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Refrigerators and Heat Pumps01:07

Refrigerators and Heat Pumps

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Refrigerators or heat pumps are heat engines operating in a reverse direction. For a refrigerator, the focus is on removing heat from a specific area, whereas, for a heat pump, the focus is on dumping heat into one particular area. A refrigerator (or heat pump) absorbs heat Qc from the cold reservoir at Kelvin temperature Tc and discards heat Qh to the hot reservoir at Kelvin temperature Th, while work W is done on the engine’s working substance.
A household refrigerator removes heat from...
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Electro-mechanical Systems01:19

Electro-mechanical Systems

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Electromechanical systems are intricate configurations that effectively combine electrical and mechanical elements to achieve a desired outcome. Central to many of these systems is the DC motor, a device that converts electrical energy into mechanical motion, enabling various applications ranging from simple fans to complex robotic mechanisms.
A key component of the DC motor is the armature, a rotating circuit positioned within a magnetic field. As an electric current passes through the...
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Un sistema de refrigeración electrocalórico de estado sólido de alto rendimiento

Yunda Wang1, Ziyang Zhang2, Tomoyasu Usui3

  • 1PARC, A Xerox Company, 3333 Coyote Hill Rd., Palo Alto, CA 94304, USA. yundaw@parc.com dschwart@parc.com.

Science (New York, N.Y.)
|October 2, 2020
PubMed
Resumen
Este resumen es generado por máquina.

El enfriamiento electrocalórico (EC) ofrece alternativas eficientes y de estado sólido para la refrigeración y la electrónica. Una nueva arquitectura del sistema logró un intervalo de temperatura de 5,2 ° C y un alto flujo de calor, superando las demostraciones anteriores de enfriamiento de la CE.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencias de los materiales
  • La termodinámica
  • Física del estado sólido

Sus antecedentes:

  • El enfriamiento electrocalórico (EC) es una tecnología de estado sólido prometedora para la refrigeración y la refrigeración electrónica.
  • Los dispositivos CE ofrecen una alta eficiencia, compacidad y beneficios ambientales en comparación con los sistemas de refrigeración convencionales.
  • Los sistemas de refrigeración CE existentes se enfrentan a desafíos para lograr un alto flujo de calor y un rango de temperatura.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar una arquitectura de sistema escalable y de alto rendimiento para la refrigeración electrocalórica.
  • Demostrar la eficacia de los condensadores cerámicos multicapa PbSc0.5Ta0.5O3 EC en un dispositivo de refrigeración práctico.
  • Lograr mejoras significativas en el flujo de calor y la elevación de la temperatura en comparación con los sistemas de refrigeración CE existentes.

Principales métodos:

  • Fabricación de condensadores cerámicos multicapa de PbSc0.5Ta0.5O3 EC mediante un proceso compatible con la fabricación.
  • Integración de estos condensadores en una nueva arquitectura de sistema para la refrigeración de la CE.
  • Medición experimental del rango de temperatura del sistema y del flujo de calor.

Principales resultados:

  • Demostró una arquitectura de sistema de refrigeración EC escalable y de alto rendimiento.
  • Se ha alcanzado un intervalo de temperatura del sistema de 5,2°C.
  • Obtuvo un flujo de calor máximo de 135 milivatios por centímetro cuadrado, superando las demostraciones anteriores en más de cuatro veces.
  • Se informó de un aumento de temperatura entre los más altos para los sistemas CE que utilizan condensadores de varias capas de cerámica.

Conclusiones:

  • La arquitectura del sistema desarrollada y el dispositivo EC muestran un potencial significativo para interrumpir las tecnologías de refrigeración convencionales.
  • El alto flujo de calor y el aumento de temperatura alcanzados representan un gran avance en el rendimiento de refrigeración CE.
  • Los procesos de fabricación compatibles con la fabricación permiten la escalabilidad para aplicaciones prácticas.