Un equipo de investigadores de la Universidad de Nagoya en Japón ha desarrollado un tubo de calor en bucle (LHP) que puede entregar hasta 10 kilovatios de calor sin necesidad de electricidad. Esta capacidad de transporte de calor es la mayor del mundo. El LHP del Grupo tiene como objetivo contribuir al ahorro de energía y la neutralidad de carbono en varios sectores, incluida la recuperación de calor residual industrial, la recuperación de calor solar, la gestión térmica de vehículos eléctricos (EV) y la refrigeración de centros de datos. Los resultados están detallados. Revista internacional de transferencia de calor y masa.
Este LHP reemplaza al heatpipe de circuito más grande anterior debido a la estructura mejorada del evaporador. Estas mejoras dieron como resultado una reducción del 18 por ciento en el tamaño, un aumento de 1,6 veces en la capacidad de transporte de calor y un aumento de cuatro veces en la eficiencia de transferencia de calor en comparación con el LHP anterior desarrollado por la Universidad de Nagoya. Los LHP se han utilizado en vuelos espaciales tripulados, vehículos eléctricos, satélites meteorológicos y electrónica doméstica.
“Este LHP no tiene precedentes en el transporte de cantidades tan grandes de calor sin electricidad, lo que hace posible lograr el transporte de calor no eléctrico más grande del mundo”, afirmó el profesor Hosei Nagano, investigador principal involucrado en el proyecto. “Esto elimina la necesidad de electricidad que utilizan las bombas mecánicas convencionales, lo que permite el transporte de calor casi sin electricidad”.
La industria de los vehículos eléctricos está experimentando una creciente demanda de métodos de refrigeración energéticamente eficientes a medida que las empresas son cada vez más conscientes de su huella de carbono. Los LHP ayudan a mejorar la eficiencia general de los vehículos eléctricos al proporcionar refrigeración que no requiere electricidad, lo que reduce la necesidad de electricidad.
“Para los vehículos eléctricos, mantener la temperatura del inversor es fundamental para un rendimiento óptimo”, explicó Shawn Somers-Neal, un estudiante graduado que participó en el proyecto. “Los métodos tradicionales de refrigeración de inversores requieren energía, pero nuestro LHP mantiene la temperatura sin electricidad. Esto conduce a una mayor eficiencia y al mismo tiempo es capaz de manejar las altas cargas de calor requeridas en la industria”.
En un LHP, se utiliza un fluido de trabajo y un material poroso llamado mecha para transportar calor de manera eficiente a largas distancias. La mecha atrae el fluido de trabajo hacia la superficie mediante acción capilar. Cuando se aplica calor al vapor, el líquido en la superficie de la mecha absorbe el calor y se convierte en vapor. Este vapor viaja al condensador, donde libera calor y se condensa nuevamente en líquido. Luego, el líquido regresa a la cámara de compensación, donde nuevamente entra en contacto con la mecha, que lo atrae nuevamente a la superficie y continúa el ciclo de enfriamiento.
El grupo amplió la sección de mecha del LHP haciéndola más delgada, más larga y más ancha, conservando al mismo tiempo sus propiedades porosas de alta calidad. También mejoraron las capacidades de transporte de calor al estrechar los canales que permiten que el vapor escape y agregar canales adicionales en los lados, aumentando así el número total de canales.
“La singularidad del Loop Heat Pipe (LHP) es la forma, la calidad y el tamaño de la mecha y el rendimiento general del LHP. Generalmente, cuando se fabrican mechas más grandes, la calidad disminuye, pero la calidad de esta mecha sigue siendo la misma. Los de las mechas pequeñas”, explica el profesor Nagano. “La mecha tiene núcleos que ayudan a reducir el espesor, lo que reduce la caída de presión y las temperaturas de funcionamiento”.
Durante las pruebas, el LHP recientemente desarrollado demostró más de cuatro veces el rendimiento de transferencia de calor de los LHP existentes. Este diseño era tan eficiente que transfirió el calor residual a una distancia de 2,5 metros sin electricidad utilizando la fuerza capilar generada por la lámpara. Estableció un récord para el transporte de calor sin electricidad.
“Se espera que esta innovadora tecnología LHP revolucione la conservación de energía y la neutralidad de carbono en varias áreas, incluida la recuperación del calor residual de las fábricas, la utilización de la energía solar, la gestión del calor de los vehículos eléctricos y la refrigeración de los centros de datos”, dijo Somers-Neill. “La recuperación eficaz del calor residual de las fábricas es un paso importante hacia soluciones energéticas sostenibles”.
