Инновационный холодильник на отработанной тепловой энергии

Исследователи университета Токай (Япония) разработали инновационный холодильник, который действует на отработанной тепловой энергии с помощью многоступенчатого двигателя звуковых волн.

Шинья Хасегава и его коллеги из университета Токай разработали холодильником (107 ° C), который работает на отработанной тепловой энергии от инновационного, многоступенчатого, термоакустического двигателя звуковых волн. Холодильник производит колебания и охлаждение  газа до температуре ниже, чем температура кипения воды и  минимальная температура достигает -107.4 ° С. при первоначальной температуре +270 ° С Результаты исследования были опубликованы в журнале Applied Thermal Engineering (прикладной теплотехники), за ноябрь 2016 года.





Работа термоакустического (TA) двигателя основана на нагреве, охлаждении и колебаний акустических (звуковой) волн, созданные за счет теплового расширения и сжатия газов, таких как гелий в закрытых объемах. Потенциал ТА — двигателей  для получения экологически чистой и возобновляемой энергии демонстрировался в докладах, опубликованных в конце 1990-х и начале 2000-х исследователями в США. Следует отметить, что идеи этих докладов в современной интерпритации TA — двигателей, привели к глобальному росту колличества исследований по разработке ТА - двигателей с высоким КПД  для преобразования отработанного тепла в полезную энергию.

Две основные преграды на пути распространения такой технологии — это высокая эффективность системы  при температуре менее  чем 300 ° С, по сравнению с 400 до 600 ° С при которых истема работает сейчас; и прочная конструкция, которую можно было бы используемые в широком диапазооне условий, таких как рыболовцкие судна и тяжелая промышленность.





Хасегава и его коллеги-разработали высокоэффективный стандартный многоступенчатый термоакустической (MS-TA) двигатель, без движущихся частей, которая работает при температуре менее чем 300 ° С; это температура более чем  80 процентов отработанного тепла промышленных предприятий. Конструкция MS-ТА двигателя  основывается на численном анализе конечных элементов, проведенном Хасегавой и его группой.

«Двигатели TA не имеют движущихся частей, просты в обслуживании, Потенциально имеют высокую эффективность и низкую стоимость» — говорит Шинья Хасегава, доцент, Университета Токай, Япония. «Моей целью в этом исследовании является разработка  TA-двигателя, который работает при температурах менее 300° С с более чем 30-процентной эффективностью, и  продемонстрировать холодильник работающий при температурах -200 ° С.»





Максимальное значение холодильного коэффициента на действующей модели составила 0,029 при 260 ° С, а соответствующая холодильная мощность былы 35,6 Вт

Важно отметить, что эффективность TA - двигателя университета Токай  составляет 18 процентов при температуре минус 107 ° С

После успешного развития прототипа системы, следующим шагом в этом исследовании при университете Токай будет разработка практических TA — двигателей с акцентом на содействие экологическим проблемам. опубликовано  

 



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