Термоакустическая тепловая машина 25кВт на цикле Стирлинга

Категория: Конвертация энергии

Термоакустическая тепловая машина 25кВт на цикле Стирлинга

Долгожданные новости поступили из Нидерланд от компании SoundEnergy. Готовится к выходу промышленная версия термоакустического преобразователя (сокращенно THEAC — thermo acoustic convertion) на цикле Стирлинга мощностью 25кВт. Созданный преобразователь является результатом 20 летней разработки учёных из Los Alamos Nation Laboratory, исследовательской компании Aster Thermoacoustics, и производственной компании SoundEnergy. Эту машину, без сомнений, можно назвать технологическим прорывом.

Для чего он нужен и что преобразовывает?

Термоакустический преобразователь THEAС-25 — это холодильная машина или тепловой насос (одновременно), для привода которой не требуется электричество. Энергией для её работы служит любой тепловой источник в диапазоне 90-300 °C: отработанное (ненужное) тепло, тепло от технологического оборудования, тепло от солнечных вакуумированных коллекторов… Основное назначение преобразователя THEAС-25 — функционирование в качестве центрального блока в системе климат контроля. Такой блок может круглый год выполнять функции климатической системы: летом кондиционера, зимой теплового насоса в режиме нагрева.

Схема машины

THEAC-25 не содержит привычных компрессоров и других движущихся механизмов. Он базируется на технологии многоступенчатого двигателя Стирлинга с бегущей акустической волной. Состоит из двух термоакустических ступеней теплового двигателя и двух термоакустических ступеней тепловых насосов с общим акустическим резонатором и контуром обратной связи.

Термоакустический преобразователь

На схеме выше показано применение в комплексе источником тепла вакуумными солнечными коллекторами (красная линия). Нагревающий выход указан на схеме зеленым. Он направляется либо на нужды системы отопления (горячего водоснабжения) здания или на тепловентилятор для сброса тепла в атмосферу в режиме кондиционирования. Голубым обозначена холодильная линия, направляемая в систему охлаждения здания. Блок «TA heat engine» — это термоакустический двигатель стирлинга, создающий акустическую энергию (звук очень большой мощности). Блок «TA heat pump» — это термоакустический тепловой насос, использующий входящую акустическую энергию для охлаждения «голубой линии» и нагрева «зеленой линии».

Конструкция преобразователя

theac 25 тестовый образец

На фото изображен предпромышленный образец THEAC-25. Серийный промышленный экземпляр компания SoundEnergy обещает выпустить в середине 2017 года. Мощные емкости нужны для безопасного удержания давления газа внутри около 10 бар. Рабочей средой является недорогой газ аргон. Горизонтальная труба — это полый акустический волновод, просто труба, в вертикальных ёмкостях располагаются холодные и горячие теплообменники. Размер всей конструкции 3,5 х 3,5 х 0,6 метра, и в принципе, ее можно разместить вертикально и это не влияет на работу.

3d модель преобразователя

Преимущества

  • не имеет движущихся частей, очень долговечна
  • двойное применение (кондиционирование и отопление)
  • аргон является абсолютно безопасным хладогентом для озонового слоя
  • полное использование энергии солнечных коллекторов
  • низкий уровень шума
  • не производит CO2

Технические характеристики

  • Мощность 25кВт
  • Температура от источника тепла 90 — 300 °С
  • Температура на выходе холодильной линии -30 °С
  • Объем аргона 940 дм3
  • Коэффициент эффективности теплового насоса (EER) при 160 °С — 0,55, при 200 °С — 0,7
  • Подключение 1 дюйм
  • Шум 70 дБа
  • Масса 480 кг
  • Габариты 3,5 х 3,5 х 0,6 м

Читайте также: