Tian bruger supercomputere til at designe aktive magnetiske regeneratorer til magnetisk køling

mandag 21 nov 16
|

Magnetisk køling

Magnetisk køling er en lovende teknologi, der anvender magnetiske materialer som den aktive komponent, og ikke-flygtige væsker som vand eller alkohol til at overføre varmen til omgivelserne. Teknologien vil potentielt kunne levere mere effektiv og miljøvenlig køling inden for en lang række anvendelser.

PhD Forsvar

Hovedvejleder: Lektor Kurt Engelbrecht

Medvejledere: Seniorforsker Kaspar Kirstein Nielsen og lektor Christian Veje, UMCI University of Southern Denmark

Ph.d.-studiet var del af projekt Enovheat, der skal udvikle det videnskabelige og tekniske fundament for højeffektive varmepumper baseret på magnetokaloriske materialer og teknologier, som var finansieret af Innovationsfonden.




Tian Lei fra DTU Energi forsvarede den 14. november sin ph.d.-afhandling med titlen: ”Modeling of active magnetic regenerators and experimental investigation of passive regenerators with oscillating flow”.

Nogle materialers temperature kan blive ændret af et eksternt felt, fx et magnetisk eller et elektrisk felt. Sådanne ’kaloriske’ materialer kan anvendes til kølemaskiner eller varmepumper der har høj effektivitet og som undgår brugen af konventionelle kølegasser. DTU Energi leder ENOVHEAT, et stort projekt støttet af Innovationsfonden, hvis mål det er at udvikle en varmepumpe baseret på magnetokaloriske materialer.

Læs mere om projekt Enovheat her

Tian Lei havde den vigtige opgave i projekt Enovheat at forbedre forståelsen af den aktive komponent i varmepumpen, den såkaldte aktive magnetiske regenerator. Til det formål brugte han computermodeller og eksperimentelle test.

"De fleste magnetokaloriske materialer udviser kun temperaturændringer under 5 grader selv med en kraftig permanent magnet på 1,5 tesla. Vi er derfor nødt til at bruge regenerering til at øge temperaturforskellen. Man kan anvende mange forskellige materialer og design, og det er vigtigt at sætte dem sammen på den rette måde for at opnå den bedste effekt. Det er her, jeg kommer ind. Jeg bruger computersimuleringer til at se hvilke design, der vil fungere bedst," siger Tian Lei.

"Man kan anvende mange forskellige materialer og design, og det er vigtigt at sætte dem sammen på den rette måde for at opnå den bedste effekt. Det er her, jeg kommer ind. Jeg bruger computersimuleringer til at se hvilke design, der vil fungere bedst"
Tian Lei, postdoc på DTU Energi

Tian Lei arbejdede med regenerative motorer/kølere, før han startede sin ph.d. på DTU Energi. Han havde derfor en god baggrund til at studere aktive magnetiske regeneratorer. I afhandlingen har han set på regeneratorer opbygget af magnetokaloriske materialer med henholdsvis første eller anden ordens faseovergange (FOPT eller SOPT).

FOPT-materialer har andre karakteristika end SOPT-materialer, nemlig en højere magnetokalorisk effekt, men et mindre temperaturområde hvor de er aktive. Afhandlingen kvantificerer effekten af disse forskelle.

"Baseret på mine undersøgelser viser jeg hvad der er den optimale måde at sammensætte regeneratorer af lag bestående af typiske FOPT og SOPT materialer. Ved hjælp af mine simuleringer kvantificerer jeg tabene og analyserer de indre tabsmekanismer i aktive magnetiske regeneratorer ", siger Tian Lei.

Tian har også set på det problem at mange magnetokaloriske materialer er skøre og derfor let går i stykker ved mekaniske påvirkninger. Han forsøgt at løse det ved at udvikle regeneratorer der holdes sammen af epoxy.  Desuden opbyggede han en prøveopstilling der tillader at man kan måle regeneratorernes varmeoverførselsegenskaber.

 Tian forsvarede sin ph.d.-afhandling den 14. november. Han fortsætter som postdoc på DTU Energi, hvor han skal studere termoelektrika og magnetokaloriske materialer.

Læs mere om DTU Energis forskning i magnetokaloriske materialer

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.