Теплоаккумулятор для автомобиля: Почему машины не запасают свое же тепло для облегчения холодного пуска двигателя?

Содержание

Почему машины не запасают свое же тепло для облегчения холодного пуска двигателя?

Главная
Статьи
Почему машины не запасают свое же тепло для облегчения холодного пуска двигателя?

Автор: Евгений Балабас

В процессе работы двигателя внутреннего сгорания колоссальное количество тепла впустую уходит в атмосферу. Собрать его, накопить и использовать впоследствии – такая идея была популярна одно время у автомобильных инженеров. Как это работало и что из этого вышло?

Тепло – про запас!

Пришли холода, а с ним автомобилистов вновь стали посещать типично-сезонные мысли о разнообразных конструкциях предпускового подогрева двигателя, дабы повысить собственный комфорт, увеличить ресурс двигателя и не жечь впустую горючее. Собственно, множество моделей таких систем от самых разных производителей легко разделить на две основные группы – это автономные подогреватели, основанные на сжигании топлива, и стационарные подогреватели, работающие от электросети 220 вольт. Бесконечно всплывающая на автофорумах год от года мечта многих энтузиастов, не очень подкованных технически, греть машину энергией своего же аккумулятора, едва ли когда-то будет реализована. Во всяком случае, в сегменте традиционных бензиновых и дизельных двигателей – точно. А вот согреть наутро двигатель его же теплом, запасенным с вечера, – это, как ни странно, вполне работоспособная идея!

В 80-90-е годы ХХ века автомобильным инженерам многих стран пришла в голову лежащая, в общем-то, на поверхности, мысль. Двигатель внутреннего сгорания, даже с самым высоким КПД, выделяет избыточно много бесполезного тепла, которое без толку рассеивается в атмосферу через радиатор. Почему бы в таком случае не запасать часть этой тепловой энергии в неком хранилище и не пускать ее на предварительный обогрев мотора перед следующим запуском в морозные периоды? Да и не в морозные, в общем-то, тоже – быстрее выходящий на рабочий температурный режим мотор тратит меньше топлива и более экологичен! В итоге некоторое количество конструкций автомобильных устройств, работающих по принципу накопления тепла, было разработано и даже выпускалось, как коммерческие изделия.

Как это устроено…

Концепция таких систем была приблизительно одинакова у разных разработчиков и за рубежом, и в СССР. Если сильно упростить, то ее схема выглядела так: под капотом (или в багажнике!) предлагалось установить баллон-теплоаккумулятор – емкость со стенками как у термоса. Через два дополнительных патрубка-тройника теплоаккумулятор входным и выходным шлангами врезался в штатную систему охлаждения двигателя через электрический клапан и небольшой электрический насос. Разумеется, объем антифриза в системе охлаждения увеличивался на объем баллона и соединительных шлангов.

Тепловой системой управлял собственный электронный контроллер с весьма простым алгоритмом. Ориентируясь на датчик температуры, контроллер дожидался прогрева двигателя до максимальной рабочей температуры 90-100 градусов, после чего открывал клапан, подключая, таким образом, контур теплоаккумулятора к штатной системе охлаждения двигателя, запускал электронасос и наполнял баллон горячим антифризом, выгоняя из него холодный. Напомним: если в радиатор горячего мотора внезапно ливануть несколько литров холодной воды или антифриза, может деформироваться головка блока. Впрочем, это ни для кого не секрет. Поэтому смена объема жидкости в теплоаккумуляторе происходила не скачком, а постепенно – в течение, скажем, минут десяти, через небольшое отверстие в частично открытом клапане. После наполнения баллона клапан закрывался, система накопления тепла отключалась и переходила в режим ожидания. Автомобиль же продолжал совершать поездки, использовался в обычном повседневном режиме, а вечером ставился на парковку.

Наутро перед запуском двигателя либо автоматически по таймеру, либо посредством дистанционного управления, либо вообще вручную непосредственно из салона открывался электроклапан в магистрали теплоаккумулятора, включалась электропомпа, и горячий антифриз из баллона прокачивался по рубашке двигателя, вытесняя обратно в баллон аналогичный объем холодной жидкости. Процесс был достаточно быстрым, занимая не более двух-трех минут, после чего мотор запускался, будучи уже в некоторой степени подогретым.

На первый взгляд, плюсы такой системы налицо. Простота конструкции – это, в первую очередь, дешевизна. Нулевые затраты топлива и практически нулевые – электричества. Риск остаться с разряженным аккумулятором отсутствовал. И, вдобавок, обеспечивалась полнейшая пожаробезопасность, поскольку в отличие от автономных и сетевых подогревателей в этой системе не было электрического ТЭНа или горящего бензина!

…и почему так и не стало популярным?

Однако возникает вопрос: почему же такие системы не стали распространенными как, скажем, дорогущие бензиновые и дизельные «автономки» и недорогие электроподогревы антифриза, работающие от сети 220 вольт? Уверен, что большинство автовладельцев, задай им такой вопрос, с недоумением ответят, что впервые слышат про системы предпускового подогрева с помощью теплоаккумулятора.

Существенной проблемой стало недопонимание потенциальными покупателями смысла таких систем из-за их уж шибко компромиссных свойств. Теплоемкость горячего антифриза ввиду ограниченного объема бака-термоса весьма невысока. Соответственно, чем ниже температура окружающей среды, тем менее эффективным оказывался теплоаккумулятор. В 10-15 градусов мороза на улице он мог прогреть двигатель приблизительно до нулевой температуры. В 20-25 градусов мороза мотор прогревался до, скажем, минус пятнадцати. Ну и далее по шкале температур. Масло в картере фактически не прогревается – то есть, износ двигателя от холодного пуска не уменьшается. Салон теплым не становится. И работает это все лишь при строго ежедневной езде. Достаточно пропустить день, оставшись дома и не заведя машину, и антифриз в теплоаккумуляторе остывал, делая его работу бессмысленной. В глазах потенциального покупателя выглядело все это как-то неубедительно, согласитесь.

Хотя реальные плюсы имелись и были они не маркетинговыми, а вполне объяснимыми технически. Жаль только, что плюсы эти были слишком растянуты во времени и по этой причине опять же малопривлекательны. Да, масло не прогревалось, и по этой причине пусковой ток стартера практически не снижался при использовании теплоаккумулятора. Но прогрев головки блока и улучшение испаряемости топлива все же давали гораздо более устойчивый и быстрый запуск и сокращение времени работы стартера. Все это изрядно продлевало жизнь и стартерному аккумулятору, и самому стартеру. Время прогрева двигателя перед началом движения в мороз тоже сокращалось приблизительно на четверть, что в конечном итоге при существенном пробеге давало приличную экономию топлива и денег. Вот только продвигать теплоаккумуляторы под таким соусом можно было лишь в годы интереса к ним со стороны разработчиков – те самые 80-90-е. Позже у рядовых автовладельцев возникло куда более утилитарное отношение к автомобилям с потерей интереса вложений денег и времени в продление их ресурса, ибо через три-пять лет машина просто меняется на новую. Да и ассортимент средств предпускового подогрева в продаже (приобретаемых уже в основном ради комфорта, а не увеличение ресурса мотора и аккумулятора) существенно расширился, включив в себя, в том числе, и доступные сигнализации с автозапуском.

Эволюция и тупик

Имелся ли у систем с теплоаккумуляторами какой-то потенциал для дальнейшего развития и, соответственно, рост интереса к ним со стороны автовладельцев или даже автозаводов? Имелся, и по этому пути шли, но в конечном итоге все уткнулось в типичный для технической сферы тупик противоречий между эффективностью и стоимостью. Простые и дешевые варианты имели весьма ограниченные достоинства, а варианты сложные сводили на нет ценовую доступность, сохраняя при этом большую часть недостатков простых.

Во-первых, в современном легковом автомобиле трудно найти место для размещения теплоаккумулятора приличного литража под капотом, а размещение его в багажнике резко усложняет и удорожает монтаж. Поэтому объем теплоаккумуляторов в предлагавшихся системах обычно не превышал 8 литров, а чаще балансировал где-то между 4 и 8. При этом теплоемкость пяти-шести литров горячего антифриза была весьма невысока. Развиваться в направлении увеличения емкости теплоаккумулятора оказалось нереально – необходимо было хотя бы добиться эффективного использования того, что уже имелось! Иными словами, достичь максимально длительного сохранения температуры антифриза в накопителе без потерь драгоценных градусов.

Внешняя теплоизоляция разными утепляющими материалами, применяемыми в строительстве, – это начало пути самодельщиков. Да-да, системы с теплоаккумуляторами для автомобиля некоторые граждане изучают и строят в качестве хобби даже в наши дни! Но вариант это совершенно бесперспективный, хотя и простой. Более сложные коммерческие системы использовали схему полноценного термоса с двойными стенками и вакуумом. Высший же пилотаж заключался в системах косвенного теплонакопления, с которыми экспериментировали некоторые скандинавские компании. В теплоаккумуляторе хранился не антифриз (что позволяло не увеличивать общий его объем в системе), а особые, сложные по составу гранулы, расположенные в хитрой пространственной решетке медных теплообменников, которые были вдобавок заключены в вакуумный термосный кожух. Начинка теплоаккумулятора накапливала тепло от прогоняемого через нее антифриза, а затем отдавала тепло ему же при прокачке холодной жидкости. У таких систем была отмечена радикально возросшая эффективность (более высокие температуры прогрева двигателя, хранение тепла не в течение ночи, а до двух-трех суток), но стоимость этих разработок не позволила сделать их сколько-нибудь массовыми и выигрывающими у «вебаст», «эбершпехеров» и прочих подобных устройств.

…и снова здравствуйте!

Как ни странно, интерес к теплоаккумуляторам в автомобиле до сих пор полностью не исчерпан! И по сей день с ними, повторимся, экспериментируют отдельные самодельщики, в чем можно убедиться, порывшись на наших и иностранных форумах технической направленности. А некоторые немногочисленные коммерческие компании даже производят такие системы и их компоненты для самостоятельного монтажа на машины. Хотя ажиотажного спроса на них, разумеется, нет. Однако термин «теплоаккумулятор» еще имеет шансы застолбить место в лексиконе автомехаников и автолюбителей – и поможет ему надвигающаяся эра электромобилей!

В электрической машине, как и в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания, в процессе работы вырабатывается попутное тепло. Греется двигатель, батарея, мощные электронные модули коммутации. Это тепло не только бесполезно рассеивается в атмосферу, но еще и вредит, в теплое время года частично попадая в салон и заставляя тратить больше энергии на кондиционирование. Поэтому его перспективно накапливать и использовать для обогрева в холодный период. Разработкой эффективных аккумуляторов тепла и систем отбора тепла у нагревающихся узлов для его дальнейшей передачи в накопитель занимаются многие автомобильные и околоавтомобильные инжиниринговые компании, уже сегодня думающие о будущих этапах эволюции электротранспорта, когда продвинутые современные Теслы будут вспоминать как допотопные и примитивные машины. К примеру, Audi в этих исследованиях сотрудничает с немецким аэрокосмическим центром в Мюнхене и Институтом физики космических материалов в Кельне.

практика интересно

Новые статьи

Статьи / Популярные вопросы Какую страховку нужно оформить для выезда за рубеж на автомобиле Если вы решились на путешествие за границу на своем автомобиле, нужно учитывать, что полис ОСАГО, купленный в России, не работает за ее пределами. Чтобы ездить по территории других стран, по… 163 0 1 04.10.2022

Статьи / Интересно 5 причин покупать и не покупать Citroen C4 II Отношение к автомобилям французских марок в России всегда было неоднозначным. Элегантные, изящные, слишком претенциозные, капризные, ненадежные, дорогие в обслуживании – все это про них. Но… 3813 14 2 02.10.2022

Статьи / Тесты Сделано в гараже: угадываем лучшие самодельные автомобили СССР Дефицит автомобилей в СССР в сочетании с высоким уровнем технического образования когда-то привели к возникновению такого уникального явления, как самодельные автомобили.

Действительно, если… 2564 0 21 01.10.2022

7 Лучших Теплоаккумуляторов – Рейтинг 2022 года

Самой затратной статьей в коммунальных услугах является отопление. В частных домах владельцы не торопятся с подключением к теплоцентралям и отдают предпочтение автономным системам. При этом основное внимание уделяется выбору доступного топлива, экономичной и эффективной модели котла. Несмотря на все усилия, затраты на автономное отопление значительны, что заставляет задуматься о поиске метода или технологии, которая поможет сократить расходы.

Уменьшить затраты на топливо поможет установка теплового аккумулятора. Лучшие теплоаккумуляторы могут снизить расход горючего для котлов на 50%. Выбрать и купить такое оборудование поможет рейтинг, составленный нашими экспертами.

Содержание

Рейтинг теплоаккумуляторов

Производители выпускают буферные емкости разных типов. На рынке представлены простые модели с пустотелой конструкцией, устройства с одним или двумя теплообменниками, встроенными бойлерами. Наша команда VyborExperta.ru проанализировала теплоаккумуляторы для системы отопления ведущих производителей.

Изучались надежность, ремонтопригодность, устойчивость к внешним воздействиям. Эксперты проверяли функциональность, эффективность теплоизоляции, соответствие технических характеристик паспортным данным. Учитывались отзывы владельцев, мнения теплотехников, доступность сервисного обслуживания.

Особое внимание мы уделили следующим параметрам оборудования:

Объем емкости – чем больше теплопотери в доме и ниже КПД котла, тем больше потребуется теплоносителя;

Максимальная и рабочая температура нагрева – от этих показателей зависит экономичность работы котла;
Максимально допустимое давление в системе – рекомендуемое давление в системе отопления небольшого загородного дома и роскошного особняка в 2-3 уровня имеет разные значение. Характеристики аккумулятора должны соответствовать этим показателям;
Габариты оборудования – от параметров емкости зависит возможность установки тепловой техники в домашней котельной;
Наличие теплообменника – улучшает общее КПД системы;
Используемые материалы – зависит вес буферной емкости, устойчивость к коррозии и перепадам температур.

Не все теплоаккумуляторы соответствовали требованиям, которые предъявляются к надежной тепловой технике. Отсутствие защиты от перегрева, высокий коэффициент теплопотерь, слабая теплоизоляция, непродолжительный срок гарантии – оборудование с такими характеристиками исключалось из рейтинга.

Лучшие теплоаккумуляторы для котлов

В процессе работы бак теплоаккумулятор для котла получает избыток энергии, поставляя ее в систему отопления в моменты холостой работы топливного оборудования. Это позволяет избавить котел от перегрева, увеличить интервалы между двумя ступенями работы, поддержать комфортную температуру во время отключения основного источника тепла. Наши эксперты проанализировали 12 моделей и выбрали 7 буферных емкостей, которые займут достойное место в системе отопления частного дома. Все выбранные тепловые аккумуляторы имеют высокий КПД и отличаются хорошим функционалом.

Hajdu AQ PT6 500

Накопитель венгерского производства предназначен для подачи теплоносителя в систему отопления. Подключить к теплоаккумулятору можно котел, работающий на твердом топливе, мазуте, природном газе или твердом топливе. Буферная емкость может работать в паре с солнечными батареями и топливными насосами. Объем модели рассчитан на 500 литров воды.

Особенностью конструкции является отсутствие на внутренней поверхности антикоррозионного покрытия. Это позволяет использовать оборудование только для отопительной системы. Поставляется накопитель без теплоизоляции – кожух приобретается отдельно. Такое решение позволяет выбрать оптимальную толщину утеплителя с учетом теплопотерь дома.

Достоинства:

Удобное расположение входных отверстий упрощает подключение обвязки;
Возможно подключение ТЭНа;
Размеры позволяют без труда занести накопитель в дверной проем;

Низкая цена;
Универсальность.

Недостатки:

Отсутствует теплообменник.

Теплоизоляционный кожух имеет толщину 100-120 мм. В качестве материала теплоизоляции выбрана искусственная кожа с низким коэффициентом теплопроводности. Кожух позволяет сохранить тепло и увеличить КПД работы котла.

S-Tank Hfwt DUO -1000

Накопитель емкостью 1000 литров укомплектован двумя спиральными теплообменниками, изготовленными из нержавейки. Это надежный и эффективный теплоаккумулятор для отопления дома, небольшого магазина или ресторана. Буферная емкость может работать в паре с солнечными коллекторами, котлами на природном газе и твердом топливе, тепловыми насосами.

Нижний змеевик подключается к источнику тепла, вода, проходящая по верхнему змеевику, нагревается до температуры, которая на 2 градуса ниже, чем у воды, накопленной в баке. В распоряжении пользователя постоянно находится 1000 литров горячей воды.

Модель поставляется с теплоизоляционным кожухом из эластичного пенополиуретана и полиэфира. Теплообменник рассчитан на рабочее давление 6 атмосфер, максимальное давление в баке – 3 атмосферы. Суточные потери тепла не превышают 0,81 кВт.

Достоинства:

Максимальная температура в баке – 95 градусов;
Высокая устойчивость к коррозии;
Допускается использование в качестве теплоносителя водногликолевых растворов;
Гарантия производителя 5 лет;
Кольцевая опора обеспечивает хорошую устойчивость.

Недостатки:

Высокая цена.

Drazice Nado 300/20 v6

Накопитель с двумя теплообменниками: один нагревает техническую воду и имеет емкость 20 литров, другой – предназначен для подключения к солнечному коллектору. Объем бака 300 литров, с внутренней стороны емкость покрыта эмалью.

Максимальная температура в теплообменниках 110 градусов, давление – 1 атмосфера. Температура воды в баке 90 градусов, давление 0,3 атмосфер.

Модель комплектуется двумя патрубками для ввинчиваемых водонагревателей, работающих от электричества. Допустимая мощность ТЭНов 2х6 кВт. Низкий уровень теплопотерь обеспечивает за счет слоя полиуретановой теплоизоляции и съемного защитного кожуха. Корпус окрашен жаростойкой краской, которая обеспечивает высокий уровень защиты от коррозии.

Достоинства:

Изоляция поставляется в отдельной упаковке;
Удобное расположение патрубков;
Компактные размеры;
Змеевик размещен по всей высоте бака, что улучшает теплоотдачу;
Габариты удобные для монтажа в небольшом помещении.

Недостатки:

Высокая цена.

Electric boiler Heat Tank

Промышленный накопитель, вмещающий 1500 литров воды. Предназначен для поддержания температуры в диапазоне от +35 до +85 градусов. Работает в паре с отопительными твердотопливными и газовыми котлами. Предустановленный ТЭН мощностью 30 кВт позволяет пользоваться электроэнергией в качестве резервного источника питания. Емкость изготовлена из нержавеющей стали. Толщина теплоизоляции 25 мм, дополнительная защита корпуса от коррозии с помощью нейлонового чехла.

Модель имеет диаметр 1 метр и высоту 2 метра, что позволяет легко найти место для монтажа термоаккумулятора. Удобное расположение патрубков облегчает подключение. При желании заказчика встраивается трубчатый теплообменник, а мощность ТЭНа увеличивается до 150 кВт.

Достоинства:

Рабочее давление в баке 0,6 атмосфер;
Время нагрева воды меньше 3 часов;
Высокая точность настройки термостата;
Плавная регулировка температуры;
Автоматический термовыключатель ТЭНа;
Предохранительный клапан.

Недостатки:

Не предназначен для технической воды.

Sunsystem P 1000

Теплоаккумулятор на 1000 литров воды предназначена для работы с котлами любого типа. Вертикальная компоновка позволяет использовать минимум полезной площади в бойлерной. Резервуар изготовлен из конструкционной низколегированной стали с наружной стороны покрыт грунтовкой и защищен мягкой теплоизоляцией из полиуретана, толщиной 100 мм. От коррозии бак предохраняет полимерное покрытие на основе ПВХ.

Удобное расположение патрубков упрощает схему подключения, а внутренняя резьба делает ее максимально надежной. В качестве резервного источника питания можно использовать ТЭН. Рабочее давление в системе не должно превышать 3 атмосфер. Температура в накопителе варьируется в широком диапазоне от 3 до 95 градусов. Установка теплоакумулятора снижает расход топлива на 30-40%.

Достоинства:

Эффективно поддерживает температуру на заданном уровне;
Увеличивает время между чистками котла;
Боковая подводка коммуникаций;
Гарантия производителя 3 года;
Подключается до 3 источников внешнего тепла.

Недостатки:

Нет змеевика ГВС.

De Dietrich PSB

Теплоаккумулятор французского производства на 1500 литров. Бак изготовлен из толстолистовой стали и способен выдерживать высокое давление до 7 атмосфер. Внутреннее покрытие – грунтовка, эффективно защищающая от коррозии. Буферную емкость можно подключить к нескольким источникам теплоснабжения и нескольким контурам отопления. Модель комплектуется гибкой обшивкой из минеральной ваты толщиной 100 мм или жестким кожухом из полистирола. Наружная поверхность защищена от коррозии полимерным декоративным покрытием на основе ПВХ.

Достоинства:

Вертикальная компоновка;
Удобная боковая подводка;
Стильный дизайн;
Высокое качество сборки.

Недостатки:

Отсутствуют теплообменники;
Нет встроенных ТЭНов.

Oso Accu АS

Компактный накопитель на 100 литров предназначен для работы в паре с солнечным коллектором или небольшим тепловым насосом. Внутренний бак изготовлен из нержавеющей стали. Конструкция выдерживает высокое давление в 9 атмосфер. Полная нагрузка на наконечник обеспечивает максимальную безопасность при выходе источника тепла из строя или при плохой погоде.

Широкий выбор вариантов подключения делает простой стыковку с обвязкой. Оборудование имеет габариты 45х45 см, что позволяет установить накопитель в любой точке дома. Поставляется без теплоизоляции, что позволяет самостоятельно выбрать оптимальный уровень защиты от теплопотерь.

Достоинства:

Высокая устойчивость к коррозии;
Современный дизайн;
Боковая подводка;
Энергетическая эффективность;
Встроенный ТЭН;
Двойной набор соединений.

Недостатки:

Отсутствуют теплообменники;
Высокая цена.

Как выбрать теплоаккумулятор

Производители предлагают широкий выбор буферных емкостей, работающих на разных принципах. Какой купить теплоаккумулятор для твердотопливного котла в частном доме? От эффективности оборудования зависит, будет ли тепло в комнатах утром, когда прогорит закладка дров или угля. При выборе необходимо уделить основным техническим характеристикам, влияющим на работу системы отопления.

Объем

Теплоаккумулятор для частного дома должен иметь объем, который позволит аккумулировать тепло от одной закладки котла, используемого для обогрева. Приблизительно рассчитать эту характеристику не сложно: на 1 кВт мощности требуется 30-50 литров теплоносителя. Более точный расчет учитывает калорийность используемого топлива, объем камеры сгорания, КПД теплового оборудования и теплопотери дома. Если объем недостаточный, то система отопления будет работать неэффективно.

Для расчета объема буферной емкости можно воспользоваться калькуляторами на специализированных сайтах, но лучше всего – обратиться за помощью к теплотехнику. Специалист учтет специфику установленного котла, теплопроводность внешних ограждающих конструкций и предложит модель накопителя с оптимальным объемом и функционалом.

Материал бака

Выпускаются модели из нержавейки, конструкционной и низкоуглеродистой стали. Состав металла и его толщина влияют на такие факторы, как устойчивость к коррозии и высокому давлению. Если вода, поступающая из буферной емкости, будет использоваться в системе горячего водоснабжения, то необходима улучшенная защита от коррозии. Ее обеспечат баки из нержавеющей стали или из металла, покрытого эмалью.

Дополнительные функции

Положительные отзывы на теплоаккумуляторы для котла часто связаны с функционалом оборудования. Возможность подключения нескольких контуров позволит использовать накопители для подключения не только к обвязке с радиаторами отопления, но и к системе ГВС, теплому полу. Буферную емкость можно подключать к нескольким источникам тепла, что поможет снизить затраты на коммунальные услуги и избежать аварийных ситуаций.

Поклонникам «зеленой» энергетики необходимо отдать предпочтение моделям, которые имеют возможность подключения к солнечным панелям или тепловым насосам. Для контроля над основными рабочими параметрами оборудование должно комплектоваться термометрами, манометрами. Наличие встроенного ТЭНа – улучшает функционал и защищает от падения температуры при остановке котла. Возможность нарастить мощность электрических нагревателей – удобное решение для владельцев больших домов или производственных предприятий.

Какой теплоаккумулятор лучше

Буферная емкость должна занимать мало места, полностью соответствовать по своим техническим характеристикам параметрам котла. Оборудование не должно иметь сложную систему подключения. Теплоизоляция лучшего оборудования полностью соответствует требованиям пожарной безопасности и позитивно действует на КПД системы обогрева, не позволяет обжечь руку при случайном касании. Такая накопительная емкость поможет снизить ежегодные расходы на топливо на 30-50%.

Наши эксперты проанализировали предложения лучших мировых производителей и, в зависимости от особенностей эксплуатации, рекомендуют следующие модели термоаккумуляторов:

Hajdu AQ PT6 500 – компактная модель для небольшого загородного дома;
S-Tank Hfwt Duo -1000 – практичная емкость для системы отопления особняка;
Electricboiler Heat Tank – накопитель для небольшого производственного предприятия4
Oso Accu АS – компактный теплоаккумулятор для дачного домика.

Какой должна быть буферная емкость, способный ежедневно поддерживать тепло и комфорт в доме, оберегать котел от перегрева на протяжении долгой зимы? Только лучшие накопители с хорошей термоизоляцией могут справиться с поставленной задачей.

Аккумулятор тепла для системы отопления своими руками в Сыктывкаре: 104-товара: бесплатная доставка, скидка-59% [перейти]

Партнерская программаПомощь

Сыктывкар

Каталог

Каталог Товаров

Одежда и обувь

Стройматериалы

Здоровье и красота

Текстиль и кожа

Электротехника

Детские товары

Продукты и напитки

Дом и сад

Вода, газ и тепло

Мебель и интерьер

Сельское хозяйство

Все категории

ВходИзбранное

Аккумулятор тепла для системы отопления своими руками

183 200

Теплоаккумулятор Sunsystem PR2 1000 Производитель: Sunsystem

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

65 600

Теплоаккумулятор Sunsystem PS 200 Производитель: Sunsystem

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

170 400

Теплоаккумулятор Sunsystem PR2 800 Производитель: Sunsystem

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

55 800

Теплоаккумулятор Прометей 1000 литров Производитель: Прометей, Объем: 230л

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

240 800

Теплоаккумулятор Sunsystem PR 1500 Производитель: Sunsystem

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

208 000

Теплоаккумулятор Sunsystem P 1500 Производитель: Sunsystem

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

86 400

Теплоаккумулятор Sunsystem PR 300 Производитель: Sunsystem

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

20 700

Теплоаккумулятор Прометей 230 литров Производитель: Прометей, Объем: 230л

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

89 600

Теплоаккумулятор Sunsystem P 500 Производитель: Sunsystem

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

Книга Системы водоснабжения дачного участка своими руками

В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары

Книга Системы полива сада, огорода, теплиц, парников своими руками

В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары

Набор прокладок Мастер тепла №5 для коллекторной группы систем отопления и теплого пола Вес: 0. 1,

В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары

660

726

Набор для вышивания Сделай своими руками М-27 Мамино тепло Размер: 31х23 см, Производитель: Сделай

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

41 514

Мотор колесо 350-500w готовый комплект с аккумулятором для сборки электровелосипеда своими руками

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

Портативный аккумулятор и грелка для рук «Запас тепла», 2500 mAh, 10,2 х 5,9 см Емкость: 2500мА·ч

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

Аккумулятор для системы отопления SF 12012 Security Force

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

Аккумулятор для системы отопления GS 7-12

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

Система полива сада своими руками, комплект для капельного орошения 15 м 1/4 дюйма Тип: набор для

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

25 700

Готовый кит набор с аккумулятором для сборки электровелосипеда своими руками (Сумка на руль) Тип:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

Аккумулятор для системы отопления BL-5C

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

Портативный аккумулятор и грелка для рук «Абсолютное тепло«, 2500 mAh, 10,2 х 5,9 см Производитель:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

41 514

Мотор колесо 350-500w готовый комплект с аккумулятором для сборки электровелосипеда своими руками

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

Книга: Акустические системы автомобилей своими руками Издательство: Монолит, Серия: Авторитет

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

25 700

Комплект с аккумулятором для сборки электровелосипеда своими руками / сумка на раму Тип: сумка

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

10 752

Мир тепла + / Инфракрасная пленка для отопления обогрева сауны сушильных камер / ширина 50см, 400Вт/м2, Мир тепла +

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

Портативный аккумулятор и грелка для рук «Абсолютное тепло«, 2500 mAh, 10,2 х 5,9 см Производитель:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

14 280

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

2 страница из 18

Чувствительная к низкому давлению теплоаккумулирующая керамика для автомобилей

Abstract

Накопленная тепловая энергия теплоаккумулирующего материала обычно высвобождается с течением времени. Если бы теплоаккумулирующий материал мог сохранять накопленную тепловую энергию в течение длительного времени, область применения таких материалов значительно расширилась бы. Здесь мы сообщаем о недавно изготовленном материале для хранения тепла, который может хранить скрытую тепловую энергию в течение длительного периода и высвобождать тепловую энергию по требованию, применяя чрезвычайно низкое давление. Этот материал представляет собой пятиокись лямбда-трититана блочного типа (блочный λ-Ti ₃ О ₅ ). Блоковая λ-фаза аккумулирует большую тепловую энергию 237 кДж л ⁻¹ и демонстрирует индуцированный давлением фазовый переход в пентаоксид бета-трититана. Фазовый переход под давлением происходит при приложении всего нескольких десятков бар, и половина этой доли трансформируется при давлении 7 МПа (70 бар). Такая реагирующая на низкое давление теплоаккумулирующая керамика эффективна для повторного использования избыточного тепла в автомобилях или сбросного тепла на промышленных предприятиях.

Введение

Автомобили, такие как легковые, грузовые автомобили и автобусы, получают энергию, используя тепловую энергию от сжигания топлива в двигателе. При запуске двигателя автомобиль потребляет энергию, чтобы прогреть внутреннюю систему до соответствующей температуры, чтобы начать движение. С другой стороны, во время движения выделяется избыточная тепловая энергия и выбрасывается в атмосферу. Расход топлива сократился бы, если бы эту избыточную тепловую энергию можно было использовать при перезапуске автомобиля. Материалы, способные аккумулировать тепловую энергию, известные как теплоаккумулирующие материалы, подразделяются на две категории: материалы, аккумулирующие явное тепло, и материалы, аккумулирующие скрытую теплоту в твердом состоянии. Первый включает кирпич и бетон ^1,2 , а последний включает воду, парафин и полиэтиленгликоль ^3,4 . Независимо от категории, эти материалы со временем выделяют накопленную тепловую энергию. С этой точки зрения мы сосредоточимся на пентаоксиде лямбда трититана ^5,6 , который является одним из материалов с фазовым переходом, индуцированным внешними стимулами ^{7,8,9,10,11,12,13,14,15,16, 17,18,19,20,21,22,23} . Накопленная энергия в лямбда-оксиде трититана может накапливаться и высвобождаться за счет внешнего давления ²⁴ . Такое поведение накопления тепла невозможно наблюдать в типичных фазовых переходах, индуцированных давлением ^{25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36} . Таким образом, этот материал предполагает потенциальное применение в промышленности ^37,38 . Более предпочтительно, чтобы давление для извлечения аккумулированной тепловой энергии было меньше 10 МПа (100 бар). Здесь мы разрабатываем теплоаккумулирующую керамику, чувствительную к чрезвычайно низкому давлению, состоящую из блочного λ-Ti ₃ O ₅ . В этой статье описывается синтез материала, кристаллическая структура и морфология блочного λ-Ti 9. 0005 3 О ₅ . Кроме того, сообщается о фазовом переходе, вызванном низким давлением, процессе накопления тепла, петле теплового гистерезиса и механизме наблюдаемого явления в этом материале.

Результаты и обсуждение

Материал, кристаллическая структура и морфология

Материал мишени готовили путем спекания прекурсора TiO ₂ рутилового типа при 1300 °С в течение 2 часов в атмосфере водорода. Подробный синтез описан в разделе «Методы» (рис. S1). Элементный анализ с помощью рентгенофлуоресцентного анализа (XRF) позволяет предположить, что формула полученного образца — Ti _3,00 O _5,00 (Расч.: Ti 64,2%, O 35,8%; Найдено: Ti 64,1%, O 35,9%). Порошковая рентгенограмма (PXRD) с анализом Ритвельда указывает на моноклинную кристаллическую структуру в пространственной группе C 2/ m с параметрами решетки a = 9,8256 (2) Å, b = 9 (78888) 4) Å, c = 9,9723(2) Å и β = 91,2751(14)°. Эти особенности соответствуют кристаллической структуре λ-Ti ₃ O ₅ (рис. 1a,b, таблица S1) ⁵ . Кроме того, β-фаза включена в качестве минорной фазы (моноклинная, C 2/ m , a = 9,7659(3) Å, b = 3,79907(7) 4 Å, (3) Å, β = 91,533(3)°). Морфологию образца исследовали методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Образец состоит из кристаллов блочной формы с субмикрометровой длиной стороны (рис. 1c и S2). Этот размер кристалла удивительно велик по сравнению с образцами, о которых сообщалось ранее. В соответствии с морфологией первичных частиц мы называем настоящий материал блочный пентаоксид лямбда-трититана (блочный λ-Ti ₃ O ₅ ).

Рисунок 1
Морфология и кристаллическая структура блочного λ-Ti ₃ O ₅ . ( a ) Рентгенограмма и анализ Ритвельда λ-Ti блочного типа ₃ O ₅ . ( b ) Кристаллическая структура блочного λ-Ti ₃ O ₅, если смотреть вдоль оси b (слева) и c (справа). ( в) ПЭМ-изображение блочного λ-Ti ₃ O ₅ (слева) и увеличенный рисунок ПЭМ-изображения с четкими полосами решетки (справа). На вставках показано изображение преобразования Фурье (вверху) и положения атомов соответствующих решеток (внизу).
Изображение в полный размер
Выделение тепловой энергии при приложении давления к λ-фазе
Влияние давления на блочный λ-Ti ₃ O ₅ исследовано с помощью PXRD измерений после приложения внешнего давления ( P ) 2,5, 5, 7,5, 10, 12,5, 15, 30, 45, 60, 230 или 600 МПа (рис. 2a и S3). С ростом давления фазовая доля λ-Ti ₃ O ₅ уменьшается, а доля β-Ti ₃ O ₅ увеличивается (рис. 2б). Выше 30 МПа доли фаз имеют постоянные значения. Давление перехода ( P _1/2), при котором доли фаз λ-Ti ₃ O ₅ и β-Ti ₃ O ₅ равны, составляет 7 МПа.
Рисунок 2
Эволюция давления фракций фаз и тепловыделение блочного типа λ-Ti ₃ O ₅ . ( a ) Эволюция давления на рентгенограмме. Синий и красный цвет обозначают пики, относящиеся к λ-Ti ₃ O ₅ и β-Ti ₃ O ₅ соответственно. ( b ) Фазовые доли блочного λ-Ti ₃ O ₅ (синие) и β-Ti ₃ O ₅ (красные) в зависимости от приложенного давления. ( c ) Зависимость температуры образца от времени при приложении давления, наблюдаемая с помощью термографии. Давление приложено к образцу при t = 0,
Термограммы до и после приложения давления
Мы визуально измерили изменение температуры образца во время индуцированного давлением фазового перехода с помощью термографии (рис. 2c, Дополнительный фильм S1). Давление оказывалось путем удара по образцу молотком. Первоначально температура составляет 26,8 °C, а тепловое изображение синего цвета. Удар молотком по образцу мгновенно меняет цвет теплового изображения на белый, который последовательно становится красным, оранжевым, желтым, зеленым, а затем снова синим (рис. 3). Максимальная температура белой области составляет 85,5 °C, что указывает на повышение температуры на 60 °C. Температура образца достигает максимального значения менее чем через 67 мс после приложения давления, что указывает на то, что тепловая энергия сразу высвобождается при приложении давления. Затем температура экспоненциально падает с временем затухания 1,7 с.
Рисунок 3
Эволюция термографического изображения при приложении давления к блочному λ-Ti ₃ O ₅ . Снимки сделаны из термограммы образца при приложении давления, наблюдаемого с помощью термографии. К образцу прикладывают давление t = 0. Температура образца достигает максимума 85,5 °С.
Увеличить
Мы провели оценку тепловой энергии, выделяемой под давлением, с помощью термографии. На основе кривой зависимости теплоемкости от температуры β-фазы ²⁴ , а с учетом повышения температуры и коэффициента преобразования после удара молотком по образцу энергия высвобождения давления оценивается в 235 ± 7 кДж л ^-1 . Подробности процесса оценки описаны в дополнительном разделе 6.
Процесс накопления тепла от β-фазы к λ
Температура накопления тепла и накопленная тепловая энергия измерялись с помощью дифференциального сканирующего калориметра (ДСК). Для измерения использовали β-фазу, полученную под давлением. В начальном процессе нагрева от комнатной температуры до 600 К эндотермический пик (т.е. пик накопления тепла) наблюдается при 471 К (198 °С). Анализ кривой ДСК показывает, что накопленная тепловая энергия составляет 237 кДж л ^-1 (рис. 4а). Наоборот, в процессе охлаждения от 600 К до 300 К экзотермический пик (т.е. пик тепловыделения) не наблюдается. Эти данные показывают, что λ-Ti ₃ O ₅ хранит скрытую тепловую энергию в размере 237 кДж л ⁻¹ .
Рисунок 4
Теплоаккумулирующие свойства и петля теплового гистерезиса блочного λ-Ti ₃ O ₅ . ( и ) Диаграмма ДСК блочного типа λ-Ti ₃ O ₅ при повышении температуры (сплошная линия) и понижении температуры (пунктир). ( b ) Температурная зависимость магнитной восприимчивости ( χ ) блочного λ-Ti ₃ O ₅ .
Полный размер
Петля термогистерезиса фазового перехода между β- и λ-фазами
Для исследования происхождения такого индуцированного низким давлением фазового перехода мы измерили температурную зависимость магнитной восприимчивости ( χ ) блочного λ-Ti ₃ O ₅ с использованием сверхпроводящего квантового интерференционного устройства (СКВИД) магнитометра (рис. 4b и S4). В процессе охлаждения от 600 К значение χ остается почти постоянным около 0,0003 emu на атом Ti, постепенно снижается ниже 150 К, но быстро увеличивается ниже 30 К. Значения такие же, как и в процессе охлаждения. В процессе нагрева около 190 K χ 9значение 0012 начинает расходиться; он принимает более низкие значения, но резко возрастает при 455 K, пока не вернется к исходным значениям. Наблюдается петля теплового гистерезиса с точкой ветвления в области низких температур ( T _L) 190 K и точкой закрытия в области высоких температур ( T _H) 455 K. теплового гистерезиса ( ΔT ≡ T _H − T _L ) составляет 265 K. Такая петля теплового гистерезиса не наблюдалась в предыдущем λ-Ti ₃ О ₅ . Следует отметить, что значение χ ~0,0003 emu на атом Ti в процессе охлаждения свидетельствует о парамагнетизме Паули. Постепенное снижение ниже 150 К обусловлено спин-орбитальным взаимодействием ионов Ti ³⁺, а повышение ниже 30 К связано с парамагнитной составляющей Кюри, обусловленной дефектами решетки.
Механизм возникновения петли теплового гистерезиса и тепловыделения при низком давлении
Далее мы рассмотрели происхождение теплового гистерезиса между λ- и β-фазами и фазовый переход при предельно слабом давлении с использованием термодинамического анализа на основе на модели среднего поля Слихтера и Дриккамера (модель SD) (см. Методы) ³⁹ . В модели SD, свободная энергия Гиббса ( G ) системы описана как G = x Δ H + γ x (1 — x )+ T { R R [ x LN x +(1- x ) LN (1- x )]- x Δ S }+ G _β с свободной энергией Gibbs β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β- фаза ( G _β ) в качестве стандарта, а параметр взаимодействия ( γ ) между λ- и β-фазами, связанными с упругими взаимодействиями внутри кристалла, определяется γ = γ _A+ γ _B ( T )+ γ _C ( Р ). По результатам измерения ДСК энтальпия перехода (Δ H ) составляет 13,7 кДж моль ^-1 . Когда энтропия перехода (Δ S ) и параметры взаимодействия заданы как конкретная комбинация значений, расчет модели SD хорошо воспроизводит наблюдаемый тепловой гистерезис; т. е. фазовые переходы β-фаза → λ-фаза и λ-фаза → β-фаза происходят при T _L при 194 К и T _H при 458 К соответственно при давлении 0,1 МПа (1 бар) (рис. S5a, черная линия). Таким образом, петля теплового гистерезиса возникает из-за существования энергетического барьера между двумя бистабильными фазами с близкими энергетическими состояниями. Кроме того, если предположить, что значение γ имеет распределение, обусловленное неоднородностью размера первичного кристалла, расчет модели SD хорошо воспроизводит наблюдаемую петлю гистерезиса, как показано на рис. 5а, где переход в процессе охлаждения является постепенным и что в процессе нагрева происходит резко.
Рисунок 5
Механизм фазового перехода под давлением на основе модели среднего поля Слихтера-Дриккамера. ( a , b ) Расчетная доля λ-фазы ( x ) в зависимости от температуры кривых при P = 0,1 МПа ( a ) и 30 МПа ( b ). Расчеты выполнены для процесса охлаждения и нагрева в условиях Δ H = 13,7 кДж моль ⁻¹ , Δ S = 34,6 Дж K ⁻¹ моль ^-1, γ _B = -2,4 J K ^-1 моль ^-1 и γ _C = −0,12 кДж МПа ⁻¹ моль ^{−11110. предполагая, что γ _{значение} имеет нормальное распределение с центром в 12,88 кДж моль ^-1 со стандартным отклонением 0,3 кДж моль ^-1 . ( c ) Расчетные доли λ-фазы и β-фазы в зависимости от давления при 300 K.0005 3 O ₅ фазовая фракция. Приложение давления к системе приводит к исчезновению энергетического барьера и вызывает фазовый переход от λ-Ti ₃ O ₅ к β-Ti ₃ O ₅ (рис. 5b). На рисунке S5b показаны графики x и T при P = 30 МПа. Зависимость от давления x показывает порог фазового перехода под давлением. При рассмотрении распределения значения γ (рис. S5c) хорошо воспроизводится постепенный фазовый переход, вызванный давлением, как на рис. 2b (рис. 5c).}
Заключение
Здесь мы сообщаем о недавно разработанной теплоаккумулирующей керамике на основе блочного λ-Ti ₃ O ₅ , которая сохраняет тепловую энергию в течение длительного периода и демонстрирует выделение тепловой энергии при низком давлении. . Блочный λ-Ti ₃ O ₅ аккумулирует большую скрытую тепловую энергию 237 кДж л ⁻¹ , а накопленную тепловую энергию можно извлечь при приложении крайне слабого давления всего в несколько МПа с P _1/2 значение 7 МПа. Например, давление в баллоне со сжатым газом находится в диапазоне от 12 до 30 МПа ⁴⁰ , что позволяет предположить, что данный материал можно активировать с помощью газового баллона. Свойство долговременного сохранения тепла блочного типа λ-Ti ₃ O ₅ и высвобождение накопленной тепловой энергии при низком давлении обусловлено бистабильностью (λ-фаза и β-фаза) настоящего материала и наличие энергетического барьера между двумя фазами. Из-за энергетического барьера блочный λ-Ti ₃ O ₅ имеет одну из самых больших петель теплового гистерезиса среди конденсированных сред со значением Δ T , равным 265 K. накопленная скрытая тепловая энергия, которая сравнима со скрытой тепловой энергией материалов с фазовым переходом твердое тело-жидкость, например, воды (320 кДж л ^-1 ), парафина (140 кДж л ^-1 ) и полиэтиленгликоля (165 кДж л ⁻¹ ). Энергетический барьер объясняется упругим взаимодействием внутри материала. Поведение температурной зависимости и зависимости от давления блочного λ-Ti ₃ O ₅ хорошо воспроизводится термодинамическими расчетами. С точки зрения применения в автомобилях предпочтительны переходные давления ниже 10 МПа. Таким образом, данная теплоаккумулирующая керамика должна быть полезна в компонентах автомобилей рядом с двигателями и глушителями (рис. 6) ^37,38 , поскольку теплоаккумулирующая керамика может нагревать охлаждаемую внутреннюю систему при перезапуске автомобиля. Кроме того, примером других возможных применений являются солнечные электростанции. На солнечных электростанциях нитраты используются в резервуарах для хранения тепла. Поскольку настоящий материал обладает свойствами долговременного накопления скрытого тепла и явного накопления тепла, ожидается, что он будет полезен для системы накопления тепла на солнечных электростанциях (рис. S6).
Рисунок 6
Возможные применения блочного λ-Ti ₃ O ₅ для автомобилей. Схематическое изображение того, где блочный λ-Ti ₃ O ₅ может применяться в качестве теплоаккумулирующего материала в автомобиле. Синие области указывают на возможные компоненты, в которых может использоваться теплоаккумулирующий материал: камера сгорания, коленчатый вал и глушитель.
Изображение в натуральную величину
Методы
Физические измерения
Элементный анализ приготовленного образца выполняли с помощью рентгенофлуоресцентной спектроскопии (Rigaku, ZSX PrimusII). Измерения ПЭМ проводились с использованием JEOL JEM-2000EXII и JEM-4000FXII. Рентгенодифракционные измерения проводились на приборе Rigaku Ultima IV с излучением Cu Kα ( λ = 1,5418 Å). Анализ Ритвельда выполняли по программе RIETAN-FP. Магнитные свойства измеряли с помощью магнитометра со сверхпроводящим квантовым интерференционным устройством (СКВИД) (Quantum Design, MPMS 7). ДСК выполняли на приборе Rigaku DSC 8230.
Термодинамический анализ
В модели среднего поля Слихтера и Дриккамера свободная энергия Гиббса системы описывается как (1 − x ) + T { R [ x ln x + (1 − x )ln(1 − x )] − x Δ S } + G _β , where x — отношение λ-фазы. Δ H и Δ S — энтальпия перехода и энтропия перехода для перехода между λ- и β-фазами соответственно. γ — параметр взаимодействия между λ- и β-фазами. G _β — свободная энергия Гиббса β-фазы, которая принимается за начало энергий, а R – газовая постоянная. Величина γ зависит от температуры и давления; , т.е. ., γ = γ _A+ γ _B ( T )+ γ _C ( с ). Наблюдаемый фазовый переход обусловлен фазовым переходом металл-полупроводник между делокализованным зарядом λ-Ti ₃ O ₅ и локализованным зарядом β-Ti ₃ O ₅ , которые рассматриваются как Ti(1) ^3.3+ –Ti(2) ^3.3+ –Ti(3) ^3.3+ и Ti(1) ^3.0+ –Ti(2) ^3.7+ –Ti(3) ^{3.10+ 90 соответственно. По результатам измерения ДСК значение Δ H составляет 13,7 кДж моль ^-1 . Когда значение Δ S и параметры взаимодействия устанавливаются следующим образом: Δ S = 34,6 J K ^-1 моль ^-1, γ _A = 13,48 моль ⁻¹, _A = 13,48 моль ⁻¹, , = 13. γ _б = −2,4 Дж К ⁻¹ моль ⁻¹ и γ _c = −0,12 кДж МПа ⁻¹ моль ⁻¹ , расчеты SD-модели показаны черным цветом на рис. линии). Кроме того, если предположить, что значение γ _a имеет нормальное распределение с центром в 12,88 кДж моль ^-1 со стандартным отклонением 0,3 кДж моль ^-1 (рис. S5c), расчет SD-модели качественно воспроизводит наблюдаемая петля теплового гистерезиса. Зависимость от давления x также было рассчитано с использованием тех же параметров.}
Доступность данных
Все данные доступны по обоснованному запросу соответствующих авторов.
Ссылки
Нахас М.К. и Констебл Ф.Х. Теплопроводность сырцового кирпича. Природа 142 , 837 (1938).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Аль-Джабри, К.С., Хаго, А.В., Аль-Нуайми, А.С. и Аль-Саиди, А.Х. Бетонные блоки для теплоизоляции в жарком климате. Cем. Конкр. Рез. 35 , 1472–1479 (2005).
КАС Статья Google ученый
Фарид, М. М., Худхаир, А. М., Разак, С. А. К. и Аль-Халладж, С. Обзор накопления энергии с фазовым переходом: материалы и приложения. Энерг. Конверс. Управлять. 45 , 1597–1615 (2004).
КАС Статья Google ученый
Шарма, А., Тьяги, В.В., Чен, С.Р. и Буддхи, Д. Обзор накопления тепловой энергии с использованием материалов с фазовым переходом и приложений. Продлить. Суст. Энерг. 13 , 318–345 (2009).
КАС Статья Google ученый
Окоши С. и др. . Синтез оксида металла с фотообратимым фазовым переходом при комнатной температуре. Химия природы 2 , 539–545 (2010).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
«>
Макиура Р. и др. . Наноразмерные эффекты на стабильность полиморфа λ-Ti ₃ O ₅. Хим. Asian J. 6 , 1886–1890 (2011).
КАС Статья Google ученый
Колобов А.В. и др. . Понимание механизма фазового перехода перезаписываемых оптических носителей. Природные материалы 3 , 703–708 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Вуттиг, М. и Ямада, Н. Материалы с фазовым переходом для перезаписываемого хранилища данных. Природные материалы 6 , 824–832 (2007).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Хайнце, Э. и др. . Динамическое управление магнитными нанопроволоками с помощью индуцированных светом импульсов доменных стенок. Природные материалы 12 , 202–206 (2013).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Фибиг М., Мияно К., Томиока Ю. и Токура Ю. Визуализация локального перехода изолятор-металл в Pr _0,7 Ca _0,3 MnO ₃ . Наука 280 , 1925–1928 (1998).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Гютлих П., Гаспар А. Б. и Гарсия Ю. Переключение спинового состояния в координационных соединениях железа. Beilstein J. Org. хим. 9 , 342–391 (2013).
Артикул Google ученый
Летар, Дж. Ф. и др. . Индуцированное светом возбужденное парное спиновое состояние в биядерном соединении железа (II) со спиновым кроссовером. Дж. Ам. хим. соц. 121 , 10630–10631 (1999).
Артикул Google ученый
Окоши С. и др. . 90-градусное оптическое переключение выходного света второй гармоники в хиральном фотомагните. Nature Photonics 8 , 65–71 (2014).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Окоши С., Имото К., Цунобучи Ю., Такано С. и Токоро Х. Светоиндуцированный спин-кроссоверный магнит. Nature Chemistry 3 , 564–569 (2011).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Насу, К. Релаксация возбужденных состояний и фотоиндуцированные структурные фазовые переходы (Springer, Berlin, 1997).
Декуртинс, С., Гютлих, П., Кёлер, К.П., Спиринг, Х. и Хаузер, А. Светоиндуцированный захват возбужденного спинового состояния в комплексе переходного металла: гекса-1-пропилтетразол-железо ( II) тетрафторборатная спин-кроссоверная система. Хим. физ. лат. 105 , 1–4 (1984).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Ири М., Фукаминато Т., Сасаки Т., Тамаи Н. и Каваи Т. Цифровой флуоресцентный молекулярный фотопереключатель. Природа 420 , 759–760 (2002).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Косихара С., Токура Ю., Митани Т., Сайто Г. и Кода Т. Фотоиндуцированная нестабильность валентности в органическом молекулярном соединении тетратиафульвалент-п-хлоранил (TTF-CA). Физ. Ред. B 42 , 6853–6856 (1990).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Цанга, E. и др. . Лазерно-индуцированный сегнетоэлектрический структурный порядок в органическом кристалле с переносом заряда. Наука 300 , 612–615 (2003).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Окоши С. и Токоро Х. Фотомагнетизм в биметаллических сборках с цианомостами. Согл. хим. Рез. 45 , 1749–1758 (2012).
КАС Статья Google ученый
Эррера, Дж. М. и др. . Обратимые фотоиндуцированные магнитные свойства в семиядерном комплексе [Mo ^IV (CN) ₂ (CN-CuL) ₆ ] ⁸⁺ : Фотомагнитная высокоспиновая молекула. Анжю. хим. Междунар. Эд. 43 , 5468–5471 (2004).
КАС Статья Google ученый
Margadonna, S., Prassides, K. & Fitch, A.N. Большие отклики решетки в аналоге берлинской лазури смешанной валентности вследствие электронных и спиновых переходов, индуцированных рентгеновским облучением. Анжю. хим. Междунар. Эд. 43 , 6316–6319 (2004).
КАС Статья Google ученый
Наяк, А. П. и др. . Индуцированный давлением переход полупроводника в металл в многослойном дисульфиде молибдена. Nature Communications 5 , 3731/1–9 (2014).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Токоро Х. и др. . Теплоаккумулирующая керамика, управляемая внешней стимуляцией. Nature Communications 6 , 7037/1–8 (2015).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Сато, Х. и др. . Фаза высокого давления TiO 9 типа бадделеита0005 2 . Наука 251 , 786–788 (1991).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
«>
Хуанг, Л., Дурандурду, М. и Киффер, Дж. Пути трансформации кремнезема под высоким давлением. Природные материалы 5 , 977–981 (2006).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Карзель Х. и др. . Динамика решетки и сверхтонкие взаимодействия в ZnO и ZnSe при высоких внешних давлениях. Физ. Ред. B 53 , 11425–11438 (1996).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Липинска-Калита, К.Е., Калита, П.Е., Хеммерс, О.А. и Хартманн, Т. Уравнение состояния оксида галлия до 70 ГПа: Сравнение квазигидростатического и негидростатического сжатия. Физ. Ревизия B 77 , 094123 (2008).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Адзума М. и др. . Колоссальное отрицательное тепловое расширение в BiNiO ₃, вызванное интерметаллическим переносом заряда. Nature Communications 2 , 347 (2011).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый
Ахарт, М. и др. . Происхождение морфотропных границ фаз в сегнетоэлектриках. Природа 451 , 545–548 (2008).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Медведев С. и др. . Электронная и магнитная фазовая диаграмма β -Fe _1,01 Se со сверхпроводимостью при 36,7 К под давлением. Природные материалы 8 , 630–633 (2009).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Толберт, С. Х. и Аливисатос, А. П. Размерная зависимость фазового перехода первого рода твердое-твердое: превращение вюрцита в каменную соль в нанокристаллах CdSe. Наука 265 , 373–376 (1994).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Ханфланд М., Сяссен К., Кристенсен Н. Э. и Новиков Д. Л. Новые фазы лития высокого давления. Природа 408 , 174–178 (2000).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
МакМахон, М.И., Нельмес, Р.Дж., Аллан, Д.Р., Бельмонте, С.А. и Боворнратанаракс, Т. Наблюдение простой кубической фазы GaAs с 16-атомной основой (SC16). Физ. Преподобный Летт. 80 , 5564–5567 (1998).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Мухика А., Рубио А., Муньос А. и Нидс Р. Дж. Фазы высокого давления соединений группы IV, III-V и II-VI. Ред. Мод. физ. 75 , 863–912 (2003).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
«>
Такабаяши Ю. и др. . Неупорядоченный сверхпроводник без БКШ Cs ₃ C ₆₀ возникает из родительского состояния антиферромагнитного изолятора. Наука 323 , 1585–1590 (2009 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Honda, A. & Ohkoshi, S. Двигатель внутреннего сгорания. Патент JP6426658 (2018 г.).
Хонда А. и Окоши С. Двигатель внутреннего сгорания. Патент DE102017109005 (2018 г.).
Слихтер, К.П. и Дрикамер, Х.Г. Электронные изменения в соединениях железа, вызванные давлением. J. Chem. физ. 56 , 2142–2160 (1972).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Министерство труда, Веллингтон, Новая Зеландия. Руководство по газовым баллонам (1992 г.).
Ссылки на скачивание
Благодарности
Настоящее исследование было частично поддержано грантом JSPS для специально продвигаемых исследований (номер гранта 15H05697) и грантом JSPS для научных исследований (номер гранта 17H06367). . Мы также признаем Центр криогенных исследований, Токийский университет и Платформу нанотехнологий, которые поддерживаются MEXT.
Информация об авторе
Авторы и организации
Химический факультет, Школа наук, Токийский университет, 7-3-1 Хонго, Бункё-ку, Токио, 113-0033, Япония
Син-ити Окоши , Хироко Токоро, Косуке Накагава, Мари Йошикио, Фангда Цзя и Аска Намаи
Отдел материаловедения, Факультет естественных и прикладных наук, Университет Цукубы, 1-1-1 Тэннодай, Цукуба, Ибараки, 305-8573, Япония
Хироко Токоро
Авторы
Shin-ichi Ohkoshi
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Hiroko Tokoro
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Kosuke Nakagawa
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия
Marie Yoshikiyo
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Fangda Jia
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Asuka Namai
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Взносы
С. О. разработал и координировал это исследование, участвовал во всех измерениях и расчетах и написал статью. Х.Т. провел термодинамические расчеты. К.Н. провели элементный анализ, измерения PXRD и измерения SQUID. МОЙ. участвовал в подготовке проб, проводил наблюдения с помощью ПЭМ и частично написал статью. FJ провел эксперименты по зависимости от давления и термодинамические расчеты. А.Н. провел анализ Ритвельда, внес свой вклад в термодинамические расчеты и подготовил рисунки.
Автор, ответственный за переписку
Шин-ити Окоши.
Заявление об этике
Конкурирующие интересы
Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.
Дополнительная информация
Примечание издателя: Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.
Дополнительная информация
Дополнительная информация
Дополнительный фильм S1
Права и разрешения
Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4. 0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате, как при условии, что вы укажете первоначальных авторов и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или выходит за рамки разрешенного использования, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Перепечатка и разрешения
Об этой статье
Дополнительная литература
Скрытая теплоемкость сплава NiTi с памятью формы
Хироюки Като
Журнал материаловедения (2021)
Путь волны деформации к переходу полупроводника в металл, обнаруженный с помощью порошковой рентгеновской дифракции с временным разрешением
К. Мариэтт
М. Лоренц
М. Каммарата
Nature Communications (2021)
Комментарии
Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и Правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.
Почему управление температурным режимом необходимо для развития электромобиля?
При проектировании системы терморегулирования в электромобиле, где дальность пробега по-прежнему остается проблемой, важно учитывать не только аккумуляторную батарею, о которой говорилось ранее в блоге, но и другие компоненты, такие как электродвигатель, система контроля температуры в салоне, система зарядки аккумулятора и/или силовая электроника.
Эта статья направлена на выявление тепловых потребностей и особенностей каждого из этих компонентов, анализируя текущие и будущие тенденции в секторе с точки зрения интегрированного управления температурой в электромобилях .
Электродвигатель (электродвигатель)
Наряду с аккумуляторной батареей электродвигатель является одним из важнейших компонентов электромобиля. Когда речь идет об управлении температурой электродвигателя, его не нужно прогревать, поэтому все решения, предлагаемые на коммерческом уровне, нацелены на охлаждение его компонентов . Фактически, охлаждение электродвигателя имеет большое значение, поскольку эффективность электромеханического преобразования значительно снижается при повышении температуры.
Имея это в виду, в электромобиле электродвигатель следует рассматривать как компонент, вырабатывающий тепло ; тепло, которое может быть уловлено и повторно использовано в других системах , которые требуют его в автомобиле, с конечной целью повышения энергоэффективности и увеличения запаса хода автомобиля.
При анализе решений, предложенных такими компаниями в этом секторе, как Volkswagen AG , YASA или Punch Powertrain NV , существует в основном два варианта охлаждения для электродвигателя. С одной стороны, используется внешняя охлаждающая рубашка , а с другой стороны, внутренняя через вал ротора . В обеих концепциях предлагается использовать жидкости в качестве теплоносителя (вода, охлаждающие жидкости или тепловые масла). Выбор технологии охлаждения электродвигателя напрямую зависит от его мощность , при этом необходима комбинация обоих в случае двигателей большой мощности. Что касается выбора жидкости, это будет зависеть от жидкости, используемой в остальных компонентах автомобиля. В экстремальных случаях, таких как гоночные автомобили, необходимость погружения двигателя в масло даже рассматривается как единственный метод достижения необходимой охлаждающей способности.
Температурный комфорт в салоне
Споры, возникающие в электромобиле с устранение двигателя внутреннего сгорания (ДВС) , как удовлетворить тепловую потребность салона для достижения комфорта пассажиров. В автомобилях с ДВС это тепло является « свободным », так как оно происходит из-за неэффективности двигателя и генерируется с высокой скоростью, при этом избыток необходимо отводить наружу. Однако тепловыделение из-за неэффективности различных компонентов электромобиля 91 226 намного ниже 91 229 , и во многих случаях его недостаточно для удовлетворения общего спроса. В этом смысле необходимо иметь вспомогательную систему , которая, используя энергию , хранящуюся в аккумуляторе , вырабатывает необходимое тепло.
В этом контексте основное внимание уделяется наиболее эффективному способу обеспечить комфорт пассажиров транспортного средства. Среди рассматриваемых вариантов использование воздуха для обогрева салона , как это делается традиционно, обогрев только поверхностей , таких как сиденья, рулевое колесо и т. д., или их комбинация.
Относительно с использованием воздуха , наиболее простым и экономичным способом является использование электрических сопротивлений . Однако эта альтернатива имеет низкую эффективность по сравнению с использованием тепловых насосов (более дорогих) . Использование прямого поверхностного обогрева рассматривается как альтернатива для оптимизации использования энергии и обеспечения теплового комфорта за счет обогрева только тех зон салона, где находятся пассажиры.
Похоже, нет единого мнения о стандартном решении. В настоящее время текущее мышление отрасли выглядит так:1226 отличается для малолитражных автомобилей и автомобилей премиум-класса . Первые, в которых сокращение затрат является приоритетом , обычно включают систему кондиционирования воздуха на основе нагрева воздуха с помощью сопротивлений в стандартной комплектации и, опционально, предлагают тепловой насос , с целью минимизации потребления электроэнергии и , следовательно, увеличивая запас хода автомобиля. Однако в автомобилях премиум-класса стандартным решением, как правило, является комбинация теплового насоса (воздух) и поверхностного обогрева (сиденья и руль).
Зарядное устройство
Во время зарядки электромобиля различные элементы транспортного средства, которые вступают в работу (соединения, кабели, силовая электроника, батареи и т. д.), нагреваются, в основном из-за Джоулев нагрев . Это означает, что мощность, рассеиваемая при зарядке, растет квадратично с приложенным током .
Обычно производители рекомендуют медленную или полубыструю зарядку для увеличения срока службы аккумуляторной батареи. Тем не менее, промышленность работает над увеличением мощности зарядки, допускаемой аккумулятором, чтобы свести к минимуму время перезарядки, особенно в тех случаях, когда поездки превышают дальность действия аккумуляторной батареи.
Имя
Мощность (кВт)
Медленный
3,7 (АС)
Полубыстрый
7,4 (перем. ток) – 22 (пост. ток)
Быстро
50 (постоянный ток)
Сверхбыстрый
100 (постоянный ток)
Сверхбыстрый
130 — 150 (пост. ток)
Сверхбыстрый
350 (постоянный ток)

В настоящее время задача отрасли состоит в том, чтобы создать электрохимические элементы, способные к длительной зарядке при скорости C 4 (мощность до 350 кВт) , что было бы эквивалентно возможности перезарядки 50 % пробега автомобиля менее чем за 10 минут . Этот тип зарядки известен как сверхбыстрая зарядка (XFC) . Тем не менее, есть еще путь. Например, в настоящее время производителем с самой высокой коммерчески утвержденной мощностью зарядки является Tesla с Model S и Model X , что позволяет максимально заряжать до 142 кВт .
Однако проблема заключается не только в электрохимии элемента, но и в системе охлаждения , требуемой , поскольку предполагается, что во время сверхбыстрой зарядки 9Потребуется 1226 охлаждающих мощностей до 15 кВт . Для удовлетворения этой потребности автомобильная промышленность указывает на использование систем , основанных на погружении в диэлектрические жидкости , как на единственную жизнеспособную альтернативу на сегодняшний день.
Аккумуляторный блок
В отличие от упомянутых выше систем, аккумуляторный блок может нуждаться в нагреве (в холодном климате, перед быстрой зарядкой и т. д.) или в охлаждении (летом, во время быстрой зарядки процесс разрядки и др.). Эта функция увеличивает сложность общей системы управления температурным режимом и требует эффективной интеграции с другими компонентами. Кроме того, ожидается, что требования к терморегулированию этого компонента будут существенно различаться в краткосрочной/среднесрочной перспективе, в основном из-за появления твердотельных аккумуляторов в электромобиле. В то время как литий-ионные аккумуляторы с жидким электролитом (используемые в настоящее время) имеют оптимальную рабочую температуру от 15 до 35 ºC , но способны работать за пределами этого диапазона, 9Твердотельные батареи 1226 работают при высоких температурах (в настоящее время около 70 ºC, хотя они уже находятся в процессе снижения ее до комнатной температуры). Этот новый сценарий повысит тепловую потребность аккумуляторной батареи и потребует дополнительных систем обогрева для ее ввода в эксплуатацию.
В настоящее время в промышленности наблюдается тенденция к отказу от систем управления температурным режимом на основе принудительной конвекции воздуха для аккумуляторов , в основном из-за их высокого энергопотребления, низкой эффективности и ограниченной мощности, по сравнению с жидкостными (непрямыми) системами . Последнее на сегодняшний день является наиболее распространенным решением. В частности, большинство производителей выбирают так называемые «охлаждающие пластины », которые становятся зрелой, надежной, эффективной и безопасной технологией для удовлетворения потребностей современных электромобилей.
Что касается будущих тенденций, то можно увидеть, как основные усилия компаний отрасли сосредоточены на погружении в диэлектрические жидкости , поскольку априори это единственная технология, способная обеспечить расчетную мощность охлаждения для сверхбыстрая зарядка.
Роль средств моделирования в управлении температурным режимом
Как видно из предыдущих абзацев, существует явная потребность в интеграции между различными компонентами электромобиля для оптимизации его работы в тепловом отношении. Конечной целью является минимизация потребления электроэнергии для производства тепла .
Для достижения этой цели и сокращения времени и стоимости проектирования и производства инструментов моделирования играют ключевую роль. На самом деле, все чаще можно найти исследования соответствующих компаний в этом секторе, использующих этот тип инструментов, таких как Ford OTOSAN , RIMAC Automobili , MAGNA , CAF , Volkswagen AG и т. д.
Существуют в основном два типа средств моделирования , которые применяются при проектировании и оптимизации системы управления температурным режимом электромобиля: программное обеспечение, позволяющее сделать это за уровень компонентов , например CFD (вычислительная гидродинамика) инструменты, такие как COMSOL Multiphysics, ANSYS Fluent, SimScale GmbH и т. д., и те, которые позволяют это на уровне системы , такие как MATLAB-Simulink.
Роль теплового аккумулятора
Компонент, который в настоящее время не интегрирован в электромобиль, но призван играть важную роль , особенно когда твердотельные элементы и возможность сверхбыстрой зарядки объединены, это система накопления тепла.
Как обсуждалось в предыдущем сообщении в блоге, этот тип системы позволяет отделить выработку тепла (операция зарядки, работа электродвигателя и т. д.) от потребности (обогрев батареи, тепловой комфорт кабины и т. д.). Эта особенность делает его идеальной системой для интеграции различных теплогенерирующих и теплопотребляющих подсистем в электромобиле.
В этом направлении, например, IVECO S.p.A. изучает возможность внедрения системы накопления тепловой энергии в свои автомобили , поскольку предполагается, что она может повысить энергоэффективность зимой на 20 % .
Технология накопления тепла с наибольшим преимуществом для этого применения основана на материалах с фазовым переходом (PCM) , в основном из-за их зрелости, высокой плотности энергии и способности поставлять энергию при постоянной температуре . На самом деле, поставщики автомобильных компонентов, такие как VALEO, уже имеют в своем каталоге устройства этого типа.
Роль CIC energiGUNE в системах терморегулирования
Как видно из значительного увеличения продаж, можно с уверенностью сказать, что электромобили уже находятся на стадии зрелости, однако все еще остаются проблемы вокруг него, что напрямую повлияет на систему терморегулирования , с явной тенденцией к более технологичным решениям.
В CIC energiGUNE мы принимаем этот вызов , и поэтому из области решений в области тепловой энергии (TES) области мы работаем вместе с нашими компаниями-партнерами над разработкой и проверкой инструментов моделирования на разных уровнях. которые позволяют нам разрабатывать и оптимизировать передовые решения для управления температурным режимом, опираясь на платформу для характеристики и предсказания тепловых и электрохимических свойств и поведения на уровне клеток и создания испытательных стендов , которые могут интегрировать различные решения для управления температурным режимом.
Автор : Иньиго Ортега, младший инженер из группы системного проектирования и передачи технологий области решений в области теплоэнергетики.
Улавливание воды в стабильных композитных материалах для аккумулирования тепла: применение для обогрева кабин транспортных средств
Улавливание воды в стабильных композитных материалах для аккумулирования тепла: применение для обогрева кабин транспортных средств | ANR
подать предложение
Нажимать
Присоединяйтесь к нам
CE05 — Энергия долговечная, правильная, надежная и эффективная
Цели STOCK-CAR соответствуют текущим требованиям к экологически безопасным и энергосберегающим процессам. Проект направлен на разработку и экспериментальную оценку инновационных термохимических теплоаккумулирующих материалов (ТХТ) для обогрева (в нерабочее время) кабины грузового автомобиля. Система TCHS будет использовать отработанное тепло, теряемое охлаждающей жидкостью двигателя или выхлопными газами, для загрузки материала и водяной пар для выпуска. Оптимизация системы ТХС требует прогресса не только на уровне материалов (имеющиеся материалы не удовлетворяют всем необходимым требованиям), но и на уровне функционирования модели реактора. STOCK-CAR решит обе проблемы, начав с синтеза исходных материалов, тщательно изучив их физико-химические свойства и характеристики хранения, а затем проведя испытания в небольшом реакторе. Будут исследованы функционализированные и композиционные материалы с добавлением солей на мезопористых структурах. В качестве носителей гидратированных солей (Na3PO4, CaCl2, MgSO4, SrBr2) будут синтезированы мезопористые оксиды (SiO2, Al2O3, ZrO2) и фосфаты, а также иерархические материалы (с микро/мезо/макропорами). Поверхностная модификация пористых оксидов будет вызывать модификации химических и текстурных свойств. Ожидается значительное улучшение понимания ключевых параметров эффективного накопления тепла путем контроля пористости оксида и химической природы стенок (органическая функционализация). В области фосфатов будут синтезированы более стабильные мезопористые ALPO и SAPO с различным химическим составом и размером пор, а также иерархические ALPO/SAPO, содержащие как мезопоры, так и макропоры. Будет разработана методология скрининга для контроля физических и термодинамических факторов, влияющих на производительность и долговечность систем хранения, а также для рационализации конструкции и разработки материалов. Для оценки надежности композита будут изучены тепловое поведение и физическая структура синтезированных материалов в присутствии паров воды. Путем определения термодинамических параметров и кинетики взаимодействия вода/твердое вещество с помощью калориметрии, плотности энергии в зависимости от сорбционной емкости будут выбраны лучшие материалы TCHS для моделирования реактора и оптимизации процесса. Реактор в лабораторном масштабе будет спроектирован и обработан для тестирования максимального количества образцов перед реализацией реальной системы накопления тепла, адаптированной к размерам кабины грузовика. Параллельно с экспериментальными подходами будут также выполняться численные разработки с использованием как энергетического, так и эксергетического анализа процесса, чтобы выделить критические компоненты системы, критические фазы цикла и обеспечить прогнозы по потенциалу оптимизации. Партнеры STOCK-CAR считают, что за счет значительных достижений в области новых материалов с настроенной способностью сохранять тепло в течение переменного, контролируемого периода времени и с контролируемой скоростью реакций зарядки/разрядки можно будет разработать высокоэффективную систему TCHS. STOCK-CAR стремится не только к промышленному применению, но и к фундаментальному пониманию процесса абсорбции/десорбции разработанных соединений, что является важным шагом для такого применения. Это сделает разработанную методологию применимой ко многим другим сложным/расширенным системам в сорбционных процессах, где преобладают взаимодействия твердого тела и пара.
No related posts.