大型火災龍捲風實驗有望加速海上油污清理

來自德州農工大學和加州大學伯克利分校的研究人員,成功進行了首次大規模實驗,利用火旋渦來清理海上的石油洩漏。這種類似龍捲風的旋轉火焰方法,可能成為現有原位燃燒池的環保和快速替代方案。航空工程教授艾琳·奧蘭(Dr. Elaine Oran)表示:「這是第一次有人構思利用火旋渦來進行石油洩漏修復,這僅僅是個開始。」奧蘭補充道:「我們的目標是利用火旋渦的混亂特性,作為一種強大而精確的修復工具,以保護海岸線、海洋生態系統和整體環境。」

研究團隊設計了一個三面高達 16 英尺(約 4.88 米)的牆壁,按三角形排列,以扭轉氣流,圍繞著一個點燃的、覆蓋著原油的水池。2010 年的深水地平線災難成為了海上洩漏迅速升級為環境災難的悲劇標誌。面對海上石油洩漏的應急響應者,需要在讓石油擴散和在原位燃燒池中點燃之間做出選擇。在典型的原位燃燒中,油漂浮在水面並冒煙,這是一個混亂的過程。由於火焰無法獲得足夠的氧氣,濃厚的煙霧向上飄升,留下未燃燒的殘留物,最終沉入海底。

火旋渦則更具可持續性。以往對火旋渦的了解僅限於小型實驗室環境,但奧蘭的團隊首次進行了大規模實驗,以模擬現實世界的海洋條件。團隊建造了一個高達 17 英尺(約 5.18 米)的三面牆三角形結構,旨在精確控制圍繞著一個寬 4.9 英尺(約 1.5 米)的原油水池的氣流。這個漩渦就像一個天然增壓器,吸入大量氧氣,創造出一個能夠在油轉化為有毒廢物之前就將其氣化的火焰。

有趣的是,旋轉運動使火焰能夠消耗高達 95% 的燃料,並且產生的煙灰比燃燒池少 40%。這證明了技術擴大的同時,依然保持超級充電的效率,實現近乎完全的燃料消耗。通過更熱更快的燃燒,這種方法大幅減少了大氣污染以及留在海面上的有毒殘留物。火旋渦的主要優勢在於其巨大的速度,將通常緩慢的清理過程轉變為快速的搜索和摧毀任務。這些漩渦能夠在油污到達並摧毀敏感的保護海洋棲息地之前,消除油膜。

奧蘭表示:「火旋渦燃燒原油洩漏的速度幾乎是原位燃燒池的兩倍,這可能使清理隊伍能更快地操作和響應,有效防止油品擴散。」此外,火旋渦作為高功率焚燒器,通過摧毀通常形成濃煙雲的顆粒來減少空氣污染。儘管如此,操作並不簡單。研究人員指出,這些漩渦存在於一個適宜的區域;如果風力過強,火柱就會崩塌。如果油膜過厚,火焰將提前熄滅。這些問題為在不可預測的開放海域中部署該技術帶來挑戰。

然而,概念的證明是毋庸置疑的。研究團隊設想了一個未來,即專門的移動結構可以直接部署在點燃的洩漏上,瞬間將不穩定的火焰轉化為受控的高效旋渦。火旋渦效應提供了其他應用中流體動力學的見解。在工業工程中,這些見解可以優化燃燒系統的效率。相關研究成果已發表在《燃料》期刊上。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。