211service.com
Ekologiški šaldytuvai
Šiuolaikiniai aušintuvai ir šaldytuvai gali nedaryti skylių ozono sluoksnyje, kaip jų analogai iki 1994 m., tačiau jie vis tiek naudoja šiltnamio efektą sukeliančias dujas, kurios šildo planetą. Jų kompresoriai taip pat sunaudoja daug energijos: 2005 m. oro kondicionieriai ir šaldytuvai sunaudojo apie 340 milijardų kilovatvalandžių – beveik 30 procentų visos JAV namuose sunaudojamos energijos.
Šaunus įrankis: Šioje preliminarioje energiją taupančio magnetinio šaldytuvo versijoje pavaizduotas žiedo formos 1,2 teslos magnetas. Magnetas gali apimti judantį cilindrą, kuriame yra medžiagų, kurios įkaista veikiant magnetiniam laukui ir atvėsta, kai laukas pašalinamas. Vėsdama medžiaga sugeria šilumą iš aplinkos.
Risoe nacionalinės laboratorijos, esančios Roskilde, Danijoje, mokslininkai dabar vienu žingsniu priartėjo prie magnetinio aušinimo sistemos, kuri žada energiją taupančius, aplinką tausojančius ir visiškai tylius šaldytuvus, kūrimo. Įprastuose šaldytuvuose temperatūra svyruoja nuo –20 iki 20 ºC. Pasiekti šią 40 ºC temperatūros intervalą yra vienas iš svarbiausių iššūkių, susijusių su magnetiniu šaldymu. Danų mokslininkai sukūrė šaldytuvą, kurio temperatūrą galima keisti beveik 9 ºC.
Tai svarbus žingsnis siekiant praktinių 40 ºC temperatūros intervalų, sako Nini Pryds , vyresnysis Risoe mokslininkas, vadovaujantis darbui. Tyrimų grupė dabar dirba su Danfoss , vienas didžiausių kompresorių gamintojų pasaulyje, sukurti komercinį prototipą; Bendrovė teigia, kad ji turėtų būti parengta iki 2010 m.
Magnetinio aušinimo technologija išnaudoja medžiagas, kurios įkaista, kai veikia magnetinį lauką, ir atvėsta, kai magnetinis laukas pašalinamas. Medžiagai vėsstant ji ištraukia šilumą iš aplinkos. Kuo didesnis skirtumas tarp karščiausios ir šalčiausios temperatūrų, pasiekiamų veikiant magnetiniam laukui, tuo medžiaga geriau vėsta.
Magnetiniai aušintuvai jau daugelį metų buvo naudojami laboratorijose kriogeninei temperatūrai, dešimčių laipsnių žemiau nulio. 1995 m. Ames laboratorija Ajovoje pademonstravo pirmąjį magnetinį šaldytuvą, kuris atvėsindavo turinį kambario temperatūros aplinkoje. Įmonė naudojo metalinį gadolinį.
Nuo tada mokslininkai rado daug kitų medžiagų, veikiančių kambario temperatūroje. Problema ta, kad visų šių medžiagų temperatūros svyravimai yra tik keli laipsniai. Jei naudojate superlaidų magnetą, lengva pasiekti didelį temperatūros pokytį, sako Pryds. Tačiau superlaidūs magnetai yra dideli ir juos reikia aušinti, todėl jie nepraktiški naudoti kasdieniuose prietaisuose, pavyzdžiui, buitiniuose šaldytuvuose ir oro kondicionieriuose. Pasak jo, šioms programoms vienintelis būdas yra nuolatinis magnetas. Idealiu atveju tai turėtų būti mažas, pigus magnetas, kurio laukas mažesnis nei viena tesla.
Norint pasiekti didelius temperatūros intervalus naudojant nuolatinį magnetą, reikia protingos inžinerijos. Paprastai tai reiškia, kad reikia naudoti aušinimo skysčius, tokius kaip vanduo. Medžiaga, aplink kurią cirkuliuoja vanduo, pakaitomis dedama į magnetinį lauką ir iš jo. Kai jis yra lauke, jis įkaista. Cirkuliuojantis vanduo paima šilumą iš medžiagos ir perduoda ją į šilumos kriauklę. Tada magnetinis laukas pašalinamas, o medžiaga, kurią jau vėsino vanduo, dar labiau atšąla. Vėsdamas jis sugeria šilumą iš vandens, todėl jis pakankamai šaltas, kad jį būtų galima naudoti kaip šaldytuvą. Šis karšto-šalto ciklas kartojamas nuolat.
Į praktišką magnetinį šaldytuvą sunku sudėti skirtingas dalis – medžiagas, magnetus, aušinimo skystį. Tyrėjai turi sukurti sistemą, kuri pasiektų bent 40 ºC temperatūros pokyčius ir pakankamai aušinimo galios – šiuo metu šaldytuvų galia siekia net 150 vatų – naudojant nuolatinį magnetą, kurio magnetinis laukas mažesnis nei viena tesla. Tam reikia subtilios sistemos parametrų pusiausvyros. Pavyzdžiui, tyrėjams plečiant temperatūros intervalą, gali sumažėti aušinimo galia arba sistemai gali prireikti daugiau energijos. Tai inžinerinis košmaras, sako Ames Laboratory tyrėjas Karlas Gšneidneris , magnetinio aušinimo pradininkas.
Bet atlygio bus daug. Magnetiniai šaldytuvai bus daug efektyvesni nei įprasti šaldytuvai, nes jiems energijos reikia tik vandens cirkuliacijai. Pryds sako, kad magnetinių šaldytuvų energijos sąnaudos [turėtų] būti net 60 procentų mažesnės nei tradicinio šaldymo. Be to, skirtingai nei įprastuose šaldytuvuose, magnetinėms sistemoms nereikia šaltnešių, tokių kaip hidrofluorangliavandeniliai, kurie yra stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos.
Prydsas įsitikinęs, kad jo grupės darbas padės sukurti komercinius magnetinius šaldytuvus. Kaip ir kitos tyrimų grupės, Risoe grupė naudoja vandens aušinimo dizainą. Tačiau nors dauguma tyrimų grupių naudoja gadolinio miltelius, danų mokslininkai naudoja plokšteles, pagamintas iš keraminės medžiagos, kurioje yra lantano, stroncio, kalcio ir mangano. Pryds sako, kad keramika yra chemiškai stabili; jie nerūdija koroduojančiuose skysčiuose, tokiuose kaip vanduo. Keramines plokštes taip pat turėtų būti lengviau gaminti dideliu mastu. Jis sako, kad keraminės medžiagos ir tyrėjų galutinio šaldytuvo dizaino derinys, kuris dar nėra viešas, gali lemti praktinę sėkmę.
Vis dėlto mokslininkai susiduria su sunkiais konkurentais. „Ames Laboratory“ mokslininkai, dirbdami su Milvokyje įsikūrusia Amerikos aeronautikos korporacija, sukūrė sistemas su 25 ºC temperatūros intervalais ir 95 vatų aušinimo galia, naudodami 1,5 teslos magnetus. Andrew Rowe ir jo kolegos iš Viktorijos universiteto Kanadoje sukūrė 15 vatų aušinimo sistemas su 30 ºC temperatūros intervalais. Tuo tarpu „Chubu Electric Power“ ir „Toshiba“ (Japonija) tyrėjai sumažino iki maždaug 0,8 teslos, kad gautų 10 ºC diapazoną.
Gschneidner sako, kad reikalai gerėja, o po 5–10 metų magnetiniai šaldytuvai turėtų pasirodyti rinkoje. Daugelis tyrimų grupių dabar dirba su magnetiniais šaldytuvais, gamina geresnes medžiagas ir kuria geresnius sistemų dizainus. Be to, priduria Rowe, nuolatiniai magnetai tampa mažesni ir pigesni. Pagrindiniai principai buvo parodyti ir pademonstruoti, sako jis. Magnetinio šaldymo darbai. Dabar mums reikia rimto mąstymo [ir] gero dizaino, ir tikimės, kad šie dalykai susijungs.