Descrizione del progetto
Uno studio per svelare le basi di come l liquidi si trasformano in gas all’interfaccia vapore-liquido
La comprensione dell’energia e delle dinamiche del flusso di particelle attraverso le interfacce vapore-liquido è fondamentale per spiegare processi naturali e industriali quali la formazione delle gocce di pioggia e l’efficienza della distillazione. Il progetto InterLab, finanziato dal CER, si propone di correggere le significative sovrastime effettuate dai modelli attualmente a disposizione per quanto riguarda i tassi di evaporazione presso queste interfacce, soprattutto in relazione all’acqua. Esplorando la conduttività termica locale all’interfaccia, i ricercatori intendono sviluppare una teoria in grado di riprodurre con precisione i tassi di evaporazione entro il 10% dei valori reali. Il team esaminerà inoltre le modalità con cui le catene di idrocarburi e i legami di idrogeno influenzano le proprietà fisiche e chimiche dell’ottano e dell’acqua. Grazie a configurazioni sperimentali innovative, a modelli fluidodinamici computazionali potenziati e a simulazioni di dinamica molecolare di non equilibrio, i ricercatori stabiliranno un quadro efficace che allineerà i fenomeni a livello molecolare con le osservazioni su scala di laboratorio.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
7491 Trondheim
Norvegia