GE a anunțat eliberarea frigiderelor pe baza efectului magnetocaloric și a arătat o instalație experimentală. Nu există refrigeranți lichefiați, nici compresoare. Nu există chiar și convertoare termoelectrice (elementele Peltier), atât de populare în răcitoarele de automobile, echipamentele de călătorie și sistemele exotice de răcire pe computer.
Designul frigiderului magnetic este destul de simplu. Orice obiect (o sticlă de apă, un radiator de cip, aer în cameră) este răcit, dând căldură plăcilor metalice. Ele intră în contact cu lichidul de răcire, în structura internă a căruia apar sub acțiunea câmpului magnetic, apar modificări ciclice reversibile.
Pentru studiile de laborator, lista de substanțe potrivite pentru rolul agentului de răcire într-un frigider magnetic este estimată în zeci. Acesta include fero-, antiferro- și ferimagnetice, dar efectul magnetocaloric practic semnificativ este cel mai pronunțat în unele paramagnete.
În funcție de problema tehnică specifică, purtătorul de căldură principal poate fi un material paramagnetic într-o stare agregată diferită. De obicei este mai convenabil să se utilizeze oxid nitric sau aluminiu.
Moleculele paramagnetelor sunt polare, adică au un moment magnetic. În starea obișnuită, ele sunt orientate aleatoriu datorită mișcării termice. Într-un câmp magnetic extern, acestea au tendința să se așeze în direcția liniilor magnetice. Din această cauză, structura internă a paramagneților devine temporar mai ordonată. Există o scădere reversibilă a entropiei, ceea ce duce la scăderea temperaturii.
Unitate frigorifică experimentală bazată pe efectul magnetoelectric (foto: General Electric).
În experimente, efectul este bine observat în condiții adiabatice, adică în prezența unui înveliș termoizolant în jurul substanței paramagnetice. Dacă este îndepărtat, schimbul cu mediul va duce la o egalizare a temperaturii. Fiind expuși acțiunii unui câmp magnetic alternativ, paramagneții mai întâi acumulează căldură (scăzând temperatura aerului și mai multe corpuri încălzite în jurul lor) și apoi îl dau radiatorului în următorul ciclu. În plus, ca în orice unitate de răcire, căldura este transportată în mediul extern.
Conform estimărilor GE, echipamentul de refrigerare magnetocaloric va înlocui compresorul în următorii zece ani.
Ideea de a crea unități de refrigerare magnetice a fost propusă cu mult timp în urmă. Profesorul Emil Gabriel Warburg de la Universitatea din Freiburg (Germania) a descris efecte termice în paramagnete încă din 1881. De mult timp, lucrarea nu a găsit aplicație, deoarece instalațiile create s-au deosebit în productivitate scăzută.
Un secol mai târziu, în anii 1980, cercetătorii de la Laboratorul Național din Los Alamos (SUA) au reușit să obțină un efect magnetocaloric semnificativ semnificativ cu ajutorul unui magnet scump cu o înfășurare superconductoare.
Astfel de sisteme au fost fezabile din punct de vedere economic numai recent - datorită utilizării de noi materiale și abordări pentru implementarea procesului de schimb de căldură. În loc să creeze un câmp magnetic alternativ cu ajutorul bobinelor, GE propune utilizarea rotației magneților permanenți de neodim.
Această metodă reduce costul energiei electrice și vă permite să creați frigidere magnetice eficiente din punct de vedere al costurilor. Conform calculelor preliminare, eficiența lor energetică depășește cu 20% sistemele tradiționale de răcire. Setarea experimentală este departe de indicatorii modelelor viitoare de producție, dar deja transformă ușor apa în gheață.
Energia termică este preluată din apele subterane. Pentru a utiliza un astfel de frigider este necesar să umpleți o mulțime de puțuri arteziene și să ajungeți la acvifer. Dacă capacitatea termică a acviferului este insuficientă, va îngheța și frigiderul nu va funcționa.
Pentru a pompa 3 kW de căldură din apa subterană în casă, este necesar să cheltuiți
1 kw de energie mecanică (poate fi obținută de un motor electric).
Există sisteme în care căldura este preluată direct de la sol, dar ele sunt mult mai scumpe - trebuie să îngropați o mulțime de tevi de schimb de căldură adânc subteran într-o zonă extinsă
căldură 3kW nu se obține de la 1 kW de energie electrică, aceasta este utilizată doar două surse de putere, puterea totală care este cel mai puțin (și mai mult), la peste 3 kW, și din puterea totală și necesitatea de a lua în considerare eficiența, nu numai de la 1 kW de energie electrică, energia încă în cazul în care este luat ceva și transferate de la un stat la altul, nu apare din nimic, astfel încât eficiența nu poate fi mai mare de 100%, și asta e ceea ce numesc eficiență, și care poate fi mai mare de 100% - nici o eficiență în sensul clasic al coeficientului , este vorba doar de un raport al raportului dintre en primit ergii la energia electrică uzat, care, pentru un motiv sau altul se numește eficiență (COP sau în limba engleză), care, IMHO, nu este corect.
Eficiența pompelor de căldură este caracterizată de dimensiunea coeficientului de transformare a energiei fără dimensiuni Kpr.
La oameni, în viața de zi cu zi a KTR, eficiența se numește :)
Trimiteți-le prietenilor: