocol for obtaining a water-soluble chloride profile by using a high precision milling method is presented.

זיהוי ההתפלגות כלוריד מסיסים במים של מלט הדבקה בדרך ברמת דיוק גבוהה

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a ...

Measurements of Local Instantaneous Convective Heat Transfer in a Pipe - Single and Two-phase Flow

This manuscript provides step by step description of the manufacturing process of a test section designed to measure the local instantaneous heat transfer coefficient as a function of the liquid flow rate in a transparent pipe. With certain amendments, the approach is extended to gas-liquid flows, with a particular emphasis on the effect of a single elongated (Taylor) air bubble on heat transfer enhancement. A non-invasive thermography technique is applied to measure the instantaneous temperature of a thin metal foil heated electrically. The foil is glued to cover a narrow slot cut in the pipe. The thermal inertia of the foil is small enough to detect the variation in the instantaneous foil temperature. The test section can be moved along the pipe and is long enough to cover a considerable part of the growing thermal boundary layer.
At the beginning of each experimental run, a steady state with a constant water flow rate and heat flux to the foil is attained and serves as the reference. The Taylor bubble is then injected into the pipe. The heat transfer coefficient variations due to the passage of a Taylor bubble propagating in a vertical pipe is measured as function of the distance of the measuring point from the bottom of the moving Taylor bubble. Thus, the results represent the local heat transfer coefficients. Multiple independent runs preformed under identical conditions allow accumulating sufficient data to calculate reliable ensemble-averaged results on the transient convective heat transfer. In order to perform this in a frame of reference moving with the bubble, the location of the bubble along the pipe has to be known at all times. Detailed description of measurements of the length and of the translational velocity of the Taylor bubbles by optical probes is presented.

This manuscript describes methods aimed at measuring the local instantaneous convective heat transfer coefficients in a single or two-phase pipe flow. A simple optical method to determine the length and the propagation velocity of an elongated (Taylor) air bubble moving at a constant velocity is also presented.

מדידות של העברת החום הולכת חום מקומי מיידי בתוך צינור - יחיד, דו-שלבית זרימה

This manuscript provides step by step description of the manufacturing process of a test section designed to measure the local instantaneous heat transfer ...

Uncoupling Coriolis Force and Rotating Buoyancy Effects on Full-Field Heat Transfer Properties of a Rotating Channel

An experimental method for exploring the heat transfer characteristics of an axially rotating channel is proposed. The governing flow parameters that characterize the transport phenomena in a rotating channel are identified via the parametric analysis of the momentum and energy equations referring to a rotating frame of reference. Based on these dimensionless flow equations, an experimental strategy that links the design of the test module, the experimental program and the data analysis is formulated with the attempt to reveal the isolated Coriolis-force and buoyancy effects on heat transfer performances. The effects of Coriolis force and rotating buoyancy are illustrated using the selective results measured from rotating channels with various geometries. While the Coriolis-force and rotating-buoyancy impacts share several common features among the various rotating channels, the unique heat transfer signatures are found in association with the flow direction, the channel shape and the arrangement of heat transfer enhancement devices. Regardless of the flow configurations of the rotating channels, the presented experimental method enables the development of physically consistent heat transfer correlations that permit the evaluation of isolated and interdependent Coriolis-force and rotating-buoyancy effects on the heat transfer properties of rotating channels.

Here, we present an experimental method for decoupling the interdependent Coriolis-force and rotating-buoyancy effects on full-field heat transfer distributions of a rotating channel.

כוח קוריוליס uncoupling ואפקטים ציפה מסתובב על שדה מלא חום להעביר את המאפיינים של ערוץ מסתובב

An experimental method for exploring the heat transfer characteristics of an axially rotating channel is proposed. The governing flow parameters that ...

Design and Fabrication of an Optical Fiber Made of Water

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with solid-cladding devices, capillary oscillations are not restricted, allowing the fiber walls to move and vibrate. The fiber is constructed by a high direct current (DC) voltage of several thousand volts (kV) between two water reservoirs that creates a floating water thread, known as a water bridge. Through the choice of micropipettes, it is possible to control the maximal diameter and length of the fiber. Optical fiber couplers, at both sides of the bridge, activate it as an optical waveguide, allowing researchers to monitor the water fiber capillary body waves through transmission modulation and, therefore, deducing changes in surface tension.
Co-confining two important wave types, capillary and electromagnetic, opens a new path of research in the interactions between light and liquid-wall devices. Water-walled microdevices are a million times softer than their solid counterparts, accordingly improving the response to minute forces.

This protocol describes the design and manufacture of a water bridge and its activation as a water fiber. The experiment demonstrates that capillary resonances of the water fiber modulate its optical transmission.

עיצוב, ייצור של סיב אופטי עשויים מים

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with ...

Nerve Stem Cell Differentiation by a One-step Cold Atmospheric Plasma Treatment In Vitro

As the development of physical plasma technology, cold atmospheric plasmas (CAPs) have been widely investigated in decontamination, cancer treatment, wound healing, root canal treatment, etc., forming a new research field named plasma medicine. Being a mixture of electrical, chemical, and biological reactive species, CAPs have shown their abilities to enhance nerve stem cells differentiation both in vitro and in vivo and are becoming a promising way for neurological disease treatment in the future. The much more exciting news is that using CAPs may realize one-step, and safely directed, differentiation of neural stem cells (NSCs) for tissue transportation. We demonstrate here the detailed experimental protocol of using a self-made CAP jet device to enhance NSC differentiation in C17.2-NSCs and primary rat neural stem cells, as well as observing the cell fate by inverted and fluorescence microscopy. With the help of immunofluorescence staining technology, we found both the NSCs showed an accelerated differential rate than the untreated group, and ~75% of the NSCs selectively differentiated into neurons, which are mainly mature, cholinergic, and motor neurons.

Nerve Stem Cell Differentiation by a One-step Cold Atmospheric Plasma Treatment In Vitro

This protocol aims to provide detailed experimental steps of a cold atmospheric plasma treatment on neural stem cells and immunofluorescence detection for differentiation enhancement.

בידול תאי עצב באמצעות צעד אחד קר פלזמה אטמוספרי טיפול במבחנה

As the development of physical plasma technology, cold atmospheric plasmas (CAPs) have been widely investigated in decontamination, cancer treatment, ...

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support substrates. Accomplishing this transfer in a highly controlled, mechanized, and reproducible manner can eliminate the creation of macroscale defect structures (e.g., tears, cracks, and wrinkles) within the thin film that compromise device performance and the usable area per sample. Here, we describe a general protocol for the highly controlled and mechanized transfer of a polymeric thin film onto an arbitrary porous support substrate for eventual use as a water filtration membrane device. Specifically, we fabricate a block copolymer (BCP) thin film on top of a sacrificial, water-soluble poly(acrylic acid) (PAA) layer and silicon wafer substrate. We then utilize a custom-designed, 3D-printed transfer tool and drain chamber system to deposit, lift-off, and transfer the BCP thin film onto the center of a porous anodized aluminum oxide (AAO) support disc. The transferred BCP thin film is shown to be consistently placed onto the center of the support surface due to the guidance of the meniscus formed between the water and the 3D-printed plastic drain chamber. We also compare our mechanized transfer-processed thin films to those that have been transferred by hand with the use of tweezers. Optical inspection and image analysis of the transferred thin films from the mechanized process confirm that little-to-no macroscale inhomogeneities or plastic deformations are produced, as compared to the multitude of tears and wrinkles produced from manual transfer by hand. Our results suggest that the proposed strategy for thin film transfer can reduce defects when compared to other methods across many systems and applications.

We present a procedure for highly controlled and wrinkle-free transfer of block copolymer thin films onto porous support substrates using a 3D-printed drain chamber. The drain chamber design is of general relevance to all procedures involving transfer of macromolecular films onto porous substrates, which is normally done by hand in an irreproducible fashion.

נוהל העברת סרטים פולימריים אל מצעים נקבובי עם פגמים ממוזערים

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...