Tradycyjne metody chłodzenia odchodzą do lamusa

Tradycyjne metody chłodzenia odchodzą do lamusa

Zwierzęta stały się mistrzami chłodzenia poprzez odparowywanie wody. Wykorzystują one fakt, że podczas parowania woda pobiera z otoczenia ciepło zamieniając je na energię wewnętrzną pary. Woda zmieniając się w gaz usuwa w ten sposób pokaźną ilość ciepła z organizmu przez co  zmniejsza jego temperaturę. Im lepsza jest cyrkulacja powietrza wokół miejsca parowania, tym szybciej jest usuwana para a wraz z nią ciepło. Z tego powodu wentylatory przynoszą nam ulgę w upalne dni. Wiemy jednak, że opisywane tu proste metody chłodzenia mają swoje ograniczenia, których nie pokonamy używając nawet najbardziej efektywnego wentylatora.

W zaawansowanych urządzenia chłodniczych para krąży między komorą chłodniczą a otoczeniem. Gdy jest na zewnątrz – para jest sprężana i wpompowywana do komory, która ma być oziębiona. Tam pozwala się parze rozprężyć i pobrać podczas tego procesu ciepło. Po wypompowaniu jej z komory, jest ona ponownie sprężana. Wtedy wzrasta jej temperatura, ale kontakt z otoczeniem hamuje ten proces, gdyż otoczenie odbiera z niej większość ciepła. Para jest więc gotowa do ponownego wprowadzenia do komory chłodniczej a cykl się powtarza. Niestety wadą tej metody jest duża wielkość urządzeń.

Idealne urządzenie chłodzące powinno być efektywne, nieskomplikowane i być dowolnie małe. Okazuje się, że coś takiego znane od dawna. Chodzi o efekt elektrokaloryczny. Po przyłożeniu pola elektrycznego do dielektryka, oziębia się on z jednej strony a ogrzewa z drugiej.  Zjawisko to było do tej pory niewykorzystywane w praktyce, gdyż efekt chłodzący jest w nim niezwykle mały. Aby zwiększyć efektywność, przyśpiesza się przepływ ciepła z jednej ścianki do drugiej (na której znajduje się radiator). Można to zrobić np pompując ciecz chłodzącą z jednej strony na drugą. Mimo tych wysiłków najwyższa osiągnięta do tej pory możliwa moc chłodzenia to 0.018 Wata/gram.  Jest ona o rzędy wielkości mniejsza od wartości teoretycznych dla danego materiału.

Zespołowi kierowanemu przez prof. Qibing Pei z Uniwersytetu Kalifornijskiego, udało się skonstruować urządzenie o mocy 2.8 Wata/gram, a więc setki razy więcej niż uzyskano do tej pory. W urządzeniu ścianka chłodząca jest łączona i rozłączana ze ścianką radiatora za po mocą polimerowej folii, sterowanej elektrostatycznie. Dzięki temu uzyskano nie tylko rewelacyjną efektywność, ale także niskie zużycie energii.

Niezwykle wygodne i skalowalne metody chłodzenia znajdą z pewnością zastosowanie w medycynie lub być może w konstrukcji czegoś w rodzaju osobistej klimatyzacji zaszytej w odzieży.

Odpowiedz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *