El ciclo Vuilleumier fue patentado por un ingeniero suizo-estadounidense llamado Rudolph Vuilleumier en 1918. El propósito de la máquina de Vuilleumier era crear una bomba de calor que utilizara calor a alta temperatura como entrada de energía. El ciclo Vuilleumier...
Utiliza la expansión y compresión de gas de trabajo en tres espacios de volumen variable para bombear calor desde un nivel de temperatura bajo a uno moderado. La característica interesante de la máquina de Vuilleumier es que las variaciones de volumen inducidas se realizan sin el uso de trabajo, sino térmicamente. Esta es la razón por la que tiene potencial para operar en aplicaciones modernas donde la contaminación del medio ambiente no es una opción. Es un candidato perfecto para tales aplicaciones, ya que consta solo de partes metálicas y gas inerte . Usando estas unidades para calentar y enfriar edificios, se pueden lograr grandes ahorros de energía , ya que pueden operar a pequeña escala en edificios comunes o a gran escala proporcionando energía térmica a bloques de edificios enteros sin usar combustibles fósiles . El uso de máquinas de Vuilleumier para aplicaciones industriales o dentro de vehículos también es una opción factible. Otro campo en el que estas máquinas ya han estado involucradas es la criogenia , ya que también pueden proporcionar refrigeración a temperaturas muy bajas como los refrigeradores Stirling muy similares y conocidos . [1]
El ciclo de Vuilleumier es un ciclo termodinámico con aplicaciones en refrigeración a baja temperatura . En algunos aspectos se parece a un ciclo o motor Stirling , aunque tiene dos " desplazadores " con un enlace mecánico que los conecta, en comparación con uno en el ciclo Stirling. El desplazador caliente es más grande que el desplazador frío. El acoplamiento mantiene la diferencia de fase adecuada . Los desplazadores no realizan trabajo, no son pistones. Por lo tanto, no se requiere trabajo en un caso ideal para operar el ciclo. En realidad, la fricción y otras pérdidas significan que se requiere algo de trabajo.
Los dispositivos que funcionan con este ciclo han sido capaces de producir temperaturas de hasta 15 K utilizando nitrógeno líquido para preenfriar. Sin preenfriar, se alcanzaron 77 K con un flujo de calor de 1 W.
El ciclo fue patentado por primera vez por Vuilleumier en 1918 con la patente US1275507, [2] y nuevamente en Leiden por KW Taconis en 1951. En marzo de 2014, el ciclo Vuilleumier se probó en aplicación con la actualización de los sistemas convencionales de HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) utilizando el proceso termodinámico propuesto del ciclo de mover energía térmica y teniendo resultados de mayor eficiencia de salida junto con una huella de carbono reducida . [3] Este trabajo fue completado por ThermoLift), una empresa con sede en el Centro de Investigación y Tecnología Energética Avanzada de la Universidad de Stony Brook , con la colaboración del Departamento de Energía de EE. UU. y la Autoridad de Investigación y Desarrollo Energético del Estado de Nueva York (NYSERDA). [4] Este trabajo culminó con la demostración del sistema ThermoLift en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en agosto de 2018. La demostración mostró que la tecnología ThermoLift (TCHP) es capaz de lograr coeficientes de rendimiento (COP) para el ciclo que superaron ampliamente los COP objetivo del DOE para bombas de calor de clima frío (aunque no superaron en absoluto las eficiencias de las bombas de calor geotérmicas ). Además, debido a la naturaleza del TCHP, no hay una disminución significativa de la capacidad a medida que disminuye la temperatura de entrada al HX frío. [5]
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