Gli autori non hanno riconoscimenti.

Attenzione: Ci sono due sostanze chimiche velenose, metanolo e glicole etilenico, utilizzati in questi esperimenti. Il metanolo può essere metabolizzato nel corpo umano per generare formaldeide e quindi ad acido formico o sale formiato. Queste sostanze sono tossici per il sistema nervoso centrale e possono anche causare la morte. glicole etilenico può essere ossidato ad acido glicolico, che possono poi trasformarsi in acido ossalico. Ciò può causare insufficienza renale e morte. Non bere queste sostanze chimiche. Consultare immediatamente un medico se si verifica un incidente. 1. Il sistema di raffreddamento NOTA: È molto difficile mantenere la salamoia a -18 ° C oppure quando la temperatura ambiente è all&#39;incirca a temperatura ambiente. È importante che i bacini di stoccaggio del glicole etilenico e salamoia sono ben isolate e di dimensioni ragionevoli per evitare il consumo di energia elettrica in eccesso e per garantire prestazioni ottimali del sistema. Si raccomanda che le dimensioni del serbatoio non superi 30 L. <ol><li> Preparare il fluido di raffreddamento secondario <ol><li> Versare 1 L di glicole etilenico nel serbatoio di raffreddamento secondario, serbatoio A (Base: 400 mm × 200 mm, Altezza: 350 mm). Aggiungere circa ,6-,65 L (600-650 g) di acqua al serbatoio A. </li><li> Ripetere il punto 1.1.1 più volte fino a quando c&#39;è abbastanza liquido nel serbatoio A (25 L). </li><li> Mescolare il fluido in modo che il fluido omogeneo. </li><li> Accendere le due pompe in serbatoio A all&#39;impostazione piena capacità (2,500 L / h). Assicurarsi che tutte le bolle intrappolate negli scambiatori di calore e le tubazioni vengono rilasciati. </li><li> Spegnere la pompa di osservare se tutte le bolle vengono rilasciati. In caso contrario, ripetere il passaggio 1.1.4. </li></ol></li><li> Preparazione della salamoia NOTA: In questo esempio, il 22% in peso della salamoia viene preparata. Se sono necessarie altre concentrazioni, la massa di sale aggiunto deve essere modificata di conseguenza. I valori di concentrazione e densità salamoia di riferimento può essere trovato a pagina D-257 della 64 ° edizione (1983) di The CRC Handbook of Chemistry and Physics 46. <ol><li> Aggiungere 4 kg di acqua in un becher di plastica 5-L. </li><li> Misurare 1 kg di sale NaCl su una bilancia elettronica e versare questo sale nel bicchiere con l&#39;acqua. </li><li> Mescolare la miscela fino a soluzione limpida (cioè, non ci sono particelle di sale o bolle d&#39;acqua visibile nella soluzione). </li><li> Prelevare un campione, ~ 10 ml, della soluzione con una siringa da 10 ml. </li><li> Iniettare il liquido nella densimetro U-tube. </li><li> Verificare la presenza di bolle d&#39;aria nel tubo. Se ci sono, iniettare più fluida a spingerli fuori. </li><li> Press &quot;Impostazioni rapide&quot; e selezionare &quot;Densità di temperatura.&quot; Digitare 20 ° C e premere &quot;OK&quot;. Il misuratore di densità sarà ora misurare la densità del fluido a questa temperatura. </li><li> Premere Start e attendere il risultato. </li><li> Confrontare la lettura di densità con 1164,00 kg / m 3. </li><li> Aggiungere più sale se la lettura è inferiore alla CONFRONTODensità n. Aggiungere l&#39;acqua nel caso contrario. </li><li> Ripetere i passaggi 1.2.3-1.2.10 fino a quando la densità del fluido è corretto (1164.00 kg / m 3). </li><li> Versare questa soluzione in un contenitore più grande, Container A. </li><li> Seguire i punti 1.2.1-1.2.12 di fare 35-40 L di salamoia e messo contenitore A in un congelatore orizzontale a -40 ° C. Mantenere la salamoia lì per 48-72 ore, fino a quando la sua temperatura raggiunge -19,18 ° C (punto di questo il 22% in peso di salamoia congelamento). </li></ol></li></ol> 2. Preparazione del ghiaccio per il Iniettare e lavaggio con acqua <ol><li> Preparare il ghiaccio per l&#39;acqua iniezione <ol><li> Versare 1 L di acqua in un piccolo contenitore (200 × 200 × 50 mm). </li><li> Ripetere il passaggio 2.1.1 con un altro contenitore e posizionare i due contenitori nel congelatore a -40 ° C. </li><li> Tenerli nel congelatore per 10 ore o più per assicurare che tutta l&#39;acqua è congelato. </li></ol></li><li> Preparare guscio di ghiaccio dell&#39;acqua di lavaggio <ol><li> Riempire un 5-L becher con 5 L di acqua. </li><li> Riempire un 2-L bicchiere con 2 litri di acqua. </li><li> Posizionare entrambi i bicchieri nel congelatore a -40 ° C per 8-10 ore in modo che ci sia uno spesso guscio di avvolgimento ghiaccio attorno acqua non congelata. </li><li> Utilizzare un getto d&#39;acqua ad alta velocità ad una velocità di 3-5 m / s dal rubinetto per aprire un foro del diametro di 3 cm nella parte superiore della calotta di ghiaccio. </li><li> Scaricare l&#39;acqua all&#39;interno del guscio di ghiaccio. </li><li> Mettere i due bicchieri di nuovo nel congelatore. </li><li> Se la massa del guscio di ghiaccio non raggiunge 3 kg e 1 kg per i due bicchieri, rispettivamente, ripetere i punti 2.2.1-2.2.5, ma tenere i bicchieri in freezer più a lungo nella fase 2.2.3. Le due bicchieri dovrebbero ora essere in grado di contenere 2 L e 1 L di acqua, rispettivamente. </li></ol></li></ol> 3. Acqua Introduzione posizione e l&#39;esperimento di controllo reologia <ol><li> Introdurre acqua sulla superficie della salamoia <ol><li> Decantare 2 L di 22 wt% di salamoia fredda dal contenitore A nelsecchio di alluminio della gelatiera e accendere l&#39;unità di raffreddamento. </li><li> Misurare la temperatura della salamoia con un termometro / termocoppia (sia di tipo K o tipo T sono adatti). Si prosegue l&#39;esperimento se la salamoia è -15 ° C o inferiore. </li><li> Riempire la siringa di vetro da 100 mL con acqua di rubinetto a temperatura ambiente. Attaccare un diametro di 2 mm interna, spessa 1 mm e tubo lungo silicone 1-m alla punta della siringa. </li><li> Posizionare la siringa in una posizione specifica in modo che vi è una testa tra l&#39;acqua nella siringa e l&#39;uscita del tubo di silicone. La pressione idrostatica spremere l&#39;acqua dal tubo. </li><li> Immergere una certa lunghezza del tubo in silicone, tipicamente 70 cm, in salamoia. </li><li> Regolare la posizione relativa tra la siringa e l&#39;uscita del tubo in modo che la pressione idrostatica è grande abbastanza per permettere all&#39;acqua di lasciare la siringa. Se il tubo è bloccato, aumentare la testa elevando la siringa in posizione verticale superiore, until la pressione idrostatica in grado di superare la sollecitazione di taglio all&#39;interno del tubo. </li><li> Mantenere l&#39;uscita del tubo di circa 1 cm o meno al di sopra della superficie della salamoia. </li><li> Regolare la lunghezza del tubo sommerso e l&#39;altezza della siringa per controllare sbocco dell&#39;acqua lascia temperatura e portata al fine di determinare la quantità di ghiaccio può essere fatto o quanto miscelazione avviene in superficie salamoia. Il fenomeno di congelamento dovrebbe essere osservato in superficie salamoia. Vedere di riferimento 45 per ulteriori direzione. </li></ol></li><li> Introdurre acqua attraverso la salamoia <ol><li> Ripetere i punti 3.1.1-3.1.6. </li><li> Mantenere l&#39;uscita del tubo all&#39;interno della salamoia, preferibilmente nella parte inferiore del contenitore. </li><li> Regolare la lunghezza del tubo sommerso e l&#39;altezza siringa. </li><li> Regolare l&#39;angolo del tubo di uscita per controllare la reologia del flusso. </li><li> Ripetere i punti 3.2.3-3.2.4 per trovare la reologia flusso migliore accoppiata e la velocità che può produrre il più ghiaccio fluire. </li></ol></li></ol><ol><li> fare il ghiaccio <ol><li> Se ci sono bolle nei tubi, accendere le due pompe all&#39;interno del serbatoio A per liberare le bolle fuori del sistema di circolazione glicole, e poi spegnere le pompe. </li><li> Accendere il tre unità di refrigerazione e lasciarli correre per 10-16 ore per raffreddare le soluzioni di glicole etilenico. </li><li> Misurare la soluzione glicole etilenico con un termometro / termocoppia. La temperatura glicole dovrebbe essere di circa -25 ° C. </li><li> Misurare la temperatura della salamoia in un contenitore A per assicurarsi che sia a -19 ° C prima di procedere al punto 4.1.5. </li><li> Riempire il serbatoio salamoia, Serbatoio B, con circa il 30 L di salamoia dal contenitore A e accendere le due pompe in vasca A. </li><li> Misurare la temperatura del glicole nella vasca A. Se è più freddo di -19 ° C, spegnere una o più unità di raffreddamento per impedire la precipitazione di particelle di ghiaccio di fuori scambiatori in serbatoio B. Se la temperatura è più calda rispetto alla temperatura della salamoia previsto, accendere tutte e tre le unità di raffreddamento. Effettuare l&#39;esperimento a -17 ° C a -19 ° C. </li><li> Posizionare i due blocchi predefiniti di ghiaccio dal punto 2.1 nella isolata 5-L bicchiere, contenitore B, e versare circa 3 litri di acqua nel bicchiere. </li><li> Misurare la temperatura dell&#39;acqua e la tiene a 2 ° C mescolando la miscela tra esperimenti, se la temperatura aumenta. </li><li> Riempire la siringa di vetro con 100 ml di acqua 2 ° C. </li><li> Applicare 5-10 ml di metanolo al vetro della finestra Serbatoio B per fermare la condensazione e la formazione di ghiaccio. </li><li> Iniettare l&#39;acqua in salamoia regolando la posizione relativa tra la siringa e l&#39;uscita del tubo in modo che vi sia una pressione idrostatica costante e quindi una portata costante. Circa 70 cm di tubo di silicone deve essere immersa nella salamoia. Regolare l&#39;angolo di iniezione a 0 ° in modo che la velocità iniziale di acqua nel dire ascendentection è 0 m / s. NOTA: La siringa può essere o bloccato ad un supporto portatile. Tenuto in mano è più appropriato quando la temperatura è più fredda della salamoia, perché ci vuole più tempo per regolare uno stand, e il ghiaccio può bloccare il tubo. Mantenere la reologia flusso costante durante l&#39;esperimento garantendo una portata e iniezione angolo costante (0 °) e mantenendo la frontiera congelamento di circa 3 cm sopra l&#39;uscita del tubo. Non lasciate che il flusso di entrare nella regione in cui si inizia a girare turbolenta 47. Vedere di riferimento 45 per ulteriori direzione. </li><li> Raccogliere il ghiaccio come descritto ai punti 4.2 e 4.3. Ripetere i punti 4.1.8 - 4.1.11 a diverse temperature salamoia. </li></ol></li><li> Raccogliere il ghiaccio prodotto e stimare quanto il ghiaccio si produce (insieme a secco) <ol><li> Mettere un contenitore (200 × 200 × 50 mm) sulla bilancia e azzerare la lettura premendo il tasto &quot;Turn On&quot; pulsante. </li><li> Utilizzare il setaccio per scavare il ghiaccio e scrollarsi di dossola salamoia. </li><li> Mettere questo ghiaccio nel contenitore. Misurare la massa del ghiaccio con la scala. </li><li> Dopo il ghiaccio è sciolto, usare la siringa 10 ml per prelevare un campione. Iniettare questo campione di liquido nel densimetro. </li><li> Eseguire i punti 1.2.6-1.2.9. </li><li> Registrare la lettura di densità. </li><li> Calcolare la massa d&#39;acqua netto della sua densità (cioè, la massa dell&#39;acqua convertita in ghiaccio) utilizzando la seguente formula: <img alt="Equazione" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq1.jpg" /> dove <img alt="Equazione" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq2.jpg" /> è la concentrazione salamoia wt% e <img alt="Equazione" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq3.jpg" /> e <img alt="Equazione" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq4.jpg" /> sono i pesi rispettivamente sale e acqua,. </li></ol></li><li> Raccogliere il ghiaccio prodotto e stimare quanto ghiaccio viene prodotto (raccolta bagnato) <ol><li> Riempire il 5-L bicchiere con un guscio di ghiaccio (fase 2.2) ed a temperatura ambiente l&#39;acqua del rubinetto. Rimetterlo in freezer a -40 ° C. </li><li> Decantare l&#39;acqua con il guscio di ghiaccio dal 5-L bicchiere in un 2-L becher quando la sua temperatura è a 0 ° C. Riempire il 5-L bicchiere. Mantenere entrambi i bicchieri in freezer. </li><li> Raccogliere la ghiaccio prodotto in passi 4.1.8 e 4.1.9 e versare 200-500 ml di acqua da 2-L bicchiere sul ghiaccio per lavarlo. Non agitare il setaccio prima di applicare l&#39;acqua 0 ° C. </li><li> Agitare il fluido nel setaccio. </li><li> Ripetere i punti 4.2.2-4.2.7. </li></ol></li></ol>

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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>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Il processo di generazione di ghiaccio con salamoia come refrigerante secondario comporta la combinazione di calore e di massa. Se il trasferimento di calore è maggiore, allora forme di ghiaccio prima che l&#39;acqua ha la possibilità di mescolare con il fluido bulk. È stato osservato che, quando c&#39;è un movimento relativo tra l&#39;acqua immessa e la salamoia bulk quiescente (cioè, acqua iniettando all&#39;interno salamoia), il flusso aiuta il trasferimento di calore e incoraggia ghiaccio per formare r...

<html> Fanghi di ghiaccio sono ampiamente utilizzati nell&#39;industria, ed una applicazione particolare successo è la tecnologia di ghiaccio pigging 1, 2. Rispetto alla schiuma convenzionale e maiale solido, il maiale ghiaccio può viaggiare attraverso topologie complesse su una lunga distanza a causa dell&#39;effetto di lubrificazione della fase liquida e l&#39;elevazione del suo punto di congelamento alcuni dei ghiaccio cristalli sciolgono 3, 4, 5 . Anche se il maiale si blocca, si può semplicemente attendere che i fanghi di ghiaccio a sciogliersi e riprendere il processo di pulizia in seguito. Questo metodo di pulizia del tubo è economico e facile da usare. La frazione di ghiaccio gioca un ruolo chiave nella prestazione del maiale ghiaccio. Per misurare la frazione di ghiaccio, si può usare una caffettiera (stampa francese) per determinare se il liquame ghiaccio è sufficientemente spesso 6,&quot;&gt; 7. Una frazione di ghiaccio alta caffettiera, tipicamente 80%, è necessaria quando effettuano pigging ghiaccio. Recenti ricerche sulla rilevazione frazione ghiaccio mostrato che sia le onde elettromagnetiche e ultrasuoni sono adatti per il lavoro 8, 9, 10, 11. Il maiale ghiaccio è generalmente costituito da un fabbricatore di ghiaccio raschiato superficie da una soluzione di NaCl 5% in peso (salamoia). E &#39;anche il modo principale di fare fanghi di ghiaccio nel settore industriale. Questo tipo di macchina del ghiaccio congela acqua o acqua salata su una superficie metallica fredda, tipicamente una superficie di 316 liscia e poi cesoie ciclicamente le particelle di ghiaccio al largo. Le interfacce liquido-metallo sono molto complesse e sono interessati da una vasta gamma di fattori che sono essenziali per il ghiaccio fare 12. L&#39;interfaccia tra non-metallo e acqua può essere molto differente, e un esempio particolarmente interessante è Kaolinite. il KaolInterfaccia inite-acqua è speciale perché non c&#39;è una struttura di ghiaccio favorevole adiacente alla superficie del solido, ma piuttosto uno strato di fluido substrato anfotero che incoraggia i cluster-bonded idrogeno simili al ghiaccio per formare su di esso 13, 14. Un altro modo di produrre maiale ghiaccio richiede la frantumazione dei blocchi di ghiaccio predefiniti, mentre si aggiunge allo stesso tempo ad alta concentrazione salina. Per questo metodo, il sistema di refrigerazione può essere eseguito ad una temperatura di evaporazione molto superiore perché non viene aggiunto alcun punto di congelamento depressivo (FPD) prima della formazione di ghiaccio; è quindi considerato più efficiente grazie al rapporto di compressione ridotto e potenza diminuita per un determinato duty raffreddamento 15, 16, 17. Ci sono altri due metodi di produzione del ghiaccio: la produzione di ghiaccio da acqua sopraffuse e mettendo refrigerante e l&#39;acqua a contatto diretto <supclass = &quot;xref&quot;&gt; 18, 19. Il metodo consiste supercooling disturbare l&#39;acqua super-raffreddato metastabile per generare nucleazione del ghiaccio e la crescita. Il problema principale di questo metodo è la formazione di ghiaccio indesiderato che può bloccare il sistema. Il metodo di contatto diretto è considerato non adatto a pigging ghiaccio perché né refrigerante né olio lubrificante sono ricercati nel prodotto finale ghiaccio. La formazione di ghiaccio richiede calore e di massa a causa del calore latente di fusione generato nel processo. E &#39;stato scoperto da Osborn Reynolds nel 1874 che il trasporto di calore e di massa nel gas sono fortemente accoppiati e può essere espressa in formule matematiche similari 20. Questo lavoro ha costituito la carta pionieristica in materia di momento, calore e trasferimento di massa nei fluidi e ristampata più volte 21, 22. Questo argomento è stato poi studiato da unnumero di altri, da entrambi i metodi analitici ed empirici, per gas, liquidi e metallo fuso 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33. A parte il trasferimento di calore e di massa, il fluido deve siti di nucleazione in cui la crescita del ghiaccio dendritica può sviluppare. Una visione moderna nella crescita dei cristalli di ghiaccio utilizza legge Constructal, sviluppato da Adrian Bejan, per spiegare perché il ghiaccio cresce in questo modo 34, 35, 36. La formazione di ghiaccio in salamoia è molto diverso da quello in acqua pura a causa dell&#39;esistenza di sale. Prima di tutto,<html> sale cambia la termodinamica del fluido ed abbassa il punto di congelamento. In secondo luogo, il sale non può dissolversi nella matrice di ghiaccio (tranne hydrohalite, che può formare solo quando la temperatura raggiunge il punto eutettico), ed è respinto al fluido massa quando il ghiaccio comincia a crescere. Il rifiuto del sale è stato scoperto in entrambi ghiaccio marino e il ghiaccio ha studiato in laboratorio 37, 38. Poiché la respinta salamoia ad alta concentrazione è ad una temperatura ben al di sotto del punto di congelamento dell&#39;acqua di mare, mentre scende, ghiaccio cresce all&#39;interfaccia tra la salamoia fluente e fluido bulk quiescente. Queste stalattiti di ghiaccio, chiamato anche brinicles, sono stati scoperti nel McMurdo Sound, Antartide e sono stati studiati sperimentalmente 39, 40, 41, 42. Nel 2011, la BBC ha filmato la formazione di brinicles nella sua serie Frozen Planet&quot;xref&quot;&gt; 43, 44. Nel nostro laboratorio, si è scoperto che invertendo i fluidi in movimento e di riposo quando l&#39;acqua viene introdotta in un bagno di salamoia fredda, l&#39;acqua può trasformarsi in ghiaccio sotto le condizioni corrette 45. Si è constatato che la posizione in cui viene introdotta l&#39;acqua, flusso reologia, e la temperatura e la concentrazione della salamoia sono tutti fattori chiave che influenzano la quantità di ghiaccio può essere prodotta. L&#39;obiettivo generale di questo studio è quello di indagare se una macchina del ghiaccio può essere sviluppato attraverso questo meccanismo per generare fanghi di ghiaccio, visto che la temperatura evaporatore elevata e l&#39;alto tasso di trasferimento di calore liquido-liquido può migliorare l&#39;efficienza del consumo di energia. Questo articolo condivide gli aspetti chiave di questo esperimento.

<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

Abbiamo dimostrato un metodo per lo studio del trasferimento di calore e di massa e dei fenomeni di congelamento in un ambiente salamoia sottoraffreddato. Il nostro esperimento ha dimostrato che, in condizioni appropriate, il ghiaccio può essere prodotto quando l&#39;acqua viene introdotta in un bagno di salamoia fredda. Per rendere forma ghiaccio, oltre ad avere la miscela salina e acqua, la velocità di trasferimento di calore deve escludere che di trasferimento di massa. Quando l&#39;acqua viene introdotto in forma di minuscole goccioline sulla superficie salamoia, la modalità di trasferimento di calore e di massa è per diffusione. La spinta idrostatica ferma acqua dalla miscelazione con salamoia sotto, ma come il ghiaccio si ispessisce, rallenta la velocità di trasferimento di calore, rendendo il ghiaccio più difficile da aumentare a seguito. Quando l&#39;acqua viene introdotta all&#39;interno della salamoia nella forma di un flusso, un certo numero di fattori sono evidenziata un&#39;influenza quanto ghiaccio possono formare. la temperatura e la concentrazione Brine, che sono le forze motrici di calore e di massa, rispettivamente, possono influenzare la conversione rati acqua-ghiaccioo; temperature più basse del bagno e le concentrazioni di salamoia incoraggiano più ghiaccio per formare. La reologia flusso, che può influenzare direttamente sia il calore e coefficienti di trasferimento di massa, è anche un fattore chiave. Inoltre, la reologia flusso cambia l&#39;area di contatto del flusso con il fluido bulk.

Figura 1 confronta gli effetti dell&#39;acqua introdotta sulla superficie della salamoia di acqua iniettata attraverso la salamoia. Nello scenario &quot;calotta&quot;, il ghiaccio formatosi è solida perché l&#39;acqua non mescolare molto con il fluido bulk. La differenza di temperatura e di densità tra i due fluidi genera forza di galleggiamento sull&#39;acqua e impedisce loro di miscelazione. Entrambi i fluidi sono statici (cioè, il trasferimento di calore ...

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

Qui, presentiamo un protocollo per dimostrare la generazione di ghiaccio quando l&#39;acqua viene introdotta in un bagno freddo di salamoia, come refrigerante secondario, ad una gamma di temperature ben al di sotto del punto di congelamento dell&#39;acqua. Può essere usato come un modo alternativo di produzione di ghiaccio per l&#39;industria.

Generazione di ghiaccio e il calore e Trasferimento di Massa fenomeni di acqua L&#39;introduzione di un bagno freddo di salamoia

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 ...

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13.8K Views.  University of Bristol.  Qui, presentiamo un protocollo per dimostrare la generazione di ghiaccio quando l'acqua viene introdotta in un bagno freddo di salamoia, come refrigerante secondario, ad una gamma di temperature ben al di sotto del punto di congelamento dell'acqua. Può essere usato come un modo alternativo di produzione di ghiaccio per l'industria. 

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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.

Controllo della dimensione, forma e stabilità dei polimeri supramolecolari in acqua

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

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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.

La preparazione di Electrohydrodynamic Ponti da Polar dielettrici liquidi

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;).

Una piattaforma robotica per studiare la Foreflipper della California Sea Lion

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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.

Enhancement Pool-ebollizione di trasferimento del calore su superfici cilindriche con i modelli ibridi bagnabili

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.

Rilevare la distribuzione di cloruro solubile in acqua della pasta di cemento in un modo ad alta precisione

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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.

Misure di scambio di calore convettivo istantanea locale in un tubo - flusso singolo e due fasi

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.

Disgiungere forza di Coriolis e rotante galleggiabilità effetti sul calore pieno campo il trasferimento di proprietà di un canale rotante

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.

Progettazione e fabbricazione di una fibra ottica fatta di acqua

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.

Differenziazione delle cellule staminali nervose di un One-Step Plasma atmosferico freddo trattamento In Vitro

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.

Procedura per il trasferimento di pellicole polimeriche su substrati porous con difetti ridotti al minimo

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