Method Article

Şekil Bellek İncelenmesi Tabanlı Elastocaloric Soğutma Süreçler ve Model Doğrulama için Deneysel Yöntemler

DOI:

10.3791/53626

⸱

May 2nd, 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Lab for Measurement Technology, Saarland University, 2Intelligent Material Systems Lab, Saarland University, 3Lab for Material Science, Ruhr Universität Bochum

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Şekil Hafızalı Alaşımların (SMA) katı hal soğutma işlemlerinin incelenmesi ve elastokalorik malzeme özelliklerinin karakterizasyonu için deneysel yöntemler sunulmaktadır. Elastokalorik soğutma proseslerinin kontrolü ve kapsamlı bir şekilde izlenmesi için özel olarak üretilmiş bir test donanımı tasarlanmıştır. Ayrıca, termomekanik olarak birleştirilmiş modelleme yaklaşımları için bir doğrulama platformu sağlar.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

elastocaloric soğutma işlemleri geleneksel buhar sıkıştırmalı bazlı soğutma işlemine çevre dostu bir alternatif olma potansiyeline sahip Memory alaşımlar (SMA) şekillendirin. Nikel-Titanyum (NiTi) göre alaşım sistemleri, özellikle de, büyük bir elastocaloric etkilerini göstermektedir. Ayrıca, etkin bir solid-state bazlı soğutma sürecinin geliştirilmesi için gerekli malzeme özelliği büyük gizli ısıları sergiler. Bir bilimsel deney donanımı bu süreçleri ve smas içinde elastocaloric etkilerini araştırmak amacıyla tasarlanmıştır. gerçekleştirilen test donanımı, bir SMA mekanik yükleme ve boşaltma döngüleri bağımsız denetim yanı sıra SMA soğutma elemanları ve bir ısı kaynağı / lavabo arasındaki iletken ısı transferini sağlar. test düzeneği mekanik ve termal parametrelerinin senkronize tartabilen kapsamlı bir izleme sistemi ile donatılmıştır. proses bağımlı mekanik iş belirlemeye ek olarak, sistem, aynı zamanda ÖLÇME sağlarYüksek performanslı bir kızıl ötesi kamera aracılığıyla elastocaloric soğutma etkisi termal ısı yönlerini t. ortamdan verimli ısı transferi için önemli hem de soğutulacak - bu yerelleştirme ve fiyat etkileri çizimler izin verir, çünkü bu kombinasyon, özellikle ilgi çekicidir.

sunulan çalışma, farklı malzeme ve örnek geometrilerde elastocaloric malzeme özelliklerini belirlemek için deneysel bir yöntem açıklanır. Bundan başka, test düzeneği farklı soğutma işlemi değişiklikleri araştırmak için kullanılır. tanıtılan analiz yöntemleri süreç verimliliği üzerinde bir malzemenin, sürecin farklı göz ve ilgili sınır şartı etkiler sağlar. (Bir termomekanik birleştiğinde sonlu eleman modelinin) simülasyon sonuçları ile deneysel verilerin karşılaştırılması elastocaloric etkisi altında yatan fiziği daha iyi anlaşılması için izin verir. Buna ek olarak, deneysel sonuçlar, hem de bulgular baSimülasyon sonuçlarına sed, malzeme özelliklerini geliştirmek için kullanılır.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ferroic malzemelere dayanan katı hal soğutma işlemleri geleneksel buhar sıkıştırmalı bazlı sürecine çevre dostu alternatifler potansiyel var. Ferroic malzemeleri manyetokalorik Elektrokalorik ve elastocaloric etkileri, 1, 2, hem de multicaloric malzeme davranışı 3 olarak tanımlanan bu etkilerin kombinasyonu sergileyebilir. ": Soğutma Yeni Kavramlar Ferroic Malzeme Kalorili Etkileri" 4 ferroic malzemelerde farklı kalori etkileri halen Alman Bilim Vakfı (DFG) Öncelikli programının SPP 1599 bir parçası olarak araştırılmaktadır. Bu program kapsamında incelenmiştir Bellek Alaşımları (SMA) nedeniyle büyük gizli ısıları....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Numune Hazırlama

  1. kaliperler ile SMA kurdele ölçün ve numunenin kesiti belirler.
  2. yüksek yayım (ε = 0.96) boya ince bir tabaka şerit kaplanmasıyla İR ölçümleri için örnek hazırlayın.
    Dikkat: Boya tahriş edici olarak sınıflandırılır. Eldiven, koruyucu gözlük ve ağız koruma boya işlenmesi sırasında giyilmelidir.

2. Malzeme Sabitleme (Eğitim)

Not: İlk mekanik bisiklet mekanik ve termal malzeme istikrar yol açar. stabilizasyon etkisinin araştırılması ve eğitim prosedürünün kendisi, aktüatör kullanımı ve test teçhizat üst düzey yanı sıra IR kamera monte sensörleri gerektirir. <....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Malzeme stabilizasyon (Eğitim):

Şekil 9, 50 eğitim döngüsü bir stres / streyn diyagramını göstermektedir. Incelenen örnek A = 1.45 mm 2 kesitli Ni-Ti şerit olduğunu. 1 x 10 -3 sn uygulanan gerilme oranı -1 DT = 12.2 K sıcaklık artışı ortalama sıcaklık artışına neden olur istikrar etkisi üzerinde önemli bir etkiye sahip 12- 14; Mekanik sabi.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

sunulan bilimsel deney düzeneği protokolü bölümünde açıklanan deneyler yaparak elastocaloric malzeme ve soğutma işlemlerinin kapsamlı bir soruşturma sağlar. sıkma önce numunenin hassas hizalama tüm deneyler için çok önemlidir. Kötü hizalama potansiyel erken malzeme yetmezliğine yol açabilir. Ayrıca, maksimum gerekli gerilme tam bir faz dönüşümü alaşım bileşimine bağlıdır ulaşmak için ise zorlanma, malzeme ömrü üzerinde önemli etkiye sahip uyguladı. Araştırılmıştır NiTiCuV alaşımın dönüşüm soyu. Anlamlı Şekil 9

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar DFG öncelikli programının desteği kabul etmek istiyorum 1599 "ferroic malzemelerde kalori etkiler: soğutma için yeni kavramlar" (Projeler: EG101 / 23-1, SCHU2217 / 2-1, SE704 / 2-1, EG101 / 29 -2, SCH2217 / 3-2, SE704 / 2-2).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Doğrusal doğrudan tahriklerESR-PollmeierML 1418-U5-W1SMA yükleme/boşaltma; ısı transferi
Pnömatik silindir FestoADNGF-40 574031Isı kaynağı/lavabo ve SMA arasındaki temas
Endüktif konum ölçüm sistemi AMOLMKA-1101.1NN-1.0-0
Gerilim ve sıkıştırma yük hücresiFutekLCF451; FSH02241SMA kuvveti
Sıkıştırma yük hücresiFutekLTH300; FSH00297Temas kuvveti
IR kameraInfra TecImage IR 9360; M911291,280 x 1,024 piksel; Maksimum kare hızı 3.200 Hz
Gerçek Zamanlı Kontrol Cihazı National InstrumentsNI CompactRIO-9074Veri toplama ve kontrol sistemi
Kamera verniğiTetenal105202

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Fähler, S., Rößler, U. K., et al. Caloric effects in ferroic materials: New concepts for cooling. Adv. Eng. Mater. 14 (1-2), 10-19 (2012).
  2. Moya, X., Defay, E., Heine, V., Mathur, N. D. Too cool to work. Nat. Phys. 11 (3), 202-205 (2015).
  3. Starkov, I. A., Starkov, A. S.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Elastocaloric CoolingShape Memory AlloysNickel Titanium AlloysMechanical Loading ControlInfrared ThermographyFinite Element ModelingThermal Caloric MeasurementsProcess Efficiency AnalysisMaterial Property OptimizationExperimental Test Rig

Related Articles