Ученые создали инновационную установку, которая имеет показатели эффективности в 2 раза выше, чем у обычного холодильника. При этом, устройство не требует хладагента.
Принцип работы установки основан на передаче тепла посредством использования металлических «мышц». Искусственная мышечная ткань создана из титана-никеля. Стоит отметить, что «мышцы» имеют память формы.
В процессе расширения эти мышечные нити поглощают тепловую энергию, а когда возвращаются в начальное состояние – отдают энергию. Создатели технологии отмечают перепад температурных показателей в данном процессе на 20 градусов Цельсия.
Группа ученых отмечает, что, находящиеся в напряжении нити из нитинола, при разгрузке в условиях комнатной температуры становятся холоднее на 20 градусов.
Такие показатели являются минимальными, ведь получены от прототипа в лабораторных условиях. По словам изобретателей новой технологии, их разработка способна на большее. Данная система способна не только эффективно охлаждать, но и нагревать. Эффективность устройства в 2-3 раза превосходит показатели обычных нагревательных или охлаждающих приборов. Следует отметить, что данная технология является полностью экологичной и безопасной для окружающей среды.
Устройство имеет вид цилиндра, который непрерывно вращается. На стенки цилиндра намотаны нити из нитинола. Во время ускоренного вращения нити с одной стороны установки растягиваются и поглощают тепловую энергию из воздуха. Когда они перемещаются на другую сторону, то происходит сжатие и нитиноловые жгуты отдают тепловую энергию вовне.
Для полноценного функционирования следует оснастить установку специальными коробами, в которых будут установлены вентиляторы. Лопасти будут прогонять воздух в системе, тем самым создавая гибридный источник обогрева и охлаждения.
В рамках программы «Ferroic Cooling», инвестируемой компанией DFG, проводилось исследование данной технологи на протяжении нескольких лет. В результате такой серьезной научной работы удалось определить конкретное число нитей нитинола, скорость вращения установки и уровень нагрузки на нитиноловые жгуты, при которых эффективность работы устройства будет максимальной.
С увеличением площади вращающегося цилиндра ускоряется процесс передачи тепла. Нитиноловые нити стали собирать в пучки для скорого охлаждения. В процессе тестирования технологии была использована телевизионная камера. Она позволила провести точный анализ этапов повышения и снижения температуры.
Основным секретом успешной работы устройства является максимально точный расчет параметров. Показатели мощности установки в 30 раз больше, чем требуют нитиноловые нити для сжатия или расширения.
Изучение параметров системы позволило разработчикам настраивать ее работу в мельчайших подробностях под конкретные нужды. Дополнением установки стало специальное ПО, разработанное именно под нее. Теперь настройка параметров нагрева и охлаждения производится через компьютер. По окончанию этапа разработки и моделирования программного обеспечения, система может быть запущена в продажу.
Изобретатели отмечают, что новое устройство в 2 раза превосходит по эффективности тепловой насос и в 3 раза – холодильник. Система не требует включения в состав токсичных веществ, в ней нет теплообменников и труб, ведь охлаждение воздуха происходит напрямую. В качестве основного материала нитинол был выбран не случайно. Этот сплав имеет высокую усталостную устойчивость. Это позволяет гарантировать полноценное функционирование системы на протяжении многих лет.