Samarali, energiya tejovchi, yashil va ko'chma sovutish usuli insonning tinimsiz izlanishlari yo'nalishidir.Yaqinda "Science" jurnalidagi onlayn maqolada Xitoy va Amerika olimlarining qo'shma tadqiqot guruhi tomonidan kashf etilgan yangi moslashuvchan sovutish strategiyasi - "burilishli issiqlik sovutgichi" haqida xabar berilgan.Tadqiqot guruhi tolalar ichidagi burilishni o'zgartirish sovutishga erishish mumkinligini aniqladi.Sovutgichning yuqori samaradorligi, kichik o'lchamlari va turli oddiy materiallarga qo'llanilishi tufayli ushbu texnologiya asosida ishlab chiqarilgan "burmali issiqlik sovutgichi" ham istiqbolli bo'ldi.
Bu yutuq professor Liu Zunfeng jamoasining dorivor kimyo biologiyasi davlat asosiy laboratoriyasi, farmatsevtika maktabi va Nankay universiteti Ta'lim vazirligining funktsional polimer asosiy laboratoriyasi va Rey X. Baugman jamoasining hamkorlikdagi tadqiqotlari natijasida yuzaga keldi. , Dallas filiali Texas shtati universiteti professori va Nankay universiteti dotsenti Yang Shixian.
Faqat haroratni pasaytiring va uni burang
Xalqaro sovutish tadqiqot instituti ma'lumotlariga ko'ra, hozirgi vaqtda dunyodagi konditsionerlar va muzlatgichlarning elektr energiyasi iste'moli global elektr energiyasining taxminan 20% ni tashkil qiladi.Hozirgi vaqtda havo siqish sovutgichining keng qo'llaniladigan printsipi, odatda, Carnot samaradorligi 60% dan kam bo'lib, an'anaviy sovutish jarayonlari tomonidan chiqarilgan gazlar global isishni kuchaytirmoqda.Odamlar tomonidan sovutgichga bo'lgan talab ortib borayotganligi sababli, sovutish samaradorligini yanada oshirish, xarajatlarni kamaytirish va sovutish uskunalari hajmini kamaytirish uchun yangi sovutish nazariyalari va echimlarini o'rganish dolzarb vazifaga aylandi.
Tabiiy kauchuk cho'zilganida issiqlik hosil qiladi, lekin tortib olingandan keyin harorat pasayadi.Ushbu hodisa 19-asrning boshlarida kashf etilgan "elastik termal sovutish" deb ataladi.Shu bilan birga, yaxshi sovutish effektiga erishish uchun kauchukni o'z uzunligidan 6-7 barobarga oldindan cho'zish va keyin orqaga tortish kerak.Bu shuni anglatadiki, sovutish katta hajmni talab qiladi.Bundan tashqari, "termal sovutish" ning joriy Carnot samaradorligi nisbatan past, odatda atigi 32%.
“Buralib sovutish” texnologiyasi orqali tadqiqotchilar tolali kauchuk elastomerni ikki marta cho‘zdilar (100% deformatsiya), so‘ng ikkala uchini mahkamladilar va Superheliks strukturasini hosil qilish uchun uni bir uchidan burab oldilar.Keyinchalik tez burilish sodir bo'ldi va kauchuk tolalarning harorati 15,5 daraja Selsiyga kamaydi.
Bu natija “elastik termal sovutish” texnologiyasidan foydalangan holda sovutish effektidan yuqori: 7 marta cho‘zilgan kauchuk qisqaradi va Selsiy bo‘yicha 12,2 darajagacha soviydi.Biroq, agar kauchuk buralib, kengaytirilsa va bir vaqtning o'zida qo'yib yuborilsa, "burilish termal sovutgich" 16,4 darajagacha sovishi mumkin.Liu Zunfengning ta'kidlashicha, xuddi shunday sovutish effekti ostida "burilish termal sovutish" ning kauchuk hajmi "elastik termal sovutish" kauchukining atigi uchdan ikki qismini tashkil etadi va uning Carnot samaradorligi 67% ga yetishi mumkin, bu havo printsipidan ancha ustundir. kompressorli sovutgich.
Baliq ovlash liniyasi va to'qimachilik liniyasi ham sovutilishi mumkin
Tadqiqotchilar kauchukni "burilishli issiqlik sovutgich" materiali sifatida yaxshilash uchun hali ko'p joy mavjudligini ta'kidladilar.Misol uchun, kauchuk yumshoq tuzilishga ega va sezilarli sovutishga erishish uchun ko'plab burmalarni talab qiladi.Uning issiqlik uzatish tezligi sekin, materialning takroriy ishlatilishi va chidamliligi kabi masalalarni e'tiborga olish kerak.Shu sababli, boshqa "burilishli sovutgich" materiallarini o'rganish tadqiqot guruhi uchun muhim yutuq yo'nalishi bo'ldi.
Qizig'i shundaki, biz "burilishli issiqlik bilan sovutish" sxemasi baliq ovlash va to'qimachilik liniyalariga ham tegishli ekanligini aniqladik.Ilgari odamlar bu oddiy materiallarni sovutish uchun ishlatish mumkinligini tushunishmagan, - dedi Liu Zunfeng.
Tadqiqotchilar dastlab bu qattiq polimer tolalarni burishdi va spiral struktura hosil qilishdi.Spiralni cho'zish haroratni oshirishi mumkin, lekin spiralni tortib olgandan keyin harorat pasayadi.
Tajriba shuni ko'rsatdiki, "burilishli issiqlik bilan sovutish" texnologiyasidan foydalangan holda, polietilen o'ralgan sim 5,1 daraja Selsiy bo'yicha haroratning pasayishiga olib kelishi mumkin, bunda material to'g'ridan-to'g'ri cho'ziladi va deyarli harorat o'zgarishi kuzatilmaydi.Ushbu turdagi polietilen tolaning "burilishli issiqlik bilan sovutish" printsipi shundan iboratki, cho'zilgan qisqarish jarayonida spiralning ichki burilishi kamayadi, bu esa energiyaning o'zgarishiga olib keladi.Liu Zunfengning ta'kidlashicha, bu nisbatan qattiq materiallar kauchuk tolalarga qaraganda ancha bardoshli va sovutish tezligi juda qisqa cho'zilgan bo'lsa ham kauchukdan oshib ketadi.
Tadqiqotchilar, shuningdek, yuqori quvvatli va tezroq issiqlik o'tkazuvchanligiga ega nikel titan shaklidagi xotira qotishmalariga "burilishli issiqlik bilan sovutish" texnologiyasini qo'llash sovutishning yaxshi ishlashiga olib kelishini va katta sovutish effektiga erishish uchun faqat pastroq burilish kerakligini aniqladilar.
Misol uchun, to'rtta nikel titanium qotishma simlarini bir-biriga burish orqali, buralishdan keyin maksimal haroratning pasayishi 20,8 darajaga yetishi mumkin va umumiy o'rtacha haroratning pasayishi ham 18,2 darajaga yetishi mumkin.Bu "termal sovutish" texnologiyasidan foydalangan holda erishilgan 17,0 daraja sovutishdan biroz yuqoriroqdir.Sovutgichning bitta aylanishi atigi 30 soniya davom etadi, - dedi Liu Zunfeng.
Kelajakda muzlatgichlarda yangi texnologiyadan foydalanish mumkin
Tadqiqotchilar "burilishli issiqlik sovutish" texnologiyasiga asoslanib, oqayotgan suvni sovutadigan muzlatgich modelini yaratdilar.Ular sovutish materiallari sifatida uchta nikel titanium qotishma simlaridan foydalanganlar, ular har santimetrda 0,87 aylanish tezligini 7,7 daraja sovutishga erishgan.
Bu kashfiyotning imkoniyatlari va qiyinchiliklari bilan "burmalangan issiqlik sovutgichlari" ni tijoratlashtirishgacha hali ko'p yo'l bosib o'tishi kerak ", dedi Rey Bowman.Liu Zunfeng, ushbu tadqiqotda kashf etilgan yangi sovutish texnologiyasi sovutish sohasida yangi sektorni kengaytirdi, deb hisoblaydi.Bu sovutish sohasida energiya sarfini kamaytirishning yangi usulini taqdim etadi.
"Burama issiqlik sovutgichi" ning yana bir alohida hodisasi shundaki, tolaning turli qismlari turli xil haroratlarni namoyon qiladi, bu tolaning uzunligi yo'nalishi bo'yicha tolani burish natijasida hosil bo'lgan spiralning davriy taqsimlanishidan kelib chiqadi.Tadqiqotchilar nikel titanium qotishma simining sirtini "burilishli sovutish" rangini o'zgartiruvchi tola hosil qilish uchun termoxromizm qoplamasi bilan qopladilar.Burish va ajralish jarayonida tola teskari rang o'zgarishlariga uchraydi.U tolaning burilishini masofadan optik o'lchash uchun yangi turdagi sensor element sifatida ishlatilishi mumkin.Misol uchun, yalang'och ko'z bilan rang o'zgarishini kuzatish orqali, materialning masofada qancha inqilob qilganini bilish mumkin, bu juda oddiy sensordir."Liu Zunfeng" burilishli issiqlik sovutish "tamoyiliga asoslanib, ba'zi tolalar aqlli rangni o'zgartiruvchi matolar uchun ham ishlatilishi mumkinligini aytdi.
Yuborilgan vaqt: 2023 yil 13 iyul