Инженеры Университета Райса в США испытали систему, которая накапливает тепло в потоках жидкости, а затем отдаёт его коротким импульсом. В настольной установке с водой после примерно пяти часов постоянного нагрева изменение расхода в одном канале увеличило пиковую тепловую мощность примерно в пять раз, хотя нагрев не усиливали. О результатах университет сообщил 6 ноября 2026 года. Исследование опубликовано в журнале Cell Reports Physical Science (DOI: 10.1016/j.xcrp.2026.103593).

Как поток удерживает тепло

В устройстве два канала соединены так, что тепло может переходить между ними. Жидкость течёт по каналам в противоположных направлениях. При согласованном движении потоков тепло снова и снова переходит из одного канала в другой и остаётся в системе дольше, чем вода проходит через устройство.

Исследователи называют такой режим состоянием с высоким тепловым Q-фактором. В физике лазеров Q-фактор показывает, насколько хорошо система удерживает энергию: импульсный лазер сначала накапливает её, а затем выпускает короткой вспышкой света. В установке Райса похожий принцип применили к теплу. Пока потоки согласованы, энергия задерживается внутри, а изменение расхода в одном канале нарушает этот обмен.

После переключения система переходит в режим быстрого сброса: тепло выходит за меньшее время, поэтому пиковая мощность отдачи растёт. Источник при этом продолжает нагревать воду с прежней мощностью. В опыте использовали изготовленное на стенде устройство и светодиодную лампу.

Представим ёмкость с водой, которую медленно нагревают, пока тепло остаётся внутри. Если затем выпустить воду быстрее, накопленная энергия отдастся за меньшее время. В установке Райса этот эффект создаёт не клапан, а изменение взаимодействия двух потоков. Это условная аналогия, а не описание отдельного опыта.

Компьютерные расчёты, которые воспроизвели эксперимент с водой, предсказали более сильный эффект для жидкого металла. При заданных в модели условиях система могла бы кратковременно отдавать тепловую мощность примерно в 20 раз выше постоянной мощности нагрева, используя ранее накопленную энергию. Этот результат пока получен только в расчётах: эксперимент провели на воде. Авторы также отмечают, что систему ещё нужно научиться надёжно переключать в повторяющихся циклах и приспосабливать к тепловой нагрузке конкретного применения.

Авторы рассматривают принцип для процессов, которым нужен короткий нагрев, например для стерилизации, очистки или запуска перегонки. Среди возможных источников тепла они упоминают солнечную и промышленную избыточную энергию. Однако параметры импульса и полные измерения в доступном описании не приведены. Перед практическим применением исследователям предстоит проверить надёжность управления при многократных циклах и подобрать конструкцию под конкретную тепловую нагрузку. Материалы для подготовки научных статей могут быть полезны при разборе подобных публикаций, но не заменяют оригинальное исследование.

Схема показывает накопление тепла в двух термически связанных встречных потоках и его быстрый сброс после изменения расхода

Фото: Pavel Danilyuk / Pexels