Новости

Ученые придумали инновационную систему отопления дома солнечным светом

16 февраля 2021 Рубрика: Исследования и разработки, Новости организаций Ключевые слова: челябинская область, система солнечного отопления, альтернативные источники энергии

Челябинские ученые разработали нанотехнологию, повышающую отдачу превращения природной энергии Солнца в тепло.

Идея отопления домов от солнечного света не нова. Для этого применяют тепловые аналоги солнечных батарей — теплоколлекторы. Но КПД таких устройств невысок, что сдерживает их применение. Международная команда исследователей из России, Малайзии, Китая и Ирана нашла выход: применив новейшие нанотехнологии, использовать в теплообменниках в качестве теплоносителей вещества с особыми свойствами — гидрофторэфиры. Ученые провели компьютерное исследование перемещения слоев в потоке наножидкости, текущей в горизонтальной трубке, и результаты превзошли все ожидания.

Идея виртуального тестирования наножидкостей для теплообменников принадлежит ученым ЮУрГУ, доктору технических наук, профессору кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» Евгению Соломину и доктору Мухаммаду Язди. Они изучили тепловое влияние двух типов наножидкостей, которые получили измельчением наночастиц оксида алюминия (Al2O3) и диоксида кремния (SiO2) в чистом гидрофторэфире с разными концентрациями.

Как оказалось, это прорывное ноу-хау позволит намного улучшить систему «солнечного» отопления. Ученые рассчитали оптимальный объем нанодобавок, наилучший режим работы этой экономичной и экологичной теплосистемы, когда тепло вырабатывается без сжигания нефти и газа, за счет энергии Солнца.

По словам Евгения Соломина, многие технологические процессы нефтеперерабатывающей, химической, атомной, холодильной, газовой отраслей промышленности были бы невозможны без использования теплообменников — технических устройств, передающих тепло от носителя до холодного объекта. Но для понимания их возможностей нужно четко определить ресурс теплопередачи. Раньше эту задачу решали аналитическими методами, а с появлением наножидкостей, таких как гидрофторэфиры, появилась возможность прогнозировать теплоотдачу, выстроив ее виртуальную модель.

«Мы выяснили, что средний перепад давления уменьшается примерно на 25% при скольжении жидкости на стенке трубы, — пояснил Евгений Соломин. — Кроме того, при использовании трубы со скольжением внутри и добавкой оксида алюминия качество передачи тепла по сравнению с традиционной технологией улучшается примерно на 20%. Таким образом, найден инновационный способ использования наножидкостей для проточной наносмазки трубопроводов в системах солнечных коллекторов. По нашим расчетам, КПД повышается более чем на 10%».

По результатам исследований ученые подготовили рекомендации тепловикам по использованию разных типов наножидкостей и нанодобавок в теплообменниках. По мнению экспертов, они будут очень полезны для систем солнечных коллекторов, собирающих тепловую энергию, в проектах по солнечному нагреву и опреснению воды. Ученые намерены продолжать исследования, которые могут дать начало целому спектру гидро-газодинамических применений в самых разных отраслях.

Подобные научные эксперименты они уже проводят совместно с итальянскими коллегами из Падуанского университета: изучают «течение» воздуха в роторах ветроэнергетических установок. А в коллаборации с малайзийским университетом южноуральские ученые сотрудничают в сфере исследования вентиляционного оборудования.

Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале Thermal Science and Engineering Progress.

Источник:

  • Интернет-издание «Южноуральская панорама»

Ссылка:

Добавить комментарий

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28