뷔유미어 사이클

Vuilleumier cycle

뷔유미어 사이클은 1918년 루돌프 뷔유미어라는 이름의 스위스계 미국인 기술자에 의해 특허를 받았다. 뷔유미에의 기계의 목적은 고온에서 열을 에너지 입력으로 사용하는 열 펌프를 만드는 것이었다. 뷔유미어 사이클...

낮은 온도 수준에서 중간 온도 수준으로 열을 펌프하기 위해 세 개의 가변 체적 공간에서 작동 가스 팽창 및 압축을 활용한다. Vuilleumier 기계의 흥미로운 특징은 유도된 볼륨 변화가 작업을 사용하지 않고 열적으로 실현된다는 것이다. 환경오염이 선택이 아닌 현대적 애플리케이션에서 운용할 수 있는 잠재력을 갖고 있는 이유다. 그것은 금속 부품과 불활성 기체로만 구성되어 있기 때문에 그러한 용도의 완벽한 후보 제품이다. 이들 단위를 건물 냉난방용으로 활용하면 화석연료를 사용하지 않고도 건물 전체 블록에 열전력을 공급하거나 공용건물에서 소규모로 운영할 수 있어 큰 에너지 절감을 달성할 수 있다. 산업용 애플리케이션이나 차량 내부에 뷔유미에 기계를 사용하는 것도 실현 가능한 옵션이다. 이 기계들이 이미 관여하고 있는 또 다른 분야는 극저온에서도 매우 유사하고 잘 알려진 스털링 냉장고와 같은 냉장고를 제공할 수 있기 때문에 극저온학이다. [1]

Vuilleumier 사이클은 저온 냉각에 응용되는 열역학 사이클이다. 스털링 사이클의 경우와 비교했을 때, 두 개의 "디플레이서"가 있고 기계적으로 연결되어 있지만, 어떤 면에서는 스털링 사이클이나 엔진을 닮았다. 핫 디스플레이서는 콜드 디스플레이서보다 크다. 연결 장치는 적절한 위상 차이를 유지한다. 디스플레커는 일을 하지 않는다. 그들은 피스톤이 아니다. 따라서 사이클을 작동하기 위한 이상적인 경우에는 작업이 필요하지 않다. 현실적으로 마찰과 다른 손실은 어느 정도 작업이 필요하다는 것을 의미한다.

이 사이클에서 작동하는 기기는 사전 냉각에 액체 질소를 사용하여 15K의 낮은 온도를 생산할 수 있었다. 예열하지 않고 1 W의 열 흐름으로 77 K에 도달했다.

이 사이클은 1918년 뷔유미에가 특허 US1275507로 처음 특허를 냈고, 1951년 KW 타코니스가 레이덴에서 다시 특허를 얻었다. 2014년 3월, Vuilleumier Cycle은 기존의 HVAC(Heating, Ventilation, Air-Condition) 시스템을 구동하는 열역학 프로세스를 이용하여, 그리고 탄소 발자국 감소와 결합된 출력 효율 증가의 결과를 가지고, 적용하여 시험되었다.[2] 이 작업은 써모리프트(http://www.tm-lift.com/), Stony Brook University Advanced Energy Research and Technology Center of Stony Brook University)가 미국 에너지부뉴욕주 에너지연구개발청(NYSERDA)의 협력을 받아 완성했다.[3] 이 작업은 2018년 8월 오크리지 국립 연구소에서 써모리프트 시스템을 시연하면서 절정에 달했다. 시연에서는 호프바우어 사이클(부유미어 사이클의 적용)을 이용한 써모리프트 기술(TCHP)이 한랭 기후 열펌프의 DOE 목표 COP를 훨씬 초과한 사이클(지열 열펌프 효율을 전혀 초과하지 않지만)에 대해 성능 계수(COP)를 달성할 수 있다는 것을 보여주었다. 더욱이 TCHP의 특성상 냉간 HX로의 유입 온도가 감소함에 따라 용량이 크게 감소하지 않는다.[4]

외부 링크

열변화를 유도하는 방법 및 기구, R에 의한 특허출원 1918년 뷔유미에

Vuilleumier의 원래 특허에 기반한 모든 미국 특허, 2020년 9월 현재 938개의 특허

Vuilleumier Cycle 극저온 냉동, 기술 보고서, 공군 비행 역학 연구소, 공군 라이트 항공 연구소, 공군 시스템 사령부, 1976년 4월[데드링크]

프랙탈 와트 뷔유미어 극저온 냉장고, 과제 1 예비 설계 최종 보고서, 개럿 주식회사, 아이리서치 제조, 고다드 우주비행센터 준비, 1973년 3월

1980년 11월 R. D. Doody에 의한 대용량, 스페이스본, Vuilleumier 냉장고

참조

  1. ^ Dogkas, George (2020-07-23). "Thermodynamic Analysis of Vuilleumier Heat Pumps".
  2. ^ http://energy.gov/sites/prod/files/2014/03/f12/Non-Vapor%20Compression%20HVAC%20Report.pdf
  3. ^ "Natural Gas Heat Pump and Air Conditioner - Department of Energy". energy.gov.
  4. ^ Sharma, Vishaldeep (2019-09-01). "Performance Evaluation of the ThermoLift Natural Gas Fired Air Conditioner and Cold-Climate Heat Pump" (PDF). U.S. Department of Energy Office of Scientific and Technical Information.
  • 저온 물리학의 실험 기법, Guy Kendall White, Philip J. Meeson, Oxford University Press, 2002, 페이지 30 링크
  • Non-Vapor-Compression HVAC Technologies, 미국 에너지부, William Goetzler, Robert Zogg, 짐 영, 케이틀린 존슨, 네비던트 컨설팅, Inc. 2014년 3월 링크