1 فوریه 2024 -توسط آکادمی علوم چین-یخچال ترموآکوستیک جدید مبتنی بر حرارت و عملکرد آن. اعتبار: TIPC
محققان یک یخچال ترموآکوستیک مبتنی بر حرارت (HDTR) نوآورانه با پیکربندی بای پس جدید توسعه داده اند که کارایی این فناوری را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.این تحقیق که توسط پروفسور Luo Ercang از مؤسسه فنی فیزیک و شیمی (TIPC) آکادمی علوم چین و همکاران آنها رهبری می شود، در Cell Reports Physical Science منتشر شد.
HDTR به عنوان یک فناوری خنک کننده جدید و امیدوارکننده با مزایای بسیاری شناخته شده است. به عنوان مثال، قطعات متحرک ندارد، از مواد سازگار با محیط زیست (به عنوان مثال، هلیوم و نیتروژن) استفاده می کند و بسیار قابل اعتماد است. با این حال، راندمان نسبتا پایین آن مانع از کاربرد تجاری آن شده است.
کارایی HDTR ها را می توان با ضریب عملکرد (COP)، یعنی نسبت توان خنک کننده خروجی به توان گرمایش ورودی تخمین زد. برای HDTRهای پیشرفته جفت مستقیم مستقیم موجود، محققان کاهش غیرمنتظره ای در COP با افزایش دمای گرمایش یافتند. علاوه بر این، آنها دلیل را کشف کردند: یک محدودیت تطبیق دما در این سیستم ها وجود دارد که از بهبود COP در دماهای گرمایش بالا جلوگیری می کند.
برای غلبه بر این مانع، محققان یک پیکربندی بای پس خلاقانه را برای حذف محدودیت تطابق دما پیشنهاد کردند. این پیکربندی جدید اجازه می دهد تا بخشی از توان صوتی دور زده شود، بنابراین تطابق توان صوتی کارآمد بین واحد موتور و واحد خنک کننده در دماهای گرمایش بالا محقق می شود.
در نتیجه، سیستم به هم افزایی میدان جریان انرژی دست می یابد که به طور قابل توجهی کارایی را بهبود می بخشد. سپس محققان یک نمونه اولیه HDTR در مقیاس کیلووات ساختند. با استفاده از هلیوم به عنوان گاز کار، آنها به رکورد بالای COP تجربی 1.12 با ظرفیت سرمایش 2.53 کیلووات، در دماهای گرمایش، محیط و سرمایش به ترتیب 450 درجه سانتیگراد، 35 درجه سانتیگراد و 7 درجه سانتیگراد دست یافتند. این COP 2.7 برابر بالاتر از بهترین نتیجه ای است که تاکنون برای HDTR های موجود به دست آمده است.
به گفته محققان، در زمینه تبرید با دمای اتاق و گرما، فناوری جدید HDTR آنها نه تنها از یخچال‌های جذبی و یخچال‌های جذبی تک اثر برتری دارد، بلکه با یخچال‌های جذبی دو اثره قابل مقایسه است. این نتایج نوید بزرگ این فناوری جدید HDTR را در کاربردهای تهویه مطبوع تجاری نشان می دهد.
در مقایسه با هلیوم، نیتروژن مبرد فراوان تر و مقرون به صرفه تری با سازگاری با محیط زیست است. بنابراین، محققان همچنین عملکرد سیستم را با استفاده از نیتروژن آزمایش کردند. نتایج COP بهتر از آنچه قبلاً توسط TIPC گزارش شده است. این مطالعه در Applied Physics Letters در 8 ژانویه منتشر شد و به طور خاص توسط Scilight گزارش شد.
محققان ادعا می‌کنند که سیستم جدید HDTR به دلیل استفاده کارآمد از انرژی حرارتی با دمای بالا، COP ذاتاً بالاتری نسبت به یخچال‌های جذبی دارد. تجزیه و تحلیل عددی آنها یک مقدار بالقوه COP 2 را برای سیستم HDTR پیشنهادی در دمای گرمایش بیش از 800 درجه سانتیگراد نشان می دهد.
محققان اظهار داشتند که تغییراتی در سیستم فعلی ایجاد خواهند کرد و دمای گرمایش را افزایش خواهند داد تا عملکرد سرمایش سیستم را بیشتر بهبود بخشند. پس از ایجاد این تغییر، آنها پیش‌بینی می‌کنند که در آینده‌ای قابل پیش‌بینی به یک COP فراتر از یخچال‌های جذبی دوگانه برسند.
