成都中冷低温科技有限公司

          研究的系统流程简图在图1中给出。该流程采用液氮预冷，一个制冷级含有一台透平膨胀机和节流阀，这里节流阀的安装是必须的，首先可以在变工况的情况下调节进入膨胀机的工质流量以控制膨胀机的叶轮转速，从而使系统稳定运行；其次是可以通过调节阀门的开度来调节膨胀机的进口压力，从而可以很好地适应系统有无液氮预冷的工况。 

热力学计算：

系统假设：

（1）换热器热端压降为2 kPa，冷端压降为1 kPa；

（2）透平等熵效率为70%，且不随压力和温度等变化；

（3）系统处于稳定状态。

        系统的制冷系数定义为：

式中：Q为制冷量，kW；W为压缩机功耗，kW。

工质的比定义为：

式中：h和s分别为工质的比焓和比熵，T0是参考温度（300 K），h0和s0分别为参考状态下工质的比焓和比熵（T=300 K，P0=101 kPa）。

压缩机、冷箱以及系统的效率分别为：

式中：m为压缩机入口流量，mLN为液氮耗量。

主要参数的热力学分析：        

（1）膨胀比对系统效率的影响

遗传算法优化参数

        遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的随机搜索算法。遗传算法模拟了自然选择和遗传中发生的复制、交叉和变异等现象，从任一初始种群出发，通过随机选择、交叉和变异操作，产生一群更适应环境的个体，使群体进化到搜索空间中越来越好的区域，这样一代一代地不断繁衍进化，收敛到一群适应环境的个体，求得问题的优解。

        制冷机主压缩机采用的是双螺杆变频调速压缩机。考虑BEPCII低温系统每年需要连续运行10个月，压缩机故障停机后处理的时间较长，严重的影响BEPCII的运行。所以2009年夏季检修期间，增加了一台备用压缩机，备用压缩机可以代替压缩机A，也可以代替压缩机B运行，所以目前两套系统有3台压缩机可交替运行，大大提高了系统运行的可靠性。但冷箱还是两套，没有备件。

        冷箱包括：换热器、吸附器、透平、阀门和管道等部件。透平、阀门都可以从冷箱顶部取出进行维护。运行这些年，更换过透平几次，更换过阀门垫圈。但冷箱内部到目前为止还没有维护过。图1为冷箱外观图，从外观看冷箱的体积比较庞大，要维护一次需要大量的人力和物力。

结论：

        经过测试，当有液氮预冷时测试制冷能力为553 W，液化率215.8 L/h，如图9所示，达到初图9制冷机制冷能力和液化能力的验收指标。改造后效果良好，目前制冷机运行稳定。

        在变化磁场中某些磁性材料存在励磁放热、去磁吸热的特性，这种特性被称为磁热效应。通常磁热效应有两种表征参数，绝热温变ΔTad与等温磁熵变ΔSM。磁制冷循环是基于材料的磁热物性来实现的。类似于蒸汽压缩式制冷循环，拥有磁热效应的工质在低温环境下去磁吸收热量，并在高温环境下磁化释放热量，从而形成了一个完整的制冷循环。主动磁制冷循环是磁制冷中重要的应用循环之一，由主动磁回热器(Active Magnetic Regenerator，缩写AMR)与基本磁制冷循环构成，如两个等磁场过程和两个等熵过程构成的主动磁Brayton循环，循环运行过程如图1所示。小型室温磁制冷系统由同心Halbach永磁体组、主动磁回热器、高低温换热器及换热流体、驱动控制与采集系统等组成。

总  结：

         搭建了一台小型旋转式室温磁制冷系统并进行了初步性能实验研究。样机选用了同轴Halbach永磁组，对主动回热器端盖处进行了双通道设计，其多轴伺服驱动器分别对磁体和水力活塞进行时序相位控制。系统采用了0.55—0.80 mm的钆球作为磁制冷工质、pH值11的NaOH溶液为换热流体，在运行频率0.6 Hz下，获得13.3 K的大无负荷制冷温跨，在0.40 Hz运行频率下，获得佳利用系数0.35，此时无负荷大制冷温跨为12.1 K。通过对高低温端制冷温跨、利用系数等参数的初步研究，考察了室温磁制冷系统运行特性，寻找室温样机的优工作参数，为下一步实验样机的改造和扩大实验参数测试提供指导，为其它磁制冷样机的研究提供借鉴。