Голландські вчені побудували термоакустичний тепловий насос

У центр вивчення енергії у Нідерландах (ECN) розробили та побудували тепловий насос, який використовує особливу технологію для передачі тепла: звукові хвилі.

Новий термоакустичний тепловий насос на даний момент тестується в ECN. Через декілька років голландська промисловість зможе істотно економити енергію, використовуючи цей тип теплового насосу. Голландська промисловість, на яку припадає п'ята частина енергоспоживання Нідерландів, щороку випускає сотні петаджолів залишкового тепла в димоходи. Тому використання цієї енергії на виробництві або деінде дозволить значно скоротити витрати енергії.

Проте звичайні теплообмінники не завжди підходять для цього. Існуючі технології теплових насосів не підходять для високих температур, задіяних у промисловості.

Основними складовими термоакустичного пристрою є теплообмінники, резонатор і пучок труб (у пристроїв, що використовують стоячі хвилі) або регенератор (якщо використовуються біжучі хвилі). В залежності від типу машини акустична система  може використовуватися також для генерації звукових хвиль.

Розглянемо трубку, яка закрита з обох кінців. В тому випадку, коли дві хвилі, що поширюються назустріч одна одній, мають однакові частоти, між ними виникає інтерференція. Вона призводить до резонансу, що утворює стоячу хвилю. Резонанс виникає лише на певних так званих резонансних частотах, які визначаються, в основному, довжиною резонатора.

Регенератор складається з маленьких паралельних каналів. Якщо його розташувати в певному місці в резонаторі, в якому збуджена стояча хвиля, вздовж трубок виникає різниця температур. Розміщення теплообмінників по краях трубок призводить до переносу теплоти. Можливий також і зворотний процес: утворюючи різницю температур вздовж регенератора, можна визвати звукову хвилю. Перший принцип полягає в основі простого теплового насосу, а другий – приводу.

Процес дуже нагадує цикл Стірлінга. Але на відміну від машини Стірлінга в тепловому насосі немає рухомих частин. В термоакустичному двигуні звукова хвиля контролює стиснення, зміщення та розширення робочої речовини, якою є гелій. Внаслідок цього робоча речовина виконує цикл, що підсилює звукову хвилю. 

В термоакустичному тепловому насосі, що розробили в Центрі енергетичних досліджень Нідерландів (ECN), для живлення двигуна використовуються промислові теплові відходи. Технологія ECN дозволяє працювати в широкому діапазоні температур: від -50 до +250 °С. Як вважають розробники теплового насосу, прототип якого потужністю 10кВт зараз проходить випробування, потужність машини може бути збільшена до принаймні 1МВт для промислового використання.

Якщо Ви помітили орфографічну помилку, виділіть її мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Новини по темі:

comments powered by Disqus
Система Orphus
Щотижнева
e-mail розсилка