國際上有一種新的冷卻塔系統技術，可以在冷卻塔中收集蒸發的水；原型將安裝在麻省理工學院的中央公用事業工廠。

該團隊的實驗室設置用于測試動力裝置冷凝器系統。將濾網放在右側漏斗上方，以接住濾網上凝結的水。

圖片說明：該團隊的實驗室設置用于測試動力裝置冷凝器系統。將濾網放在右側漏斗上方，以接住濾網上凝結的水。

麻省理工學院的工程師設計了一種新系統，可以為世界各地口渴的城市提供低成本飲用水，同時降低發電廠的運行成本。

在美國，大約 39% 從河流、湖泊和水庫抽取的淡水專門用于滿足使用化石燃料或核能的發電廠的冷卻需求，其中大部分最終變成蒸汽云彩飄散。 .但是新的麻省理工學院系統可能會減少大量的水流失，甚至可能成為沿海城市清潔和安全飲用水的重要來源，海水被用來冷卻當地的發電廠。

這個新概念背后的原理看似簡單：當霧中充滿一束帶電粒子（稱為離子）時，水滴會帶電，因此它們可以被拉向電線網，類似于窗紗，放置在它的路徑中。然后水滴被收集在這個網格上并排入一個收集盤中，然后可以在發電廠中重復使用或送到城市的供水系統。

瓦拉納西的愿景是開發高效的水循環系統。該項目最初是達馬克關于提高除霧系統效率的博士論文的一部分，該系統被用作許多缺水沿海地區的飲用水源。這些系統通常由某種形式的塑料或金屬網組成，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% 的通過它們的水滴。 Varanasi 和 Damak 想知道是否有辦法讓網狀物捕捉更多的水滴——并找到了一種非常簡單有效的方法。

研究團隊詳細的實驗室實驗清楚地表明了現有系統效率低下的原因：問題出在系統的空氣動力學特性上。當氣流越過障礙物（例如這些網狀防霧屏中的電線）時，氣流會自然地繞過障礙物偏轉，就像在飛機機翼周圍流動的空氣分成氣流，通過機翼結構的上方和下方。被這些偏轉的氣流攜帶的液滴向電線的兩側移動，除非它們撞擊電線的中心。

結果是，被捕獲的液滴比例遠低于電線占據的收集區域的比例，因為液滴從它們前面的電線上被掃走。僅僅使電線變大或使網孔中的空間變小往往會適得其反，因為它會阻礙整體氣流，從而導致收集量的凈減少。

然而，當入射霧首先被離子束穿透時，會出現相反的效果。不僅金屬絲路徑中的所有液滴都落在它上面，甚至瞄準網格的液滴也被拉向金屬絲。因此，該系統可以捕獲大部分通過的液滴。這樣一來，可以大大提高除霧系統的效率，而且成本低得驚人。該設備很簡單，只需要很少的電力。

接下來，該團隊努力從發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生的霧都濃密得多，使系統效率更高。并且由于捕獲的蒸發水本身就是一個蒸餾過程，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，瓦拉納西實驗室的另一名研究生 Karim Khalil 加入了研究團隊。

“這是更高質量的蒸餾水，現在被浪費了，”瓦拉納西說。 “這就是我們想要捕捉的東西。”這些水可以通過管道輸送到城市的飲用水系統，也可以用于需要純凈水的過程，例如發電廠的鍋爐，而不是用于水質要求不高的冷卻系統。

典型的 600 兆瓦發電廠每年收集 1.5 億加侖水，價值數百萬美元，瓦拉納西說。這約占冷卻塔損失水量的 20% 到 30%。他說，隨著進一步的改進，該系統可能能夠捕獲更多的輸出。

而且，由于發電廠已經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單的方式來提供海水淡化服務，而無需建造獨立的海水淡化廠的成本植物很小。 Damak 和 Varanasi 估計，這種轉換的安裝成本約為新建海水淡化廠的三分之一，而其運營成本約為 1/50。瓦拉納西說，安裝這樣一個系統的投資回收期大約是兩年，它基本上沒有環境足跡，也不會增加原始工廠的足跡。

“這可能是解決全球水危機的絕佳方法，”瓦拉納西說。 “在接下來的十年里，這可以抵消對大約 70% 的新海水淡化廠安裝的需求。”

在一系列引人注目的概念驗證實驗中，通過建造一個小型、實驗室版本的煙囪會噴出一縷縷水滴，類似于在實際發電廠冷卻塔中發現的那些，并在其上放置離子束和篩網。在實驗視頻中，可以看到濃密的霧狀水滴出現系統啟動后幾乎立即消失。

該小組目前正在構建其系統的全面測試版本，并將其放置在麻省理工學院中央公用事業廠的冷卻塔上，這是一種天然氣熱電聯產部分電力、供暖和制冷。Damak 說，該裝置預計將在夏末到位，并將在秋季進行測試。測試將包括嘗試電網及其支撐結構的不同變化。

這應該提供讓在技術選擇上傾向于保守的工廠運營商采用該系統所需的證據。由于發電廠的使用壽命長達數十年，因此它們的運營商往往“非常規避風險”，并想知道“其他地方是否也這樣做過？”瓦拉納西說。他說，校園發電廠的測試不僅會“降低技術風險”，還會幫助麻省理工學院校園改善水足跡。 “這可能會對校園用水產生重大影響。”

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