Raziskovalci laboratorija LAHDE (Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko, Procesno strojništvo) so v sodelovanju z raziskovalci iz laboratorija TINT (Laboratorij za tribologijo in površinsko nanotehnologijo) eksperimentalno karakterizirali toplotne lastnosti toplotno stikalnega kondenzatorja ter jih uporabili v numeričnih simulacijah na primeru magnetokaloričnega hladilnega sistema. Rezultate raziskav so objavili v reviji Journal of Physics: Energy (IF = 7.528).
Večina današnjih prototipov magnetokaloričnih hladilnih naprav zajema aktivno magnetokalorično regeneracijo, pri čemer delovni medij oscilira skozi matriko magnetokaloričnega materiala aktivnega magnetokaloričnega regeneratorja. Neizogibne nepovračljivosti zaradi viskoznosti, visoka raba energije za črpanje delovnega medija ter kratek čas prenosa toplote med delovnim medijem ter kaloričnim materialom omejujejo delovno frekvenco magnetokalorične hladilne naprave in s tem povezano majhno hladilno moč. Prizadevanje za boljše delovanje kaloričnih naprav je privedlo do razvoja toplotnih kontrolnih elementov (toplotnih stikal, toplotnih diod, toplotnih kondenzatorjev), ki bi nadomestili aktivni kalorični regenerator in s tem omejeno delovanje kaloričnih naprav.
Slika: Primerjava toplotne kontaktne upornosti pri različnih tlačnih obremenitvah ter pri petih različnih temperaturah za primer materialov v stiku (a) Gd/SU-8, (b) Gd/Kapton, (c) Si/SU-8, (d) Si/Kapton.
Raziskovalci so v sklopu raziskave obravnavali mehanski toplotno stikalni kondenzator, pri čemer je eden glavnih parametrov, ki vpliva na njegovo delovanje, toplotna kontaktna upornost. Ravno dani parameter velikokrat v literaturi ni poznan, prav tako pa se nemalokrat izkaže, da teoretične vrednosti močno odstopajo od eksperimentalno rezultatov. V omenjeni raziskavi so raziskovalci eksperimentalno karakterizirali toplotno kontaktno upornost med posameznimi elementi v stiku pri različnih tlačnih obremenitvah in temperaturah. Eksperimentalni rezultati toplotnih lastnosti in toplotne kontaktne upornosti so služili za numerično evaluacijo toplotno stikalnega kondenzatorja v magnetokalorični hladilni napravi napravi. Rezultati kažejo, da bi pri analiziranih pogojih delovanja naprava lahko dosegla hladilno moč 970 W m−2 pri frekvenci obratovanja 5 Hz.
Povezava do članka: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/ace288.