 |
Новые твердотельные магнитные холодильники
|
|
|
|
Этап чемпионата по деловой игре «Железный предприниматель»
ТвГУ, Тверь, 5-6 декабря 2014
НОВЫЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ МАГНИТНЫЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ
Описание технологии:
В основе технологии магнитного охлаждения лежит магнитокалорический эффект (МКЭ). МКЭ подразумевает изменение температуры в большинстве магнитных материалов при изменении внешнего магнитного поля, т.е. при намагничивании большинство магнитных материалов нагреваются, а при размагничивании остывают. Таким образом, основываясь на МКЭ, возможно создание магнитных холодильников - машин, где магнитные материалы выступают в качестве рабочих тел вместо газа, а процессы намагничивания или размагничивания используется вместо процессов сжатия или расширения.
Парокомпрессионный цикл охлаждения Цикл магнитного охлаждения
История:
В 1905 году Ланжевеном было впервые показано, что изменение намагниченности парамагнетика вызывает в целом обратимые изменения температуры. Петер Дебай (1926) и Уильям Джиок (1927) предположили использовать обратимые изменения температуры в парамагнитной соли для получения низких температур путем адиабатического размагничивания. Первое экспериментальное устройство магнитного охлаждения, основанное на МКЭ, было предложено Брауном в 1979.
Технология магнитного охлаждения успешно применяется для получения сверхнизких температур и является перспективным методом охлаждения при температурах вблизи комнатных.
Преимущества и ограничения технологии:
В качестве рабочих тел магнитных холодильников выступают твердые магнитные материалы с низкой токсичностью, которые можно легко перерабатывать. Магнитные холодильники, работающие при комнатной температуре, предпочтительнее с экологической точки зрения, так как они не используют летучие жидкие хладагенты, которые имеют негативное влияние на атмосферу Земли. Замена традиционных циклов, использующих жидкие хладагенты (фреоны), твердотельным магнитотепловым циклом позволит серьезно сократить потребление энергии в этом секторе экономики (оценочная эффективность превышает традиционные технологии охлаждения на 30-40%). Данная технология включена в семерку самых перспективных энергетических технологий по сокращению энергопотребления в масштабах планеты. Наконец, все твердотельные магнитные охладители обладают еще и другими преимуществами: удобство и простота эксплуатации, бесшумность, независимость от ориентации в пространстве.
|
|
|
Магнитные холодильники имеют преимущество, когда необходимо компактное устройство, способное перекачивать большое количество тепловой энергии в короткий промежуток времени. Системы охлаждения на основе МКЭ актуальны не только для бытового, но и промышленного применения – в частности для создания надежных и малозатратных систем охлаждения в серверных и дата-центрах. Магнитные охлаждающие устройства могут быть использованы в различных областях, таких, как ожижение водорода, изготовление кондиционеров воздуха, систем охлаждения для автомобилей и т.д.
Конечно, твердотельные магнитные холодильные машины имеют и недостатки, такие как высокая стоимость используемых материалов, технологическая сложность изготовления. К тому же магнитные холодильники имеют узкий температурный диапазон охлаждения, что приводит к разработке более сложных рабочих конструкций.
На сегодняшний день во всем мире ведется большая работа по разработке и созданию промышленного прототипа магнитного холодильника. Хороших результатов достигли такие технологические гиганты как General Electrics, Philips, BMW, Camfridge, Cooltec, Delta Electronics/BASF Future Business/TU Delft и Astronautics. Только в 2014 году фирма General Electrics анонсировала выпуск холодильных установок на основе магнитокалорического эффекта и показала опытную установку. На сегодняшний момент по всему миру создано около 40 прототипов магнитных холодильников. Однако ни все они созданы для демонстрации эффективности и огромного потенциала технологии магнитного охлаждения.
|
|
|
Ценовая политика:
Ориентировочная цена прототипа магнитного холодильника составляет 50 000 рублей.
Задания:
Придумайте продукт/услугу/применение на основе описанной технологии и проработайте ее бизнес-модель.
Примите во внимание следующие задачи:
· Оцените ситуацию на внутреннем и мировом рынке бытовой техники. Оцените емкость рынка? Опишите ценовую политику?
· Разработайте схему распространения продукта и способы стимулирования продаж.
· Какую дополнительную потребительскую ценность приносит предложенная Вами услуга или продукт?
· Каким образом выводить продукт/услугу на рынок? Кто будут первыми клиентами?
|
| Авторы изобретения и местонахождение (дата анонса) | Brown NASA, USA (1976) | Zimm et al., Astronautics Corp. America, Madison, Wisconsin, USA (2003) | Tura and Rowe Univ. Victoria Victoria, Canada (2007) | M. Balli, Switzerland (2013) | General Eleсtric (2014) |
| Тип рабочей схемы и максимальная рабочая частота (Гц) | Поршневой, цикл охлаждения Стирлинга | Ротационный, 4 | Ротационный, 4 | Поршневой, 0,5 | Ротационный |
| Тип магнитной системы и Вmax (Тл); Макс. мощность охлаждения (Вт); Макс. DT(K) | Сверхпроводящий магнит, 7 | Постоянные магниты, 1.5 | Постоянные магниты, 1.47 | Постоянные магниты 1,45 | Постоянные магниты 1,25 |
| - | - | ||||
| 13,2 | |||||
| Материал рабочего тела и теплоносителя | 1мм пластины Gd, теплоноситель - 20% раствор спирта и воды | Сферы Gd, GdEr 0.25-0.5 мм, теплоноситель – вода с ингибиторами | Хлопья Gd, 0.6 мм, теплоноситель – вода. | Пластины из Gd | Порошок Gd |
| Иллюстрации | 
| 
| 
| 
| 
|
|
|
|
