Sistema revolucionário transporta 10 kW de calor sem usar eletricidade

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 04/09/2024

Ala de calor

Engenheiros japoneses desenvolveram um sistema de conduo trmica que consegue transportar at 10 kW de calor sem a necessidade de usar eletricidade, um recorde mundial no transporte de calor, essencial na indstria e em vrios outros setores.

O sistema conhecido como ala de calor, ou tubo de calor em circuito fechado.

A inovao bem-vinda porque alas de calor eficientes podem contribuir para a economia de energia e a neutralidade de carbono em vrios setores, incluindo a recuperao de calor residual industrial, a utilizao de calor em usinas termossolares, o gerenciamento trmico de veculos eltricos e at o resfriamento das centrais de dados de informtica. Alas de calor tambm j foram usadas em voos espaciais tripulados, satlites meteorolgicos e aparelhos eletrnicos domsticos.

O recorde de transferncia trmica foi obtido graas a melhorias na estrutura do evaporador. Essas melhorias levaram a uma reduo de 18% no tamanho, um aumento de 1,6 vez na capacidade de transporte de calor e um aumento de quatro vezes na eficincia de transferncia trmica, em comparao com o sistema recordista anterior.

“Esta ala de calor no tem precedentes no transporte de uma quantidade to grande de calor sem eletricidade, alcanando o maior transporte de calor no eltrico do mundo,” disse o professor Hosei Nagano, da Universidade de Nagoya. “Isso elimina a necessidade de eletricidade consumida anteriormente por bombas mecnicas convencionais, permitindo um transporte de calor quase perptuo sem eletricidade.”

Detalhes dos componentes da ala de calor.
[Imagem: Shawn Somers-Neal et al. – 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125865]

Recorde na transferncia de calor

Em uma ala de calor, um fluido de trabalho e um material poroso, chamado pavio, so usados para transportar calor de forma eficiente por longas distncias.

O pavio atrai o fluido de trabalho para a superfcie por meio da ao capilar. Quando o calor aplicado ao evaporador, o fluido na superfcie do pavio absorve o calor, transformando-se em vapor. Esse vapor viaja para o condensador, onde libera o calor e condensa novamente em lquido. O lquido ento retorna para a cmara de compensao, onde entra em contato com o pavio novamente, que o atrai de volta para a superfcie, e assim recomea o ciclo de resfriamento.

A equipe aprimorou a seo do pavio, tornando-o mais fino, mais longo e mais largo, sem perder suas propriedades porosas de alta qualidade. Eles tambm melhoraram a capacidade de transporte de calor estreitando os canais que permitem que o vapor escape do evaporador e adicionando canais adicionais nas laterais, aumentando assim o nmero total de canais.

O novo prottipo apresentou uma eficincia de transferncia de calor de mais de quatro vezes maior que a verso anterior. O projeto mostrou-se to eficaz que transportou 10 kW de calor residual por uma distncia de 2,5 metros sem usar energia para bombeamento – usando apenas a fora capilar gerada pelo pavio. Isso estabeleceu um recorde mundial para o transporte de calor sem energia.

“A expectativa que esta tecnologia pioneira de ala de calor revolucione a conservao de energia e a neutralidade de carbono em vrios campos. A economia efetiva de calor residual das fbricas marca um passo significativo em direo a solues de energia sustentvel,” disse o pesquisador Shawn Somers-Neal.

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