Yeni geliştirilen döngü ısı borusu 10 kW atık ısıyı taşıyor: Elektrik gerekmiyor

Yeni geliştirilen döngü ısı borusu 10 kW atık ısıyı taşıyor: Elektrik gerekmiyor

Japonya'daki Nagoya Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, elektriğe ihtiyaç duymadan 10 kW'a kadar ısı taşıyabilen bir döngü ısı borusu (LHP) geliştirdi. Bu ısı taşıma kapasitesi dünyadaki en büyüğüdür.

Grubun LHP'si, endüstriyel atık ısı geri kazanımı, güneş ısısı kullanımı, elektrikli araç (EV) termal yönetimi ve veri merkezi soğutması dahil olmak üzere çeşitli alanlarda enerji tasarrufuna ve karbon nötrlüğüne katkıda bulunmayı amaçlamaktadır. Bulgular International Journal of Heat and Mass Transfer'da ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Bu LHP, buharlaştırıcı yapısındaki iyileştirmeler nedeniyle önceki en büyük döngü ısı borusunu geride bırakmaktadır. Bu iyileştirmeler, Nagoya Üniversitesi tarafından geliştirilen önceki LHP'ye kıyasla boyutta %18 azalma, ısı taşıma kapasitesinde 1,6 kat artış ve ısı transfer verimliliğinde dört kat artışa yol açmıştır.

LHP'ler insanlı uzay uçuşlarında, elektrikli araçlarda, meteoroloji uydularında ve ev elektronik cihazlarında kullanılmıştır.

"Bu LHP, elektrik olmadan bu kadar büyük miktarda ısıyı taşımada benzersizdir ve dünyanın en büyük elektriksiz ısı iletimini gerçekleştirir," dedi projede yer alan kıdemli araştırmacı Profesör Hosei Nagano.

"Bu, daha önce geleneksel mekanik pompalar tarafından tüketilen elektriğe olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, elektrik olmadan neredeyse sürekli ısı iletimi sağlar."

Şirketlerin karbon ayak izlerinin giderek daha fazla farkına varması nedeniyle EV endüstrisi enerji açısından verimli soğutma yöntemlerine olan talebin arttığını görüyor. LHP'ler, elektrik gerektirmeyen soğutma sağlayarak EV'lerin genel verimliliğini artırmasına yardımcı olur ve elektrik gücüne olan ihtiyacı azaltır.

Projede yer alan lisansüstü öğrencisi Shawn Somers-Neal, "Elektrikli araçlar için, invertör sıcaklığının korunması optimum performans için çok önemlidir," diye açıkladı.

"İnvertörler için geleneksel soğutma yöntemleri enerji gerektirir, ancak bizim LHP'miz sıcaklığı elektrik olmadan korur. Bu, endüstride ihtiyaç duyulan yüksek ısı yüklerini idare edebilmenin yanı sıra verimlilikte bir artışa yol açar."

Bir LHP'de, uzun mesafelerde ısıyı verimli bir şekilde taşımak için bir çalışma sıvısı ve fitil adı verilen gözenekli bir malzeme kullanılır. Fitil, kılcal etki yoluyla çalışma sıvısını yüzeye çeker.

Buharlaştırıcıya ısı uygulandığında, fitilin yüzeyindeki sıvı ısıyı emer ve buhara dönüşür. Bu buhar, ısıyı serbest bıraktığı ve tekrar sıvıya dönüştüğü kondansatöre gider. Sıvı daha sonra telafi odasına geri döner ve burada tekrar fitil ile temas eder, bu da onu yüzeye geri çeker ve soğutma döngüsüne devam eder.

Grup, yüksek kaliteli gözenekli özelliklerini korurken LHP'nin fitil bölümünü daha ince, daha uzun ve daha geniş hale getirerek geliştirdi. Ayrıca, buharın buharlaştırıcıdan kaçmasına izin veren kanalları daraltarak ve yanlara ek kanallar ekleyerek ısı taşıma yeteneklerini iyileştirdiler, böylece toplam kanal sayısını artırdılar.

"Döngü ısı borusunun (LHP) benzersizliği fitilin şekli, kalitesi ve boyutu ve LHP'nin genel performansıdır. Genellikle, daha büyük fitiller yapıldığında kalite düşer, ancak bu fitilin kalitesi daha küçük fitillerin kalitesine benzerdir," diye açıklıyor Profesör Nagano.

"Fitil, kalınlığı azaltmaya yardımcı olan çekirdeklere sahiptir, bu da daha az basınç düşüşüne ve daha düşük çalışma sıcaklıklarına yol açar."

Yeni geliştirilen LHP, test sırasında mevcut LHP'lerin dört katından daha fazla bir ısı transfer verimliliği gösterdi. Tasarım o kadar etkiliydi ki, fitilin ürettiği kılcal kuvveti kullanarak atık ısıyı güç olmadan 2,5 metrelik bir mesafeye taşıdı. Bu, güçsüz ısı iletimi için bir rekor kırdı.

Somers-Neal, "Bu öncü LHP teknolojisinin, fabrika atık ısısı geri kazanımı, güneş ısısı kullanımı, elektrikli araç ısı yönetimi ve veri merkezi soğutması dahil olmak üzere birçok alanda enerji tasarrufu ve karbon nötrlüğünü devrim niteliğinde değiştirmesi bekleniyor" dedi.

"Fabrika atık ısısının etkili bir şekilde tasarrufu, sürdürülebilir enerji çözümlerine doğru önemli bir adım."

Kaynak: Tech Xplore