效率提高500%!新方法能使HVAC热交换器效率显著提升

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效率提高500%!新方法能使HVAC热交换器效率显著提升

清华大学和布朗大学科学家发现了一种简单的方法,可以大大促进紊流换热,紊流换热广泛应用于供暖、通风和空调热交换器(HVAC)系统中。在《自然通讯》上发表的一项研究中,研究人员表示,在常见的水基湍流换热系统中添加一种现成有机溶剂,可以将换热能力提高500%,这比其他旨在增加传热的方法要好得多。布朗大学博士后研究员、该研究的第一作者之一Varghese Mathai说:

其他增加热流剂纳米颗粒添加剂或其他技术的方法,充其量只取得了约50%的提升,现在清华大学等研究人员在这方面取得的进步是其他方法的10倍,这真的非常令人兴奋。紊流换热器是一种相当简单的装置,它利用液体的自然运动来转移热量。它们由热表面、冷表面和中间的液体罐组成。在靠近热表面的地方,液体变热,密度变小,形成向冷侧上升的热羽状物。在那里,液体失去热量,变得更密集,形成冷羽,下沉到热的一边。水循环作用是调节每个表面的温度。

这种类型热交换是现代暖通空调系统的主要组成部分,广泛应用于家用加热器和空调机组。用一种被称为氢氟醚或HFE的有机成分来加速这种换热器内部热量循环。HFE有时被用作热交换器中唯一的流体,但研究人员怀疑它作为水基系统添加剂可能具有更有趣的特性。与该研究的第一作者之一王紫琦(Ziqi Wang)合作,马泰(Ma thai)等尝试加入少量HFE,经过三年的研究,能够最大限度地提高HFE加速热交换的效果。研究小组发现,1%左右的HFE浓度可以显著提高热流密度,达到500%。利用高速成像和激光诊断技术,研究人员能够展示HFE增强的工作原理。

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