Інноваційний холодильник на тепловій енергії

Дослідники Університету Токай (Японія) розробили інноваційний холодильник, який працює на проведеній тепловій енергії з використанням багатоступеневого звукового двигуна.

Shinya Hasegawa і колеги в Токайському університеті розробили холодильник (107°C), який працює на витрачанні теплової енергії з інноваційного, багатоступеню, термоакустичного звукового двигуна. Холодильний холодильник осаджує і охолоджує газ до температури нижче, ніж точка кипіння води і мінімальна температура досягає -107.4 ° С при початковій температурі +270 ° С. Результати дослідження були опубліковані в журналі Прикладна теплова інженерія, за листопад 2016 року.





Операція двигуна термоакустичного (ТА) ґрунтується на опалювальному, охолодженні та коливання акустичних (звукових) хвиль, створених тепловим розширенням та стисненням газів, таких як гелій в закритих обсягах. У звітах, опублікованих наприкінці 1990-х та на початку 2000-х рр. дослідниками США показали потенціал двигунів TA для очищення та відновлюваної енергії. Слід зазначити, що ідеї цих звітів у сучасному трактуванні двигунів TA призвели до глобального збільшення кількості досліджень щодо розвитку двигунів TA з високою ефективністю перетворення тепла відходів в екологічно чисту енергію.

Двома основними перешкодами для поширення такої техніки є висока ефективність системи при температурі менше 300°C, порівняно з 400° до 600° C, в якому система працює зараз; і надійний дизайн, який може бути використаний в широкому діапазоні умов, таких як рибальські судна і важка промисловість.





Маєгава та його колеги розробили високопродуктивний стандартний багатоступінчастий термоакустичний двигун (MS-TA) без рухомих частин, що працює на менше 300°C; це температура понад 80 відсотків промислового тепла. Конструкція двигуна MS-TA базується на чисельному аналізі скінченних елементів, що виконуються Hasegawa і його командою.

«Такі двигуни не мають рухомих частин, легко підтримувати, потенційно мають високу ефективність і низьку вартість», – коментує Шиня Хашева, асистент, Токайський університет, Японія. Ми прагнемо розвивати двигун TA, який працює при температурі нижче 300°C. З більш ніж 30-відсотковою ефективністю і демонстрацією холодильника, що працює при температурі -200° Р.





Максимальне значення коефіцієнта холодильного випромінювання на поточній моделі 0,029 при 260 ° С, а відповідна холодильна потужність склала 35.6 Вт.

Щоправда, ефективність двигуна Ткайського університету становить 18 відсотків при мінусі 107°C.

Після успішного розвитку прототипної системи, наступний крок у цьому дослідженні в Токайському університеті буде розвивати практичні двигуни TA з фокусом на залученні екологічних питань. Видання





Джерело: phys.org/news/2016-12-refrigerator-multistage.html