Name: ice generation and the heat and mass transfer phenomena of introducing water to a cold bath of brine
Uploaded: 2017-03-13T12:30:00
Description: 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

Forfatterne har ingen bekreftelser.

Forsiktig: Det er to giftige kjemikalier, metanol og etylenglykol, ble brukt i disse eksperimenter. Metanol kan metaboliseres i kroppen til å generere formaldehyd, og deretter til maursyre eller formiat salt. Disse stoffene er giftige for sentralnervesystemet, og kan også føre til døden. Etylenglykol kan oksyderes til glykolsyre, som deretter kan slå inn oksalsyre. Dette kan føre til nyresvikt og død. Ikke drikk disse kjemikaliene. Kontakt lege umiddelbart hvis det skjer en ulykke. 1. K...

<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>

Prosessen med is generering ved bruk av saltoppløsning som en sekundær kjølemiddel omfatter en kombinasjon av varme- og masseoverføring. Hvis varmeoverføringen er større, da isen dannes før vannet har mulighet til å blande seg med væskemassen. Det ble observert at når det er en relativ bevegelse mellom den innførte vann og hvilebulksaltoppløsning (det vil si å injisere vann i saltløsning), bidrar til strømningen til varmeoverføring og oppmuntrer is for å danne hurtig. Imidlertid, når det er fo...

<html> Ice slam er mye brukt i industrien, og en spesielt vellykket bruk er isen-pigging teknologi 1, 2. I forhold til den konvensjonelle skum og solid gris, kan det is gris reise gjennom komplekse topologier over en lang avstand på grunn av smøreeffekten av væskefasen og den heving av dens frysepunkt som noen av iskrystallene smelter 3, 4, 5 . Selv om grisen blir sittende fast, kan man bare vente på isen slam til å smelte og gjenoppta renseprosessen senere. Denne metoden for rør rengjøring er billig og lett å bruke. Isen brøkdel spiller en nøkkelrolle i utviklingen av isen gris. For å måle isen fraksjon, kan man bruke en cafetière (fransk trykk) for å finne ut om isen slurry er tykk nok 6,&quot;&gt; 7. En høy cafetière is fraksjon, typisk 80%, er nødvendig ved gjennomføring av is pigging. Nyere forskning på nettet is fraksjon deteksjon viste at både elektromagnetiske og ultralydbølger er egnet for jobben 8, 9, 10, 11. Isen svin er vanligvis laget av en skrapet overflate ismaskin fra en 5 vekt% NaCl-oppløsning (saltlake). Det er også den primære måten å lage is slam i bransjen. Denne type ismaskin fryser vann eller saltoppløsning på en kald metalloverflate, typisk en glatt ståloverflate 316 og deretter syklisk skjærer de ispartikler av. De flytende-til-metall grensesnitt er svært komplekst og påvirkes av en rekke faktorer som er avgjørende for is gjør 12. Grensesnittet mellom ikke-metall og vann kan være svært forskjellige, og en spesielt interessant eksempel er kaolinitt. den Kaolinite-vann-grenseflaten er spesielt fordi det ikke er en gunstig is struktur som grenser til den faste overflate, men snarere et lag av amfoter substrat væske som fremmer is-lignende hydrogenbundede klynger for å danne på toppen av den 13, 14. En annen måte for fremstilling av is gris krever knusing av isblokker forhåndslagde mens høykonsentrert saltoppløsning blir tilsatt samtidig. For denne fremgangsmåten, kan kjølesystemet drives ved en mye høyere temperatur fordamper, fordi ingen frysepunktnedsettende middel (FPD) tilsettes før dannelsen av is; Det er derfor ansett som mer effektiv på grunn av den lavere kompresjonsforhold og minsket kraft for en gitt kjøle plikt 15, 16, 17. Det er to andre is produksjonsmetodene: fremstilling av is fra underkjølt vann og la kjølemiddel og vann i direkte berøring <supclass = &quot;xref&quot;&gt; 18, 19. Det underkjølte metoden innebærer å forstyrre den metastabile kjølt vann for å generere is kjernedannelse og vekst. Det største problemet for denne metoden er den uønskede isdannelse som kan blokkere systemet. Den direkte kontakten metoden anses ikke egnet for is pigging fordi verken kjøle eller smøreolje er ønsket i det endelige isen produktet. Dannelsen av is krever varme- og masseoverføring på grunn av den latente smeltevarme som genereres i prosessen. Det ble først oppdaget av Osborn Reynolds i 1874 at transport av varme og masse i gasser er sterkt koplet, og kan bli uttrykt i lignende matematiske formler 20. Dette arbeidet dannet den banebrytende artikkel om emnet av momentum, varme og massetransport i væsker og ble gjengitt flere ganger 21, 22. Dette temaet ble deretter undersøkt av enantall av andre, fra både analytiske og empiriske fremgangsmåter, for gasser, væsker, og smeltet metall 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33. Bortsett fra varme- og massetransport, må væsken kimsteder hvor dendrittiske is veksten kan utvikle seg. En moderne innsikt i vekst av iskrystaller bruker Constructal Law, utviklet av Adrian Bejan, for å forklare hvorfor isen vokser på denne måten 34, 35, 36. Den isdannelse i saltlake er svært forskjellig fra den i rent vann på grunn av eksistensen av salt. Først av alt,<html> salt forandrer termodynamikk av væske og presser dens frysepunkt. For det andre salt kan ikke oppløses i isen matrise (med unntak av hydrohalite, som bare kan dannes når temperaturen når den eutektiske punkt), og det blir avvist til den samlede mengde væske når isen begynner å vokse. Avvisningen av salt ble oppdaget i både havis og studert i laboratoriet 37, 38. Siden den avviste høykonsentrert saltoppløsning er ved en temperatur godt under frysepunktet for sjøvann, som det går ned, vokser is ved grenseflaten mellom den flytende saltoppløsning og den stillestående væskemassen. Disse isen stalaktitter, også kalt brinicles, ble først oppdaget i McMurdo Sound, Antarktis og ble studert eksperimentelt 39, 40, 41, 42. I 2011 BBC filmet dannelsen av brinicles i sin Frozen Planet-serien&quot;xref&quot;&gt; 43, 44. I vårt laboratorium, ble det oppdaget at ved å reversere de strømmende fluider og hvilende når vann innføres i et bad av kaldt saltvann, kan vann forvandles til is under riktige betingelser 45. Det ble funnet at det sted hvor vannet innføres, strømnings reologi og saltvann temperatur og konsentrasjon er alle viktige faktorer som påvirker hvor mye is kan fremstilles. Det overordnede målet med denne studien er å undersøke om en ismaskin kan utvikles gjennom denne mekanismen for å generere isen slam, med tanke på at den forhøyede fordamperen temperatur og høy grad av væske-til-væske varmeoverføring kan effektivisere energiforbruket. Denne artikkelen aksjer viktige aspekter av forsøket.

<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

Vi demonstrerer en fremgangsmåte for undersøkelse av varme- og masseoverføring, og av fryse fenomener i en underkjølt saltlake miljø. Våre forsøk viste at under riktige betingelser, kan is fremstilles når vann innføres i et bad med kaldt saltvann. For å gjøre is form, i tillegg til å ha den saltlake og vann blanding, må hastigheten for varmeoverføring omgå det av masseoverføring. Når vann innføres i form av små dråper i den saltlake overflate, modusen for varme- og masseoverføring er ved diffusjon. Den oppdrift stopper vannet fra blandingen med saltlake under, men som isen vokser tykkere, det senker hastigheten for varmeoverføring, noe som gjør is mer vanskelig å vokse som et resultat. Når vann er innført på innsiden av saltoppløsning i form av en strømning, er en rekke faktorer som influerer på hvor mye is kan dannes. Brine temperatur og konsentrasjon, som er de drivende krefter for varme- og masseoverføring, henholdsvis, kan påvirke vann-til-is omdannelse Ratio; lavere badetemperaturer og saltlake konsentrasjoner oppmuntre mer is å danne. Flyten reologi, som kan direkte påvirke både varme- og massetransport koeffisienter, er også en viktig faktor. I tillegg endrer strømn reologien kontaktarealet av strømnings med væskemassen.

Figur 1 sammenligner effekten av vann som introduseres ved brine overflaten til vannet injiseres gjennom saltlaken. I &quot;is-cap&quot; scenario, er det dannede faste stoff is fordi vannet ikke blande seg mye med væskemassen. Temperaturen og tetthetsforskjellen mellom de to fluidene genererer oppdriftskraft på vannet og hindrer dem fra å blande. Begge fluider er statisk (dvs. er mye større enn massen varmeoverføringen; Sc ≈ 500, Pr ≈ 10, og Le ≈ 50),...

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

Her presenterer vi en protokoll for å demonstrere dannelsen av isen når vann innføres i et kaldt bad av saltlake, som et sekundært kjølemiddel, ved et område av temperaturer godt under frysepunktet for vann. Den kan brukes som en alternativ måte å produsere is for industrien.

Ice Generation og varme- og massetransport Phenomena av innføring av vann til et kaldt bad i saltlake

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 ...

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Engineering

Unit 1

Temperature and Heat

SCIENTISTS IN ACTION

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

Kontrollere størrelse, form og stabilitet av supramolecular Polymers i 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 ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Utarbeidelse av Electrohydrodynamic Bridges fra Polar Transformator 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 ...

Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

Laser-indusert Forward Overføring av Ag Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of ...

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

Pool-Koke Heat-Transfer Enhancement på sylinderflater med Hybrid Fukt 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 ...

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

Oppdage vannløselige klorid fordelingen av sement lim på høypresisjons måte

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

Målinger av lokale øyeblikkelig konvektive varmeoverføring i et rør - enkelt og tofaset

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

Uncoupling forklaring og roterende oppdrift effekter på Full-feltet varme overføring egenskapene til en roterende kanal

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

Design and fabrikasjon av en optisk Fiber laget av vann

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

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

Nerve stamcelleforskningen differensiering av en ettrinns kaldt atmosfæriske Plasma behandling 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

Prosedyre for overføring av polymer filmer på porøse underlag med minimerte defekter

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