Description du projet
Une étude se propose d’élucider les principes fondamentaux de la transformation d’un liquide en gaz à l’interface vapeur-liquide
Une parfaite compréhension de la dynamique des flux d’énergie et de particules à travers les interfaces vapeur-liquide est cruciale pour expliquer les processus naturels et industriels tels que la formation des gouttes de pluie et l’efficacité de la distillation. Le projet InterLab, financé par le CER, entend rectifier les importantes surestimations des modèles actuels concernant les taux d’évaporation à ces interfaces, en particulier pour l’eau. Les chercheurs se proposent de développer une théorie capable de reproduire avec précision les taux d’évaporation à 10 % près des valeurs réelles en explorant la conductivité thermique locale à l’interface. L’équipe examinera également comment les chaînes d’hydrocarbures et les liaisons hydrogène affectent les propriétés physiques et chimiques de l’octane et de l’eau. À l’aide de dispositifs expérimentaux innovants, de modèles améliorés de dynamique des fluides computationnelle et de simulations de dynamique moléculaire hors équilibre, les chercheurs établiront un puissant cadre qui alignera les phénomènes au niveau moléculaire avec les observations à l’échelle du laboratoire.
Objectif
Transport of energy and particles across vapor-liquid interfaces is central for growth of rain drops in the atmosphere, evaporation from lakes, distillation columns, development of micro/nano-fluidic devices and much more. The objective of InterLab is to develop theory and methods to reproduce evaporation rates from steady-state experiments with water and octane within an accuracy of 10%. Such a theory is needed urgently since the established alternatives overpredict evaporation rates of water by 2-3 orders of magnitude. The core component of this new theory is the local thermal conductivity in the interfacial region.
To reach its objectives, InterLab must fill major knowledge gaps in the fundamental understanding of transport across vapor-liquid interfaces. The tensorial behavior of the local thermal conductivity at the interface will be described and the nature of the thermal insulation layer at the vapor-side of the vapor-liquid interface will be understood. Octane and water will be investigated to clarify the role of hydrocarbon chain contributions and hydrogen bonds. The predictions from the new theory will be tested against nonequilibrium molecular dynamics simulations and new evaporation experiments. To be able to distinguish the different transport mechanisms for evaporation and validate the theory, two experimental rigs will be built. The rigs will measure the pressure to an accuracy that is one order of magnitude better than what has been reported in the literature. A computational fluid dynamics model will be used to extract information about the local heat flux across the vapor-liquid interface to achieve sufficiently high accuracy. The overarching goal is to obtain an understanding, a theory, and quantitative agreement from the molecular level to lab-scale experiments.
Champ scientifique
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
7491 Trondheim
Norvège