摘要：橡胶分子链独有的柔顺性和熵弹性特征,使其表现出巨大形变能力和明显的弹热效应。近年来基于橡胶回缩-吸热机理的弹热制冷现象逐渐受到重视,从而为高分子物理学的研究开辟了一个新的方向。本文在“高分子物理学”课程高弹形变和弹热效应的热力学分析基础上,引入橡胶弹热制冷效应的原理与研究进展,设计“基于橡胶熵弹性的弹热制冷效应”的教学目标、教学过程等内容,不仅有助于将抽象的高分子物理学基础理论转化为实际应用范例,提升“高分子物理学”课程的学习质量,还锻炼了大学生跟踪学科前沿、开展创新训练的意识与能力。

摘要：热驱动弹热制冷是利用形状记忆合金被加热变形来驱动弹热材料相变从而产生制冷效应的新型固态制冷技术。本文设计了一种将弹热制冷装置与燃料电池相结合的组合系统,利用燃料电池产生的废热来驱动弹热制冷装置,以提高能量利用效率,并产生制冷效果。基于燃料电池和弹热制冷的工作原理,采用Simulink建立了全系统动态耦合仿真模型,研究了组合系统的动态工作特性,并分析了运行参数对系统性能的影响规律。结果表明:增加弹热制冷装置能提高整个系统的能量利用效率,电堆工作温度为80℃时该系统可产生1.76 kW的制冷功率,调整电堆工作压强至2.5 atm可最大化系统的综合输出功率和运行效率,电堆电流密度对组合系统的输出功率和运行效率呈现相反的影响趋势。

摘要：弹热制冷通过单轴应力驱动弹热工质发生相变而产生制冷作用,由于其具有较高的理论制冷效率且温室效应为零,因此被认为是一种替代传统蒸气压缩式制冷的新型固态相变制冷技术。本研究团队从提升弹热原型机紧凑型角度出发,已研发了两代基于拉伸镍钛丝的弹热冰箱。为进一步提升弹热冰箱的制冷性能,本文使用镍钛片替换镍钛丝作为弹热工质,设计了第三代弹热冰箱,并构建系统仿真模型。通过仿真预测了第三代弹热冰箱的性能,结果表明:相较于前两代弹热冰箱,性能均有提升。在绝热工况下,第三代弹热冰箱将能够实现12℃的制冷温差,在热端散热工况下,弹热冰箱能实现11.4℃的冷端温降以及零温差下0.59 W/g的制冷功率。通过增加拉伸应变、更换潜热更大厚度更薄的弹热工质以及增大电机转速,弹热冰箱在32℃环温条件下能够维持10.7℃的冷藏温度。