發(fā)布

彈熱制冷

關(guān)注

創(chuàng)建者：匿名創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04

彈熱制冷的實(shí)例教程

圖4 彈熱制冷冰箱中鎳鈦絲組的溫度響應(yīng) 彈熱制冷冰箱的性能 彈熱制冷冰箱的最優(yōu)運(yùn)行頻率為0.152 Hz，加載和卸載時(shí)間為0.8 s，鎳鈦絲和熱源、熱匯的接觸換熱時(shí)間為2.5 s（圖5A）。在最優(yōu)運(yùn)行頻率條件下，彈熱制冷冰箱在運(yùn)行了170個(gè)周期后，實(shí)現(xiàn)了9.2℃的制冷溫差（圖5B）。在熱匯的散熱風(fēng)機(jī)開啟時(shí)，彈熱制冷冰箱在運(yùn)行1500 s之后，實(shí)現(xiàn)了5.8℃的制冷溫差（圖5C）。此時(shí)，通過(guò)熱平衡法測(cè)得彈熱制冷冰箱在零制冷溫差條件下的最大制冷功率為3.1 W（圖5D）。圖5 彈熱制冷冰箱性能總結(jié)與展望使用具有零碳排放特性的固態(tài)制冷劑替代氟代烴制冷劑是近年來(lái)制冷領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文立足于提升彈熱制冷機(jī)的緊湊性，通過(guò)單臺(tái)電機(jī)傾斜布置的新結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了緊湊型彈熱制冷冰箱，實(shí)現(xiàn)了將單位體積的制冷功率在現(xiàn)有水平的基礎(chǔ)上提升20%的目標(biāo)。在使用鎳鈦絲作為固態(tài)制冷劑的基礎(chǔ)上，正在研發(fā)使用鎳鈦片的第二代彈熱制冷冰箱，預(yù)期可將制冷量和制冷功率密度提升六倍以上，有望在環(huán)保、高效、低振動(dòng)的小型制冷裝置中得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“碳中和”的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，助力《基加利修正案》削減高溫室效應(yīng)制冷劑計(jì)劃的順利實(shí)施。

展開

高性能多模彈熱制冷系統(tǒng)

多模彈熱制冷機(jī)的工作原理圖、核心部件及實(shí)物圖。為了在單級(jí)原型中捕捉主動(dòng)再生循環(huán)和大利用率操作的最佳性能，研究人員開發(fā)了一種多模式彈性冷卻系統(tǒng)，利用主動(dòng)回熱模式的大溫跨度（圖1A）和單級(jí)循環(huán)模式的高效冷卻（圖1B）。彈性材料的理想幾何形狀不僅在循環(huán)壓縮下表現(xiàn)出強(qiáng)大的機(jī)械完整性，還有利于材料與傳熱流體（蒸餾水）之間的熱交換。在設(shè)計(jì)彈熱材料的場(chǎng)驅(qū)動(dòng)和循環(huán)壽命時(shí)，需要考慮與彈熱材料相變相關(guān)的偏應(yīng)力狀態(tài)。彈熱材料在壓縮模式下可承受大于1000萬(wàn)次循環(huán)，即每天12小時(shí)和每年180天的使用模式下，0.1 Hz運(yùn)行和1000萬(wàn)次循環(huán)相當(dāng)于12.8年，超出了商用電器的標(biāo)準(zhǔn)使用壽命。圖2. 多模彈性高熱量制冷系統(tǒng)的性能。相比僅運(yùn)行單級(jí)循環(huán)8 K的制冷溫差和僅運(yùn)行主動(dòng)回熱循環(huán)不足30 W的制冷量取得了顯著的提升。研究表明，利用因子決定了管束工質(zhì)中彈熱效應(yīng)兩種釋放途徑的比例，其中一部分彈熱效應(yīng)可被傳熱流體帶走用于制冷，而另一部分彈熱效應(yīng)需要留在管束工質(zhì)內(nèi)部，用于維持工質(zhì)在傳熱流體流動(dòng)方向的溫度梯度，而最佳利用因子反映了兩者之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。主動(dòng)回熱循環(huán)需要更多的彈熱效應(yīng)維持溫度梯度，最佳利用因子在0.6左右；單級(jí)循環(huán)可將大部分彈熱效應(yīng)用于制冷，最佳利用因子大于6。多模式彈熱制冷機(jī)可顯著拓展最佳利用因子的范圍，使其可在大范圍工況變化時(shí)保持高效率。在此基礎(chǔ)上，可以通過(guò)調(diào)節(jié)管狀彈熱工質(zhì)內(nèi)插組件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，優(yōu)化管狀彈熱工質(zhì)內(nèi)固、液相的熱容比，有望實(shí)現(xiàn)40 K以上的制冷溫差和500 W的制冷量。圖3. 已報(bào)道的彈熱、磁熱和電熱冷卻原型的比較及其性能。多模彈性制冷概念也可以擴(kuò)展到級(jí)聯(lián)多個(gè)NiTi管束，從而實(shí)現(xiàn)模式的變化。

展開

【當(dāng)期目錄】《材料工程》2021年3期目錄（形狀記憶合金專欄）

形狀記憶合金專欄（點(diǎn)擊題目查看原文） NiTi基形狀記憶合金彈熱效應(yīng)及其應(yīng)用研究進(jìn)展朱雪潔, 鐘詩(shī)江, 楊曉霞, 張學(xué)習(xí), 錢明芳, 耿林 2021, 49 (3): 1-13. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000780 摘要： NiTi合金作為性能最優(yōu)異的形狀記憶合金之一，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、建筑、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。近年來(lái)，NiTi基合金極佳的力學(xué)性能、巨大的彈熱效應(yīng)和良好的機(jī)械加工性使其在彈熱制冷領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)NiTi二元合金超彈性應(yīng)力滯后大，超彈性和彈熱效應(yīng)循環(huán)穩(wěn)定性差，達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用所需的長(zhǎng)期服役要求。本文介紹了NiTi基合金的彈熱效應(yīng)研究進(jìn)展，從摻雜合金元素、熱機(jī)械處理、改變制備方法等角度綜述了近幾年NiTi基合金彈熱效應(yīng)改進(jìn)優(yōu)化的研究進(jìn)展，同時(shí)本文也簡(jiǎn)要介紹了已經(jīng)開發(fā)的基于NiTi基合金的彈熱裝置或原型機(jī)。但是目前NiTi基合金彈熱材料的研究和原型機(jī)的開發(fā)仍處于實(shí)驗(yàn)階段，實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化應(yīng)用需要進(jìn)一步深入研究和優(yōu)化，未來(lái)前者研究重點(diǎn)將集中在材料小型化、合金化或特殊處理及改變循環(huán)方式等方面，后者也將從提高熱量傳輸效率、加強(qiáng)熱量交換、減小摩擦等損耗、改進(jìn)機(jī)械負(fù)載和循環(huán)模式等方面不斷優(yōu)化和完善。

展開

【當(dāng)期目錄】《材料工程》2021年3期目錄（形狀記憶合金專欄））

展開

彈熱制冷的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索

彈熱制冷熱彈效應(yīng)熱彈耦合分析制冷工業(yè)制冷汽車制冷熱仿真熱工程空調(diào)的制熱和制冷 floefd熱仿真分析）-熱電制冷器 floefd熱仿真分析之模型簡(jiǎn)化（五）-熱電制冷器熱彈熱彈流熱彈耦合

彈熱制冷的最新內(nèi)容

高性能多模彈熱制冷系統(tǒng)

其中彈熱制冷是利用形狀記憶合金在單軸應(yīng)力作用下發(fā)生可逆相變，并利用該相變潛熱制冷的新型固態(tài)制冷技術(shù)。與傳統(tǒng)蒸氣壓縮制冷相比，彈熱制冷具有零溫室氣體排放、高體積能量密度、易于回收利用等突出優(yōu)勢(shì)。

彈熱制冷冰箱：零碳排放制冷新技術(shù)

圖2 彈熱制冷機(jī)的緊湊性研究進(jìn)展 彈熱制冷冰箱的原理現(xiàn)有彈熱制冷機(jī)往往需要多臺(tái)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源來(lái)分別驅(qū)動(dòng)鎳鈦合金相變和控制鎳鈦合金換熱，驅(qū)動(dòng)源往往占用了過(guò)大的體積，是制約彈熱制冷機(jī)緊湊性提升的主要因素。