國(guó)際上有一種新的冷卻塔系統(tǒng)技術(shù)，可以在冷卻塔中收集蒸發(fā)的水；原型將安裝在麻省理工學(xué)院的中央公用事業(yè)工廠。

該團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置用于測(cè)試動(dòng)力裝置冷凝器系統(tǒng)。將濾網(wǎng)放在右側(cè)漏斗上方，以接住濾網(wǎng)上凝結(jié)的水。

圖片說(shuō)明：該團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置用于測(cè)試動(dòng)力裝置冷凝器系統(tǒng)。將濾網(wǎng)放在右側(cè)漏斗上方，以接住濾網(wǎng)上凝結(jié)的水。

麻省理工學(xué)院的工程師設(shè)計(jì)了一種新系統(tǒng)，可以為世界各地口渴的城市提供低成本飲用水，同時(shí)降低發(fā)電廠的運(yùn)行成本。

在美國(guó)，大約 39% 從河流、湖泊和水庫(kù)抽取的淡水專門(mén)用于滿足使用化石燃料或核能的發(fā)電廠的冷卻需求，其中大部分最終變成蒸汽云彩飄散。 .但是新的麻省理工學(xué)院系統(tǒng)可能會(huì)減少大量的水流失，甚至可能成為沿海城市清潔和安全飲用水的重要來(lái)源，海水被用來(lái)冷卻當(dāng)?shù)氐陌l(fā)電廠。

這個(gè)新概念背后的原理看似簡(jiǎn)單：當(dāng)霧中充滿一束帶電粒子（稱為離子）時(shí)，水滴會(huì)帶電，因此它們可以被拉向電線網(wǎng)，類似于窗紗，放置在它的路徑中。然后水滴被收集在這個(gè)網(wǎng)格上并排入一個(gè)收集盤(pán)中，然后可以在發(fā)電廠中重復(fù)使用或送到城市的供水系統(tǒng)。

瓦拉納西的愿景是開(kāi)發(fā)高效的水循環(huán)系統(tǒng)。該項(xiàng)目最初是達(dá)馬克關(guān)于提高除霧系統(tǒng)效率的博士論文的一部分，該系統(tǒng)被用作許多缺水沿海地區(qū)的飲用水源。這些系統(tǒng)通常由某種形式的塑料或金屬網(wǎng)組成，垂直懸掛在定期從海中卷入的霧堤路徑中，效率極低，只能捕獲大約 1-3% 的通過(guò)它們的水滴。 Varanasi 和 Damak 想知道是否有辦法讓網(wǎng)狀物捕捉更多的水滴——并找到了一種非常簡(jiǎn)單有效的方法。

研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)清楚地表明了現(xiàn)有系統(tǒng)效率低下的原因：?jiǎn)栴}出在系統(tǒng)的空氣動(dòng)力學(xué)特性上。當(dāng)氣流越過(guò)障礙物（例如這些網(wǎng)狀防霧屏中的電線）時(shí)，氣流會(huì)自然地繞過(guò)障礙物偏轉(zhuǎn)，就像在飛機(jī)機(jī)翼周圍流動(dòng)的空氣分成氣流，通過(guò)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的上方和下方。被這些偏轉(zhuǎn)的氣流攜帶的液滴向電線的兩側(cè)移動(dòng)，除非它們撞擊電線的中心。

結(jié)果是，被捕獲的液滴比例遠(yuǎn)低于電線占據(jù)的收集區(qū)域的比例，因?yàn)橐旱螐乃鼈兦懊娴碾娋€上被掃走。僅僅使電線變大或使網(wǎng)孔中的空間變小往往會(huì)適得其反，因?yàn)樗鼤?huì)阻礙整體氣流，從而導(dǎo)致收集量的凈減少。

然而，當(dāng)入射霧首先被離子束穿透時(shí)，會(huì)出現(xiàn)相反的效果。不僅金屬絲路徑中的所有液滴都落在它上面，甚至瞄準(zhǔn)網(wǎng)格的液滴也被拉向金屬絲。因此，該系統(tǒng)可以捕獲大部分通過(guò)的液滴。這樣一來(lái)，可以大大提高除霧系統(tǒng)的效率，而且成本低得驚人。該設(shè)備很簡(jiǎn)單，只需要很少的電力。

接下來(lái)，該團(tuán)隊(duì)努力從發(fā)電廠冷卻塔的羽流中收集水。在那里，水蒸氣流比任何自然產(chǎn)生的霧都濃密得多，使系統(tǒng)效率更高。并且由于捕獲的蒸發(fā)水本身就是一個(gè)蒸餾過(guò)程，因此即使冷卻水是咸的或被污染的，捕獲的水也是純凈的。此時(shí)，瓦拉納西實(shí)驗(yàn)室的另一名研究生 Karim Khalil 加入了研究團(tuán)隊(duì)。

“這是更高質(zhì)量的蒸餾水，現(xiàn)在被浪費(fèi)了，”瓦拉納西說(shuō)。 “這就是我們想要捕捉的東西?！边@些水可以通過(guò)管道輸送到城市的飲用水系統(tǒng)，也可以用于需要純凈水的過(guò)程，例如發(fā)電廠的鍋爐，而不是用于水質(zhì)要求不高的冷卻系統(tǒng)。

典型的 600 兆瓦發(fā)電廠每年收集 1.5 億加侖水，價(jià)值數(shù)百萬(wàn)美元，瓦拉納西說(shuō)。這約占冷卻塔損失水量的 20% 到 30%。他說(shuō)，隨著進(jìn)一步的改進(jìn)，該系統(tǒng)可能能夠捕獲更多的輸出。

而且，由于發(fā)電廠已經(jīng)在許多干旱的海岸線上就位，而且許多都由海水冷卻，這提供了一種非常簡(jiǎn)單的方式來(lái)提供海水淡化服務(wù)，而無(wú)需建造獨(dú)立的海水淡化廠的成本植物很小。 Damak 和 Varanasi 估計(jì)，這種轉(zhuǎn)換的安裝成本約為新建海水淡化廠的三分之一，而其運(yùn)營(yíng)成本約為 1/50。瓦拉納西說(shuō)，安裝這樣一個(gè)系統(tǒng)的投資回收期大約是兩年，它基本上沒(méi)有環(huán)境足跡，也不會(huì)增加原始工廠的足跡。

“這可能是解決全球水危機(jī)的絕佳方法，”瓦拉納西說(shuō)。 “在接下來(lái)的十年里，這可以抵消對(duì)大約 70% 的新海水淡化廠安裝的需求?！?/p>

在一系列引人注目的概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)建造一個(gè)小型、實(shí)驗(yàn)室版本的煙囪會(huì)噴出一縷縷水滴，類似于在實(shí)際發(fā)電廠冷卻塔中發(fā)現(xiàn)的那些，并在其上放置離子束和篩網(wǎng)。在實(shí)驗(yàn)視頻中，可以看到濃密的霧狀水滴出現(xiàn)系統(tǒng)啟動(dòng)后幾乎立即消失。

該小組目前正在構(gòu)建其系統(tǒng)的全面測(cè)試版本，并將其放置在麻省理工學(xué)院中央公用事業(yè)廠的冷卻塔上，這是一種天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)部分電力、供暖和制冷。Damak 說(shuō)，該裝置預(yù)計(jì)將在夏末到位，并將在秋季進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試將包括嘗試電網(wǎng)及其支撐結(jié)構(gòu)的不同變化。

這應(yīng)該提供讓在技術(shù)選擇上傾向于保守的工廠運(yùn)營(yíng)商采用該系統(tǒng)所需的證據(jù)。由于發(fā)電廠的使用壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，因此它們的運(yùn)營(yíng)商往往“非常規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)”，并想知道“其他地方是否也這樣做過(guò)？”瓦拉納西說(shuō)。他說(shuō)，校園發(fā)電廠的測(cè)試不僅會(huì)“降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)”，還會(huì)幫助麻省理工學(xué)院校園改善水足跡。 “這可能會(huì)對(duì)校園用水產(chǎn)生重大影響?！?/span>

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