Os autores não têm confirmações.

Cuidado: Existem dois produtos químicos venenosos, de metanol e de etileno-glicol, utilizadas nestas experiências. O metanol pode ser metabolizado no corpo humano para gerar formaldeído e, em seguida, com o ácido fórmico ou sal de formato. Estas substâncias são venenosas para o sistema nervoso central e podem mesmo causar a morte. Etileno glicol pode ser oxidado para se obter o ácido glicólico, o que pode, em seguida, se transformar em ácido oxálico. Isto pode causar falha renal e morte. Não beba estes produtos químicos. Consulte um médico imediatamente se ocorrer um acidente. 1. O Sistema de Arrefecimento NOTA: É muito difícil manter a solução salina a -18 ° C ou então quando a temperatura ambiente é aproximadamente à temperatura ambiente. É importante que os tanques de armazenamento do glicol de etileno e água salgada são bem isolado e de uma dimensão razoável para evitar o excesso de consumo de electricidade e para garantir o desempenho ideal do sistema. Recomenda-se que o tamanho do tanque não exceda 30 L. <ol><li> Prepara-se o fluido de arrefecimento secundário <ol><li> Pour 1 L de etileno glicol para dentro do tanque de refrigeração secundário, do tanque A (base: 400 mm x 200 mm, altura: 350 mm). Adicionar aproximadamente 0,6-,65 L (600-650 g) de água para Tanque A. </li><li> Repita o passo 1.1.1 várias vezes até que haja bastante líquido no tanque A (25 L). </li><li> Agita-se o fluido, de modo que o fluido é homogéneo. </li><li> Ligue as duas bombas no tanque A para o ajuste de capacidade total (2,500 L / h). Certifique-se de que todas as bolhas presas nos trocadores de calor e tubos são liberados. </li><li> Desligue a bomba para observar se todas as bolhas são liberadas. Se não, repita o passo 1.1.4. </li></ol></li><li> Preparação da solução salina NOTA: neste exemplo, 22% em peso de solução salina é preparado. Se forem necessários outros concentrações, a massa de sal adicionada deve também ser alterado em conformidade. Os valores de concentração e densidade de salmoura de referência pode ser encontrada na página D-257 da 64 ª Edição (1983) do the CRC Handbook of Chemistry and Physics 46. <ol><li> Adicionar 4 kg de água numa proveta de 5 L de plástico. </li><li> Medida 1 kg de sal NaCl em balança eletrônica e despeje este sal no copo com água. </li><li> Agita-se a mistura até a solução estar clara (isto é, não há partículas de sal ou bolhas de água visíveis na solução). </li><li> Tomar uma amostra, ~ 10 mL, da solução, utilizando uma seringa de 10 ml. </li><li> Injectar o fluido para dentro do medidor de densidade de tubo em U. </li><li> Verifique se há bolhas de ar no tubo. Se houver algum, injetar mais fluido para empurrá-los para fora. </li><li> Pressione o botão &quot;Quick Settings&quot; e selecione &quot;Densidade de temperatura.&quot; Digite 20 ° C e pressione &quot;OK&quot;. O medidor de densidade vai agora medir a densidade do fluido a essa temperatura. </li><li> Carregue em START e aguarde o resultado. </li><li> Compare a leitura da densidade com 1164,00 kg / m 3. </li><li> Adicione mais sal se a leitura está abaixo do COMPARAÇÃOdensidade n. Adicione a água em caso contrário. </li><li> Repita os passos 1.2.3-1.2.10 até que a densidade do fluido está correta (1164.00 kg / m 3). </li><li> Coloque esta solução para um recipiente maior, Recipiente A. </li><li> Use as etapas 1.2.1-1.2.12 para fazer 35-40 L de salmoura e colocar Container A em um freezer a -40 ° C. Mantenha a salmoura lá por 48-72 h, até a sua temperatura atingir -19,18 ° C (ponto deste salmoura 22% em peso de congelamento). </li></ol></li></ol> 2. Preparação do gelo para a injecção e da água de lavagem <ol><li> Prepare gelo para a água injetando <ol><li> Pour 1 L de água num recipiente de pequenas dimensões (200 x 200 x 50 mm). </li><li> Repita o passo 2.1.1 com outro recipiente e coloque os dois recipientes no congelador a -40 ° C. </li><li> Mantê-los no congelador durante 10 horas ou mais para assegurar que toda a água é congelada. </li></ol></li><li> Prepare shell de gelo da água de lavagem <ol><li> Encher um copo de 5 L com 5 L de água. </li><li> Encher um copo de 2 L com 2 L de água. </li><li> Coloque as duas taças para o freezer a -40 ° C, durante 8-10 h para que haja uma espessa shell de acondicionamento de gelo em torno da água descongelada. </li><li> Utilizar um jacto de água de alta velocidade a uma velocidade de 3-5 m / s a ​​partir da torneira de abrir um buraco de 3 cm de diâmetro na parte superior do reservatório de gelo. </li><li> Escorra a água no interior do reservatório de gelo. </li><li> Coloque as duas taças de volta no congelador. </li><li> Se a massa do gelo shell não chegar a 3 kg e 1 kg para as duas taças, respectivamente, repita os passos 2.2.1-2.2.5, mas manter os copos no congelador já na etapa 2.2.3. As duas provetas agora deve ser capaz de conter 2 L e 1 L de água, respectivamente. </li></ol></li></ol> 3. Água Introdução posição ea experiência de controle de Reologia <ol><li> Introduzir água na superfície da solução salina <ol><li> Decantar 2 L de salmoura fria 22% em peso de Container A nobalde de alumínio da máquina de sorvete e interruptor na unidade de refrigeração. </li><li> Medir a temperatura da solução salina com um termómetro / termopar (ou K-tipo ou tipo T são adequados). Continue a experiência se a salmoura é de -15 ° C ou inferior. </li><li> Encha a seringa de vidro de 100 ml com água da torneira à temperatura ambiente. Anexar um diâmetro interno de 2 mm, 1 mm de espessura, e um tubo-m de comprimento de silicone para a ponta da seringa. </li><li> Colocar a seringa numa posição específica de modo a que existe uma cabeça entre a água na seringa e a saída do tubo de silicone. A pressão hidrostática vai apertar a água para fora do tubo. </li><li> Submerge um certo comprimento do tubo de silicone, tipicamente de 70 cm, para a salmoura. </li><li> Ajustar a posição relativa entre a seringa e a saída do tubo de modo que a pressão hidrostática é grande o suficiente para permitir que a água a sair da seringa. Se o tubo for bloqueado, aumentar a cabeça, elevando a seringa para uma posição vertical mais elevada, until a pressão hidrostática pode ultrapassar a tensão de corte dentro do tubo. </li><li> Manter a saída do tubo a cerca de 1 cm ou menos acima da superfície da solução salina. </li><li> Ajuste o comprimento do tubo submerso e a altura da seringa para controlar a saída da água deixar temperatura e taxa de fluxo, a fim de determinar a quantidade de gelo pode ser feito ou quanto mistura ocorre na superfície da solução salina. O fenómeno de congelação deve agora ser observada na superfície da solução salina. Consulte a Referência 45 para um sentido mais adicional. </li></ol></li><li> Introduzir água através da salmoura <ol><li> Repita os passos 3.1.1-3.1.6. </li><li> Manter a saída do tubo no interior da salmoura, de preferência na parte inferior do recipiente. </li><li> Ajuste o comprimento do tubo submerso e a altura de uma seringa. </li><li> Ajustar o ângulo de saída do tubo para controlar a reologia do fluxo. </li><li> Repita os passos 3.2.3-3.2.4 para encontrar a reologia fluxo melhor acoplados e taxa que pode produzir a maior parte do gelo fluir. </li></ol></li></ol><ol><li> fazer gelo <ol><li> Se houver bolhas nos tubos, ligar as duas bombas no interior do tanque A para liberar as bolhas de fora do sistema de circulação de glicol, e depois desligar as bombas. </li><li> Ligue as três unidades de refrigeração e deixá-los correr para 10-16 h para arrefecer as soluções de etilenoglicol. </li><li> Meça a solução de etileno glicol com um termômetro / termopar. A temperatura de glicol deve ser de cerca de -25 ° C. </li><li> Medir a temperatura da salmoura na Categoria A para se certificar de que está em -19 ° C antes de prosseguir para a etapa 4.1.5. </li><li> Encha o tanque de água salgada, Tanque B, com cerca de 30 L de salmoura de Container A e ligue as duas bombas no tanque A. </li><li> Medir a temperatura do glicol em tanque A. Se for mais fria do que -19 ° C, desligar um ou mais unidades de arrefecimento para evitar a precipitação de partículas de gelo dos permutadores de calor no exterior in Tanque B. Se a temperatura é mais quente do que a temperatura de salmoura esperado, ligar todas as três unidades de refrigeração. Efectua-se a experiência a -17 ° C a -19 ° C. </li><li> Coloque os dois blocos premade de gelo a partir do passo 2.1 para o isolamento 5-L taça, Container B, e despeje cerca de 3 L de água no copo. </li><li> Medir a temperatura da água e mantê-lo a 2 ° C por agitação da mistura entre os experimentos se a temperatura subir. </li><li> Encher a seringa de vidro com 100 ml de água a 2 ° C. </li><li> Aplicar 5-10 mL de metanol até a janela de vidro do tanque B para parar a condensação e a formação de gelo. </li><li> Injectar a água na salmoura, ajustando a posição relativa entre a seringa e a saída do tubo de modo que há uma pressão hidrostática constante e, portanto, uma taxa de fluxo constante. Cerca de 70 cm do tubo de silicone deve ser submerso na salmoura. Ajustar o ângulo de injecção a 0 °, de modo que a velocidade inicial da água para cima na direcção é 0 m / s. NOTA: A seringa pode ser fixada ou de um suporte de mão. -Mão é mais apropriado quando a temperatura salmoura é mais frio, porque leva mais tempo para ajustar uma posição, e gelo podem bloquear o tubo. Mantenha a reologia fluxo consistente durante todo o experimento, garantindo um ângulo de vazão e injeção constante (0 °) e, mantendo a fronteira congelamento cerca de 3 cm acima da saída do tubo. Não deixe que o fluxo de entrar na região onde ele começa a virar turbulenta 47. Consulte a Referência 45 para um sentido mais adicional. </li><li> Recolhe-se o gelo tal como descrito nas etapas 4.2 e 4.3. Repita os passos 4.1.8 - 4.1.11 a diferentes temperaturas salmoura. </li></ol></li><li> Recolher o gelo produzido e estimar a quantidade de gelo é produzido (recolha seco) <ol><li> Coloque um recipiente (200 × 200 × 50 mm) na escala e zero a leitura premindo o botão &quot;Ativar&quot; botão. </li><li> Use a peneira para colher o gelo e sacudia salmoura. </li><li> Coloque esse gelo no recipiente. Medir a massa de gelo por meio da escala. </li><li> Depois de o gelo é derretido, utilizar a seringa de 10 mL para dar uma amostra. Injectar a amostra de líquido para dentro do medidor de densidade. </li><li> Execute os passos 1.2.6-1.2.9. </li><li> Registre a leitura densidade. </li><li> Calcula-se a massa de água líquida a partir da sua densidade (isto é, a massa de água convertida em gelo) com a seguinte fórmula: <img alt="Equação" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq1.jpg" /> Onde <img alt="Equação" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq2.jpg" /> é a concentração de salmoura em peso e% <img alt="Equação" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq3.jpg" /> e <img alt="Equação" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq4.jpg" /> são as massas de sal e de água, respectivamente. </li></ol></li><li> Recolher o gelo produzido e estimar a quantidade de gelo é produzido (recolha molhada) <ol><li> Encha o copo 5-L com um shell de gelo (passo 2.2) e sala de temperatura da água da torneira. Coloque-o de volta para o congelador a -40 ° C. </li><li> Decantar a água com o escudo de gelo a partir do 5-G numa proveta de 2-L proveta quando a sua temperatura é de 0 ° C. Encha o 5-L proveta. Mantenha as duas taças no congelador. </li><li> Retire o gelo produzido nos passos 4.1.8 e 4.1.9 e despeje 200-500 mL de água a partir da proveta de 2 L para o gelo para lavá-lo. Não agite a peneira antes de aplicar a água de 0 ° C. </li><li> Agitar o fluido na peneira. </li><li> Repita os passos 4.2.2-4.2.7. </li></ol></li></ol>

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	<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>

Os autores não têm nada a revelar.

O processo de geração de gelo usando solução salina como um refrigerante secundário envolve a combinação de calor e transferência de massa. Se a transferência de calor é maior, então as formas de gelo antes que a água tem a chance de se misturar com o fluido a granel. Observou-se que, quando existe um movimento relativo entre a água introduzida e a salmoura grandes quantidades de repouso (isto é, injectando água dentro da solução salina), o fluxo ajuda a transferência de calor e encoraja a formação de gelo rapidamente. No entanto, quando existe demasiada turbulência no fluxo, não gelo pode ser gerado. A maior limitação desta técnica é o de mistura e diluição da solução salina. O volume de salmoura continuará subindo como o processo continua. Portanto, ao fazer gelo Desta forma, é importante estar ciente do volume de salmoura subindo e caindo salinidade salmoura. Além disso, observou-se que se o gelo gerado não é recolhido, que irá derreter. Isso pode ser porque a salmoura não está em sua temperatura de fusão, permitindo que tanto o calore transferência de massa entre o gelo formado e do fluido a granel. O modo de calor e transferência de massa é apenas por difusão, ea taxa de derretimento é lento. No entanto, uma vez que o gelo flutua na superfície da solução salina, a entrada de calor adicional a partir do ambiente circundante aumenta a taxa de fusão do gelo. Por esta razão, o gelo gerado deve ser recolhida imediatamente, uma vez que é produzido a fim de evitar um aumento adicional do volume da solução salina. Reduzir a diluição ou separar a água e sal está actualmente a ser estudado em nosso laboratório. Uma das muitas ideias é reintroduzir a água injectada para um outro tubo, que é de maior diâmetro para que a água só irá ser exposto ao fluido de grandes quantidades durante um curto período de tempo, minimizando a variação do volume do refrigerante secundário. a nucleação do gelo ocorrerá quando a água é exposta à salmoura, seguido pela realização do crescimento do gelo no tubo maior. Ao adicionar esta superfície sólida, a salinidade do gelo grandes quantidades gerado é controlável.<html> Por exemplo, se o menor teor de sal no gelo é necessário, pode adicionar-se mais &quot;água doce&quot; para o fluido no tubo secundário. O comprimento submersa deste tubo secundário pode ser facilmente alterado, dependendo da fracção de gelo necessária do produto. A reologia de fluxo tem um impacto significativo sobre a área da superfície de contacto e na razão de área para volume do fluxo do fluido em grandes quantidades. As nossas observações indicam que uma maior área de contacto é mais favorável para encorajar mais a formação de gelo. Uma área maior de contato também devem reforçar a transferência de massa, mas ainda não foi observada no intervalo de temperatura de salmoura e concentração estudada. Parece que, antes de o fluxo entra na zona de transição, onde as turbulências e a separação do fluxo de começar a ocorrer, o gelo irá sempre ser criado. Se o fluxo separa e existem grandes turbulências, cada agrupamento de moléculas de água precisa de seu próprio ponto de nucleação, e gelo não podem formar nestas situações. &quot;&gt; A relação entre a temperatura de salmoura e a taxa de conversão água-gelo é linear, enquanto a uma concentração salmoura constante. Os deslocamentos da taxa de conversão em relação a temperatura salmoura linhas de melhor ajuste indicam que a concentração de salmoura também desempenha um papel importante na o processo de diluição / água a formação de gelo. Devido à transformação de fase, as condições de contorno são muito diferentes em estudos analogia ao calor e transferência de massa-convencionais, e, portanto, essas analogias não são suficientes para descrever esta situação. Este estudo também revelou que, uma vez que a fronteira de congelação pode ser fixo a uma distância relativamente estável da saída do tubo, o fluxo pode atingir uma condição de estado estacionário. Isto indica que este fenómeno pode ser utilizado como um novo mecanismo fiável para a produção de gelo na indústria, desde uma temperatura muito mais elevada do evaporador e COP são esperados em comparação com as técnicas de produção de gelo existentes.

<html> Lamas de gelo são amplamente utilizados na indústria, e uma aplicação particularmente bem sucedida é a tecnologia de raspagem de gelo 1, 2. Em comparação com a espuma convencional e porco sólido, o porco gelo pode viajar através topologias complexas a uma grande distância devido ao efeito de lubrificação da fase líquida e a elevação do seu ponto de congelamento, como alguns dos cristais de gelo derreter 3, 4, 5 . Mesmo se o porco fica preso, pode-se simplesmente esperar que as suspensões de gelo a derreter e retomar o processo de limpeza mais tarde. Este método de limpeza de tubos é barato e fácil de usar. A fracção de gelo desempenha um papel chave no desempenho do raspador de gelo. Para medir a fracção de gelo, uma pode utilizar um cafetière (prensa Francesa) para determinar se a pasta de gelo é suficientemente espessa 6,&quot;&gt; 7. Uma fração de gelo alta cafetière, normalmente 80%, é necessário aquando da realização de raspagem de gelo. Uma pesquisa recente na detecção fração de gelo on-line mostrou que ambas as ondas eletromagnéticas e ultra-som são adequados para o trabalho 8, 9, 10, 11. O porco gelo é geralmente feito por um máquina de fazer gelo de superfície raspada a partir de uma solução de NaCl a 5% em peso (salmoura). É também a principal maneira de fazer suspensões de gelo na indústria. Este tipo de máquina de fazer gelo congela água ou salmoura em uma superfície metálica fria, tipicamente uma superfície de 316 aço suave e, em seguida, corta ciclicamente as partículas de gelo off. As interfaces líquido-metal são muito complexas e são afetados por uma ampla gama de fatores que são essenciais para fazer gelo 12. A interface entre o não-metálica e de água podem ser muito diferentes, e um exemplo especialmente interessante é caulinite. o Kaolinterface de água INITE é especial porque não existe uma estrutura favorável gelo adjacente à superfície do sólido, mas, em vez de uma camada de substrato de fluido anfotérico que encoraja os aglomerados ligados a hidrogénio do tipo ICE para formar no topo de 13, 14. Uma outra maneira de produzir o porco gelo requer o esmagamento dos blocos de gelo enquanto premade salmoura de elevada concentração são adicionados em simultâneo. Por este método, o sistema de refrigeração pode ser executado a uma temperatura de evaporação muito maior porque não depressor do ponto de congelação (DPF) é adicionada antes da formação do gelo; É, portanto, considerado mais eficiente devido à taxa de compressão reduzido e poder diminuído para um determinado serviço de arrefecimento 15, 16, 17. Existem dois outros métodos de produção de gelo: a produção de gelo da água super e colocando refrigerante e água em contacto directo <supclass = &quot;xref&quot;&gt; 18, 19. O método envolve supercooling perturbar a água super metaestável para gerar a nucleação do gelo e crescimento. O maior problema para este método é a formação de gelo não desejado que pode bloquear o sistema. O método de contato direto é considerado não adequado para raspagem de gelo porque nem refrigerante nem óleo de lubrificação são desejados no produto final gelo. A formação de gelo requer calor e transferência de massa devido ao calor latente de fusão gerada no processo. Foi descoberto pela primeira vez por Osborn Reynolds em 1874 que o transporte de calor e massa em estufa estão fortemente acoplados e podem ser expressos em fórmulas matemáticas semelhantes 20. Este trabalho formou o papel pioneiro sobre o assunto do momento, calor e transferência de massa em fluidos e foi reeditado várias vezes 21, 22. Este assunto foi então estudado por umnúmero de outros, de ambas as abordagens analíticas e empíricas, por gases, líquidos e metal fundido 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33. Para além da transferência de calor e massa, o fluido precisa de locais de nucleação de gelo em que o crescimento dendrítica pode desenvolver. Uma visão moderna para o crescimento de cristais de gelo utiliza Lei Constructal, desenvolvido por Adrian Bejan, para explicar por que o gelo cresce deste modo 34, 35, 36. A formação de gelo em salmoura é muito diferente do que em água pura, devido à existência de sal. Em primeiro lugar,<html> sal muda a termodinâmica do fluido e deprime seu ponto de congelamento. Em segundo lugar, o sal não pode dissolver-se na matriz de gelo (excepto para hydrohalite, que só pode formar-se quando a temperatura atinge o ponto eutéctico), e é rejeitado para o fluido a granel quando o gelo começa a crescer. A rejeição de sal foi descoberto em ambos gelo do mar e gelo estudada no laboratório 37, 38. Uma vez que a salmoura de alta concentração é rejeitada a uma temperatura bem abaixo do ponto de congelação da água do mar, à medida que desce, gelo cresce na interface entre a solução salina que flui e o fluido em massa quiescente. Estas estalactites de gelo, também chamados brinicles, foram descobertos pela primeira vez em McMurdo Sound, Antarctica e foram estudados experimentalmente 39, 40, 41, 42. Em 2011, a BBC filmou a formação de brinicles em sua série planeta congelado&quot;xref&quot;&gt; 43, 44. No nosso laboratório, foi descoberto que invertendo os fluidos de fluidez e quiescentes quando a água é introduzida para um banho de salmoura fria, a água pode transformar-se em gelo sob as condições correctas 45. Verificou-se que o local onde é introduzida a água, o fluxo de reologia, temperatura e salmoura e concentração são todos os principais factores que influenciam a quantidade de gelo pode ser produzida. O objetivo geral deste estudo é investigar se uma máquina de gelo podem ser desenvolvidas através deste mecanismo para gerar pastas de gelo, considerando que a temperatura do evaporador elevada e a alta taxa de transferência de calor líquido-líquido pode aumentar a eficiência do uso de energia. Este artigo compartilha alguns aspectos fundamentais da experiência.

<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

Nós demonstramos um método para o estudo da transferência de calor e massa e os fenómenos de congelação em um ambiente de salmoura sub-arref ecido. A nossa experiência mostrou que, sob as condições adequadas, o gelo pode ser produzido quando a água é introduzida para um banho de salmoura fria. Para tornar a forma de gelo, para além de ter a mistura de água e salmoura, a taxa de transferência de calor deve ignorar a de transferência de massa. Quando a água é introduzida na forma de pequenas gotas à superfície da solução salina, o modo de calor e transferência de massa é por difusão. A flutuabilidade pára de água se misture com a água salgada por baixo, mas como o gelo cresce mais espessa, ela diminui a taxa de transferência de calor, fazendo com que o gelo mais difícil crescer como resultado. Quando a água é introduzida dentro da solução salina na forma de um fluxo, um número de factores são encontrados para influenciar a quantidade de gelo que se formam. temperatura salmoura e concentração, que são as forças motrizes de calor e transferência de massa, respectivamente, podem afetar a rati conversão água-geloO; mais baixas temperaturas do banho e concentrações de salmoura incentivar mais a formação de gelo. A reologia do fluxo, o que pode afectar directamente tanto o calor e os coeficientes de transferência de massa, é também um factor chave. Além disso, o fluxo muda a reologia da área de contacto do fluxo de fluido com a granel.

A Figura 1 compara os efeitos de água introduzido na superfície da solução salina a água injectada através da salmoura. No cenário &quot;gelo-tampão&quot;, o gelo formado é sólida porque a água não se misturam muito com o fluido a granel. A diferença de temperatura e densidade entre os dois fluidos gera força de empuxo sobre a água e os impede de mistura. Ambos os fluidos são estáticas (por exemplo, a transferência de calor é muito maior do que a da massa; Sc ≈ 500, Pr ≈ 10, e Le ≈ 50), de modo que o gelo pode formar facilmente. Não há nem formação de uma camada pastosa nem rejeição de sal nesta experiência. Uma vez que o gelo cresce mais espessa, que irá dificultar a taxa de transferência de calor devido à sua baixa condutividade térmica e afectam a taxa de formação de gelo. Neste ponto, pode ser claramente observado que o introduziu &quot;doce água&quot; pode congelar não prontamente em um sólido. Além disso, sem convecção, a partir thermal condutividade do próprio salmoura também dificulta o transporte do calor latente do dissipador frio. A taxa de formação de gelo está directamente associada com e muito sensível à temperatura da salmoura. Por exemplo, em água -15 ° C salmoura congela-se muito mais rapidamente do que em -13 ° C salmoura. No caso de injecção de água, da forma e tamanho do gelo está relacionada com o fluxo de reologia. A haste de gelo mostrado na Figura 1 tem duas partes distintas: uma cabeça linear seguida por uma cauda enrolada. A secção encaracolado é formada muito próximo à superfície da solução salina, em que o fluxo tem mais turbulência a ele. A cauda enrolada é normalmente muito mais finas do que a cabeça plana, por causa do aparecimento de turbulência, o que minimiza a diferença entre as taxas de calor e transferência de massa, especialmente na camada externa da corrente, em que as transferências de calor e de massa são as mesmas. Portanto, apenas o núcleo interno pode congelar-se em gelo. Se a saída do tubo é mantido horizontal em vez de vertical para cima, uma folha de wil gelol ser gerado. A geração de gelo torna-se mais estável e os resultados são reprodutíveis. Por fim, verificou-se que baixando a taxa de fluxo não é uma forma eficaz de eliminar a mistura. Em vez disso, aumenta significativamente as probabilidades de bloqueio do tubo. O ângulo de injecção de água deve ser mantida a 0 ° em relação ao eixo horizontal ao efectuar medições de relação de conversão água-gelo. A influência das temperaturas de salmoura e as concentrações encontram-se ilustrados na Figura 2. As taxas de conversão geralmente sentar-se entre 0,4-0,9 para as temperaturas de salmoura estudadas e concentrações. É importante manter a reologia e a posição de fluxo de formação de gelo fronteira constante ao longo da experiência. O grande volume de salmoura no tanque B ajuda a reduzir os efeitos de gradientes térmicos locais sobre as medições. A relação entre a temperatura de salmoura e a taxa de conversão é de primeira ordem para o Rang temperatura estudadae. Coeficientes para as linhas de melhor ajuste estão listados na Tabela 1. Se um ângulo de injecção diferente é usado, as razões de conversão água-gelo deixará de seguir estes relacionamentos, porque a área de contacto e, portanto, as taxas de transferência de calor e massa, são diferentes. Ao recolher o gelo, é importante para manter a força aplicada para sacudir a água salgada / lavagem consistente e tentar minimizar a quantidade de água na peneira. Quantidades semelhantes de água usada para lavar a salmoura deve ser aplicada para evitar resultados inconsistentes. Verificou-se que, se mais do que 500 ml de água é usado para lavar o gelo, qualquer redução adicional da salinidade é improvável de ocorrer. Quando o volume é inferior a 200 ml, a salinidade pode ser tão elevada como 4% em peso. Uma vez que a temperatura do evaporador é muito maior do que uma máquina de fazer gelo de superfície raspada, que geralmente usa -40 ° C, se este método é usado para produzir gelo, uma maior COP é esperadode acordo com os nossos cálculos na Figura 3. Se, por exemplo, a temperatura do evaporador é elevada até -20 ° C, o COP pode atingir quase 3 por R134A. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/55014/55014fig1.jpg" /> Figura 1: Posição de introdução de água. Um &quot;calota de gelo&quot; pode se formam quando a água é introduzida na superfície da salmoura. A vara de gelo se forma quando a saída do tubo é mantido na vertical. Quando a água é injectada na salmoura, na forma de gelo depende da reologia fluxo. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55014/55014fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/55014/55014fig2.jpg" /> Figura 2: comparação relação de conversão em diferentes concentrações de água salgada com uma linha de melhor ajuste. ambos brintemperatura e concentração e influência a quantidade de água pode ser congelada em gelo (razão de conversão) quando a taxa de fluxo e reologia são mantidos os mesmos. A taxa de conversão aumenta linearmente com uma queda na temperatura salmoura. As concentrações de salmoura menor em temperaturas mais baixas banho gerar mais gelo. O método de lavagem recolhe mais gelo do que o método de coleta de seca. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55014/55014fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/55014/55014fig3.jpg" /> Figura 3: O coeficiente de desempenho em diferentes temperaturas do evaporador para uma variedade de agentes de refrigeração. As temperaturas mais elevadas favorecem a evaporação do coeficiente de desempenho (COP) dos sistemas de refrigeração. Os dois refrigerantes de transição (R22 e R134A) têm melhores COPs do que o R502 já proibidos e as misturas (R404A e R507A).<a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55014/55014fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> A concentração de sais (em peso%) </td><td colspan="2"> coleta seca </td><td colspan="2"> coleção Wet </td></tr><tr><td></td><td> p1 </td><td> p2 </td><td> p1 </td><td> p2 </td></tr><tr><td> 23.3 </td><td> -0,09909 </td><td> -1,34 </td><td> -0,1196 </td><td> -1,439 </td></tr><tr><td> 22 </td><td> -0,1204 </td><td> -1,633 </td><td> -0,1439 </td><td> -1,839 </td></tr><tr><td> 21 </td><td> -0,1261 </td><td> -1,682 </td><td> -0,1545 </td><td> -1,98 </td></tr></tbody></table> Tabela 1: Coeficientes for as linhas de melhor ajuste para a taxa de conversão em relação diagrama de temperatura salmoura. A razão de conversão de forma linear correlaciona-se com a temperatura da solução salina de acordo com a fórmula: <img alt="Equação" src="/files/ftp_upload/55014/55014eq5.jpg" /> . Ambos os métodos seco e molhado de coleta estão listados aqui.

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

Aqui, nós apresentamos um protocolo para demonstrar a geração de gelo quando a água é introduzida para um banho frio de salmoura, tal como um refrigerante secundário, numa gama de temperaturas bem abaixo do ponto de congelação da água. Ele pode ser usado como um meio alternativo de produção de gelo para a indústria.

Geração de gelo e de Transferência de Calor e Massa Fenômenos de introdução de água para um banho frio de salmoura

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 visualizações.  University of Bristol.  Aqui, nós apresentamos um protocolo para demonstrar a geração de gelo quando a água é introduzida para um banho frio de salmoura, tal como um refrigerante secundário, numa gama de temperaturas bem abaixo do ponto de congelação da água. Ele pode ser usado como um meio alternativo de produção de gelo para a indústria. 

Vídeo: 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.

Controlando o tamanho, forma e estabilidade de Polímeros Supramoleculares na Água

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

Engenharia

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.

A preparação de eletro Pontes de Polar dielétricos líquidos

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;).

A plataforma robótica para estudar a Foreflipper do Leão de mar de Califórnia

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.

Enhancement Pool-ebulição de transferência de calor em cilíndricos Superfícies com padrões molháveis ​​híbridos

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.

Detectando a distribuição de cloreto solúvel em água da pasta de cimento em uma maneira de alta precisão

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.

Medições de transferência de calor convectiva instantânea Local em uma tubulação - fluxo único e duas fases

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.

Força de Coriolis desacopladas e efeitos de flutuabilidade rotativa em campo-total de calor transferir Propriedades de um canal de rotação

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.

Projeto e fabricação de uma fibra óptica feito de água

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.

Diferenciação de células-tronco nervosas por um One-Step Plasma atmosférico frio tratamento 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.

Procedimento para transferência de películas de polímero para substratos porosos com defeitos minimizados

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