راهکار جدید دانشمندان برای جوشاندن بهتر آب و صرفه جویی در مصرف انرژی
تاریخ انتشار: ۳۰ تیر ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۵۵۴۶۴۶۴
یکی از این پیشرفتها میتواند با راهکار جدید توسعهیافته برای سطوح درگیر در گرمایش و تبخیر آب باشد. این عملیات دو پارامتر کلیدی را که فرآیند جوش را تعیین میکنند، بهبود میبخشد: ضریب انتقال حرارت (HTC) و شار حرارتی بحرانی (CHF).
بیشتر اوقات، بین این دو مبادله وجود دارد؛ با بهبود یکی، دیگری بدتر میشود.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمیشوند!
یونگ سوپ سانگ، دانشمند بیوانفورماتیک از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا، میگوید:
«هر دو پارامتر مهم هستند، اما تقویت هر دو پارامتر با هم به نوعی مشکل است، زیرا آنها دارای معاوضه ذاتی هستند.»
اگر حبابهای زیادی روی سطح جوش داشته باشیم، به این معنی است که جوشاندن بسیار کارآمد است، اما اگر حبابهای زیادی روی سطح داشته باشیم، میتوانند با هم ترکیب شوند و یک لایه بخار روی سطح جوش ایجاد کند.
انواع جدید اصلاح سطح
هر لایه بخار بین سطح داغ و آب مقاومت ایجاد میکند و راندمان انتقال حرارت و مقدار CHF را کاهش میدهد. برای درک بیشتر این موضوع، محققان سه نوع مختلف اصلاح سطح را ابداع کردند.
ابتدا یک سری لوله در مقیاس میکرو اضافه میشود. این مجموعه از لولههای ۱۰ میکرومتری، با فاصله حدود ۲ میلیمتر، تشکیل حباب را کنترل میکند و حبابها را به حفرهها چسبانده نگه میدارد. این کار از تشکیل لایه بخار جلوگیری میکند.
در عین حال، غلظت حبابها را در سطح کاهش میدهد و از راندمان جوش میکاهد. برای مقابله با آن، محققان یک راهکار حتی در مقیاس کوچکتر را به عنوان اصلاح دوم معرفی کرده و برجستگیها و برآمدگیها را به اندازه نانومتر در سطح لولههای توخالی افزودند. این کار سطح موجود را افزایش میدهد و سرعت تبخیر را بیشتر میکند.
در نهایت، حفرههای ریزمقیاس در مرکز مجموعهای از ستونها روی سطح ماده قرار گرفتند. این ستونها با افزودن سطح بیشتر، فرآیند برداشت مایع را سرعت میبخشند. در ترکیب، راندمان جوش به طور قابل توجهی افزایش مییابد.
از آنجایی که نانوساختارها تبخیر را در زیر حبابها نیز افزایش میدهند، و ستونها منبع ثابتی از مایع را به پایه حباب نگه میدارند، میتوان لایهای از آب را بین سطح در حال جوش و حبابها حفظ کرد و حداکثر شار گرما را افزایش داد.
اجرایی کردن در مقیاس بزرگتر
مهندس مکانیک Evelyn Wang از موسسه فناوری ماساچوست میگوید:
«اینکه نشان دهیم میتوانیم سطح را از این طریق کنترل کنیم تا پیشرفت نماییم، اولین قدم است. سپس گام بعدی این است که به رویکردهای مقیاس پذیرتر فکر کنیم. این نوع ساختارهایی که ما میسازیم قرار نیست به شکل کنونی خود مقیاس شوند.»
انجام کار از یک محیط آزمایشگاهی در مقیاس کوچک به چیزی که میتواند در صنایع تجاری استفاده شود آنقدرها هم ساده نیست، اما محققان مطمئن هستند که میتوان آن را انجام داد.
یکی از چالشها این است که راههایی برای ایجاد بافتهای سطحی و سه “سطح” اصلاحات پیدا کنند. خبر خوب این است که رویکردهای مختلفی وجود دارد که میتوان آنها را بررسی کرد و این روش باید برای انواع مختلف مایعات نیز کارساز باشد.
سانگ میگوید:
«این نوع جزئیات را میتوان تغییر داد و این میتواند قدم بعدی ما باشد.»
منبع : روزیاتو
باشگاه خبرنگاران جوان وبگردی وبگردیمنبع: باشگاه خبرنگاران
کلیدواژه: صرفه جویی آب روی سطح حباب ها
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را بهطور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کردهاست، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۵۵۴۶۴۶۴ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتیکه در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
پتانسیل ایران در استخراج رمزارز از گاز فلر
شرکتهای سرتاسر آمریکا، با استفاده از گازهای زائد حاصل از فعالیتهای تولید سوختهای فسیلی برای استخراج نیرو، فعالیت استخراج رمز ارز را در کنار پایگاههای موجود نفت و گاز راه اندازی کردهاند. اما این امر روز به روز دشوارتر میشود زیرا دولت به دنبال گذار سبز است و بعضی از ایالتها، مقررات سختگیرانهای را در خصوص ارزهای دیجیتال وضع میکنند.
به گزارش انرژی پرس، اکنون، بسیاری از شرکتهای ارز دیجیتال به دنبال راهاندازی فعالیتهای مشابه در آرژانتین و تقویت ارز ضعیف این کشور هستند. برای نمونه، شرکت «گیگا انرژی سولوشنز» به دنبال توسعه فعالیتهای استخراج رمزارز در بازارهای جدید است.
استان مندوزا در آرژانتین، دومین ذخیره بزرگ گاز شیل جهان به نام واکا موئرتارا در خود جای داده است که میتواند مقادیر زیادی انرژی دچار هدررفت را برای استخراج کنندگان ارز دیجیتال فراهم کند. گیگا با جمع آوری گاز فلر برای تامین نیروی مورد نیاز دیتاسنترها در محاسبات انرژیبر، فعالانه در کاهش انتشار جهانی متان مشارکت میکند.
تاثیر استخراج رمزازر بر بخش انرژیبسیاری از مردم سراسر جهان بیت کوین را تنها به عنوان یک ارز دیجیتال مجازی میشناسند، اما کمتر کسی ارزهای دیجیتال را به موضوع تقاضای انرژی مرتبط نمیکند. باید توجه داشت که ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین دارای انتشار یا بانک مرکزی نیستند که آنها را صادر و مدیریت کنند، بنابراین از نظر عدم ارتباط با بانکهای مرکزی مشکلاتی به وجود آمده است.
علاوه بر این، ارزهای دیجیتال از بحرانهای دیگری نیز رنج میبرند، زیرا در برابر نوسانات قیمت آسیبپذیر و ناامن هستند و در برابر حملات سایبری، کلاهبرداری، فریب، جرایم پولشویی و تراکنشهای مالیاتی نیز تقریبا آسیب میبینند.
همچنین، ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین معرف مشکلاتی در حوزه برق نیز هستند. در واقع، استخراج رمزارز فشار شدیدی بر شبکههای برق وارد می کند و به تنهایی نشان دهنده یک مشکل بزرگی بوده که مصرف برق آن هنوز هم بسیار مبهم است.
از همین روی، اکثر کشورهای جهان به استثنای دو کشور همچنان با احتیاط شدید و بین ممنوعیت و محدودیت با ارزهای دیجیتال برخورد میکنند. نخستین کشور السالوادور است که در سپتامبر ۲۰۲۱ آن را به عنوان یک ارز رسمی برای وسیله پرداخت در کنار دلار به رسمیت شناخت. سپس جمهوری آفریقای مرکزی در آوریل ۲۰۲۲ همین سیاست را اعمال کرد.
اما به رسمیت شناختن این دو کشور انتقادات گستردهای را برانگیخت، که دلیل آن نه تنها از منظر ریسکهای مالی و بانکی، بلکه به دلیل اینکه قابلیتهای اینترنت در این دو کشور فقیر ضعیف هستند. برای نمونه، درصد افرادی که میتوانند به اینترنت متصل شوند در آفریقای مرکزی از ۴ درصد تجاوز نمیکند، در حالی که عملیات رمزگذاری و استخراج ارزهای دیجیتال نیاز به اتصال پرقدرت اینترنت و شبکههای برق بسیار قوی دارد.
همچنین، ونزوئلا اولین کشوری بود که ارز دیجیتال را معرفی و آن را «پترو» نامید که هدف آن تسهیل تراکنشهای مالی برای شهروندان به جای حمل مقادیر زیادی از ارزهای کاغذی مورد نیاز آنها بود.
باید توجه داشت پول ملی ونزوئلا، بولیوار، به دلیل تحریمهای آمریکا با فروپاشی مواجه شد. نیکلاس مادورو، رئیس جمهور ونزوئلا در آن زمان اعلام کرد که ارز دیجیتال رسمی توسط ذخایر نفتی پشتیبانی میشود تا شهروندان را ترغیب به کاربرد آن کند. البته وزارت خزانه داری آمریکا مخالفت خود را با آن اعلام کرد، زیرا این ارز بر تحریمهای واشنگتن تأثیر میگذارد. بنابراین استخراج ارزهای دیجیتال احتمالا اهداف سیاسی نیز میتواند داشته باشند.
اما چالش اصلی مربوط به ارزهای دیجیتال در زمینه برق و محیط زیست است، زیرا محاسبات مصرف برق در این روند هنوز دقیق نیست و کشورهای بزرگ در تلاش هستند تا روشهایی را برای محاسبه مصرف برق در روند استخراج ارزهای دیجیتال ایجاد کنند. بنابراین، عملیات استخراج بیت کوین مقادیر بسیار زیادی برق مصرف میکند.
دانشگاه کمبریج بریتانیا – ایجادکننده نخستین شاخص سیستماتیک برای محاسبه مصرف برق بیت کوین – تخمین میزند که استخراج ارزهای دیجیتال در جهان بین ۶۷ تا ۲۴۰ تراوات ساعت در سال ۲۰۲۳ برق مصرف کرده است.
همانطور که ملاحظه میشود شاخص میانگین مصرف برق در استخراج رمزارز بسیار متغیر است و این نشان دهنده عدم وجود محاسبات منطقی در مورد حجم مصرف است، زیرا میانگین مصرف حدود ۱۲۰ تراوات ساعت است و بین ۰.۲ و ۰.۹ درصد از کل تقاضای جهان را شامل میشود که معادل مصرف کشوری مانند یونان یا استرالیا است.
در این راستا، اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده مجوز مربوط به ارزیابی جامع مصرف برق بیت کوین در آمریکا را از فوریه امسال تا ژوئن ۲۰۲۴ صادر کرد و انتظار میرود که نخستین گزارش آن تا پایان سال جاری منتشر شود.
انتظار میرود این گزارش میزان مصرف ماینینگ ارز دیجیتال در ایالات متحده را مشخص کند، اما بر اساس روششناسی مرکز کمبریج، این احتمال وجود دارد که مصرف برق بیتکوین در آمریکا بین ۰.۶ تا ۲.۳ درصد مصرف کل کشور باشد. زیرا، عملیات استخراج ارز دیجیتال بسیار منعطف است و تجهیزات آن به راحتی از یک مکان به مکان دیگر منتقل میشوند. در واقع، افراد در ماینینگ ارزهای دیجیتال به دنبال مکانهایی هستند که قیمت برق در آن ارزان باشد، بنابراین جابجایی آن نیز بیشتر است.
کاربرد راهکارهای جایگزین در ایرانبدون تردید ارزهای دیجیتال بخشی از سیستم پولی جهان بوده و در آینده نیز به کشورهای بیشتری گسترش خواهد یافت. بنابراین کشورها برای ایجاد تعادل بین تولید رمزارز و مصرف برق، به دنبال منابع دیگر تولید مانند انرژیهای تجدیدپذیر و گاز همراه نفت، فلر، هستند. در واقع، صنعت استخراج بیتکوین و ارز دیجیتال به دلیل مصرف شدید برق با چالشهای زیادی مواجه است، زیرا برخی از کشورها به دلیل بحران کمبود انرژی و افزایش قیمت آن، ارزهای دیجیتال را ممنوع کردهاند. برای نمونه، چین، ایران، قزاقستان و کوزوو محدودیتهایی را برای استخراج رمزارز به دلیل شدت انرژی اعمال کردهاند.
در حال حاضر، استخراج بیت کوین و تعمیر ماینر یکی از فعالیتهای مورد توجه در حوزه فناوری و اقتصاد دیجیتال است که تعداد زیادی از افراد و شرکتها به آن مشغول هستند. ایران نیز یکی از کشورهایی است که استخراج بیت کوین در آن انجام میشود. اما برای انجام این فعالیت، افراد و شرکتها باید مجوزهای لازم را از مراجع مربوطه دریافت کنند.
در واقع، استخراج رمز ارز بدون اخذ مجوز قانونی، غیرقانونی محسوب شده و با متخلفان برابر قانون برخورد خواهد شد. با این وجود، مقامات ایران اعلام کردهاند که مزارع قانونی رمزارز میتوانند از برق تولید شده از منابع تجدیدپذیر استفاده کنند.
همچنین دولت قزاقستان استفاده از انرژی هستهای را برای استخراج رمزارز مجاز دانسته و در ایالات متحده نیز شرکتهای بخش خصوصی از پنلهای خورشیدی برای این امر استفاده میکنند.
استخراج رمز ارز به مقدار زیادی برق نیاز دارد که سازگار با محیط زیست نیست. از سوی دیگر، هنگام حفاری برای منابع نفتی، اغلب گاز طبیعی کشف میشود، اما به دلیل کمبود منابع یا در دسترس نبودن خط لوله، مقدار زیادی گاز طبیعی فلر میشود. امروزه میتوان از این گاز هدر رفته برای ایجاد برق ارزان برای سرورهای استخراج مستقر در دکلهای حفاری، پالایشگاهها و پتروشیمیها استفاده کرد. همانطور که در ابتدای مطلب به مورد آرژانتین اشاره شد.
در این میان، ایران یکی از کشورهای مستعد برای استخراج رمزارز از گاز فلر است، بطوریکه براساس برآوردهای رسمی ایران روزانه ۴۰ میلیون مترمکعب گاز فلر دارد. براساس آمار سال ۲۰۲۱ ایران با ۱۸.۵ میلیارد مترمکعب گاز مشعل سوزانده شده در جایگاه دوم جهان قرار دارد. روسیه با ۲۶.۴ میلیارد مترمکعب گاز فلر در رتبه نخست قرار دارد. عراق نیز با فاصله کمی از ایران (۱۷.۷ میلیارد مترمکعب) در جایگاه سوم قرار دارد.
همچنین، براساس برخی گزارشها متوسط قیمت صادرات گاز در حال حاضر، ۳۰ سنت است که بر این اساس بیش از ۵ میلیارد دلار خسارت سالانه سوزاندن گازهای فلر ایران است. این درحالی است که میزان صادرات گاز ایران ۱۷.۳ میلیارد مترمکعب در سال ۲۰۲۱ بوده است.این آمار نشان دهنده این مسئله است که ایران بیش از میزان گاز صادراتی ، گاز سوزانده است.
بنابراین، استفاده از گاز فلر در ایران برای تولید رمزارز قانونی میتواند پیامدهای مثبتی برای اقتصاد کشور داشته باشد. یعنی از یکسو، از هدررفت سرمایه ملی جلوگیری میشود و از سوی دیگر، کشور از جریان فناوری جهان عقب نمیماند. همچنین، باید توجه داشت که ایران به دلیل تحریمهای غرب و بحث FATF در مبادلات تجاری با چالش مواجه است که این امر با گسترش استخراج و مصرف رمزارز میتواند تا حدودی مرتفع شود.
کانال عصر ایران در تلگرام