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

Slurries הקרח נמצא בשימוש נרחב בתעשייה, ואת יישום אחד מוצלח במיוחד הוא הטכנולוגיה pigging קרח ^{1, 2.} בהשוואת הקצף הקונבנציונלי החזיר מוצק, חזיר הקרח יכול לנסוע דרך טופולוגיות מורכבות לאורך מרחק גדול בגלל השפעת השימון של השלב הנוזלי ואת הגובה של נקודת הקיפאון שלה כמו חלק מקרח גבישים להמס ^{3, 4, 5} . גם אם החזיר נתקע, אפשר פשוט לחכות slurries הקרח כדי להמיס ולחדש את תהליך ניקוי מאוחר יותר. שיטה זו של ניקוי צינור היא זולה וקלה לשימוש.

שבר הקרח ממלא תפקיד מרכזי בביצוע של חזיר הקרח. כדי למדוד את השבר קרח, אפשר להשתמש CAFETIERE (בעיתונות הצרפתית) כדי לקבוע אם slurry קרח עבה מספיק ^6,"> 7. שבריר קרח גבוהה CAFETIERE, בדרך כלל 80%, נדרש בעת ביצוע הצנרת נקראת קרח. מחקרים אחרונים על גילוי חלק קרח באינטרנט הראו כי הן גלים אלקטרומגנטיים ואולטרא סאונד מתאימים לתפקיד ^{8, 9, 10, 11.}

חזיר קרח בדרך כלל נעשה על ידי יצרנית קרח מגורד-משטח מפתרון NaCl 5% WT (מלח). זוהי גם הדרך העיקרית של ביצוע slurries קרח בתעשייה. סוג זה של יצרנית קרח קופא מים או מלח על משטח מתכתי קר, בדרך כלל משטח 316 פלדה חלקה ולאחר מכן מחזור מזמרת חלקיקי הקרח off. ממשקי נוזלי אל מתכת הם מאוד מורכבים ומושפעים מגוון רחב של גורמים חיוניים קרח עושה ^12. הממשק בין הלא-מתכת ומים יכול להיות שונה מאוד, ואחד במיוחד דוגמה מעניינת היא קאוליניט. Kaolממשק inite-מים הוא מיוחד כי אין מבנה קרח נוח סומך לפני השטח של מוצק, אלא שכבה של נוזל מצע amphoteric המעודדת אשכול מלוכדות המימן-הקרח כמו להיוצר על גבי זה ^{13, 14.} דרך נוספת לייצר חזיר הקרח דורשת ריסוק אבני קרח premade בעוד מלח גבוה ריכוז מתווסף זמנית. בשיטה זו, מערכת הקירור יכולה לרוץ בטמפרטורה מתאדה הרבה יותר גבוהה כי אף דיכאון נקודת קיפאון (FPD) מתווסף לפני ההיווצרות של קרח; ולכן זה נחשב יעיל יותר בשל יחס דחיסת וריד וכוח פחתה עבור חובת קירור נתונה ^{15, 16, 17.}

קיימות שתי שיטות ייצור קרח אחרות: ייצור קרח ממים בקירור לשים קירור ומים בקשר ישיר <supclass = "Xref"> ^{18, 19.} השיטה קירור-יתר כרוך בהפרות מים בקירור metastable ליצור נוקלאציה קרח וצמיחה. הבעיה הגדולה ביותר עבור שיטה זו היא היווצרות הקרח לא הרצויה שיכול לחסום את המערכת. שיטת הקשר הישירה נחשבת לא מתאימה צנרת נקרא קרח כי לא קירור ולא שמן סיכה הם רצו במוצר הקרח האחרון.

היווצרות קרח דורש חום ומסה עקב החום הכמוס של היתוך שנוצר בתהליך. זה התגלה לראשונה על ידי אוסבורן ריינולדס בשנת 1874 כי הובלת חום ומסה בגזים הם מצמידים חזק יכול לבוא לידי ביטוי נוסחאות מתמטיות דומה ^20. עבודה זו יצרה את הנייר חלוצית בנושא מומנטום, חום, ומסה בנוזל ראתה אור מחדש מספר פעמים ^{21, 22.} נושא זה ולאחר מכן נחקר על ידימספר היתר, שתי הגישות אנליטיים ואמפיריים, גזים, נוזלים, ואת מתכת מותכת ^{23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33.} מלבד העברת חום ומסה, הנוזל צריך אתרי התגרענות שצמיחת קרח הדנדריטים יכול לפתח. תובנה מודרנית לתוך הצמיחה של גבישי קרח משתמשת חוק Constructal, שפותח על ידי אדריאן Bejan, כדי להסביר מדוע קרח גדל בדרך זו ^{34, 35, 36.}

היווצרות הקרח במי מלח שונה מאוד מזו מים טהורים בשל קיומו של מלח. ראשית כל, מלח משנה את התרמודינמיקה של נוזל ומדכא נקודת הקיפאון שלה. שנית, מלח אינו יכול להתמוסס המטריצה ​​קרח (למעט hydrohalite, אשר יכול להיווצר רק כאשר הטמפרטורה מגיעה לנקודה eutectic), והוא דחה את נוזל בכמות גדולה כאשר הקרח מתחיל לצמוח. דחיית המלח התגלתה בשני קרח מים וקרח למד במעבדה ^{37, 38.} מאז המלח גבוה ריכוז דחה הוא בטמפרטורה הרבה מתחת לנקודת הקיפאון של מי ים, ככל שיורד, קרח גדל על הממשק בין המלח זורם הנוזל בתפזורת השקט. נטיפי קרח אלה, גם בשם brinicles, התגלו לראשונה ב מקמורדו סאונד, אנטרקטיקה נחקרו ³⁹ באופן ^{ניסיוני, 40, 41, 42.} בשנת 2011, ה- BBC צלמה את היווצרות brinicles בסדרת Planet הקפוא שלה"Xref"> ^{43, 44.}

במעבדה שלנו, התגלה כי על ידי היפוך הנוזלים זורמים שקטים כאשר מים הוא הציג באמבט של מלח קר, המים עלולים להפוך קרח בתנאים הנכונים ^45. נמצא כי המיקום שבו המים הוא הציג, לזרום rheology, וטמפרטורת מלח וריכוז הם כל הגורמים המרכזיים המשפיעים כיצד קרח הרבה יכול להיות מיוצר. המטרה הכללית של מחקר זה היא לחקור אם יצרנית קרח ניתן לפתח באמצעות מנגנון זה כדי ליצור slurries קרח, בהתחשב כי הטמפרטורה המאיידת הגבוהה והשיעור הגבוה של נוזל אל נוזל העברת חום יכולים לשפר את היעילות של שימוש באנרגיה. מניות מאמר זה היבטים מרכזיים של הניסוי.