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小型室温磁制冷系统的研制
发布时间:2020-12-30        浏览次数:32        返回列表
    基于磁热效应的固态制冷技术-磁制冷技术,具有绿色环保、潜在高效、噪音小、振动小等特点,有望成为竞争力和有应用前景的制冷技术之一。由于空间探测器等技术的需求,绝热去磁低温技术得以快速地发展,随后室温磁制冷技术逐渐兴起。本文结合旋转式Halbach磁路技术与多轴同步控制技术,搭建出一台小体积、旋转内磁体式室温磁制冷系统,并进行了初步实验研究。

 

        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。