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磁制冷

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论坛元老

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发表于 2019-4-29 09:05:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、什么是磁制冷?






磁制冷就是利用磁热效应,又称磁卡效应的制冷。磁热效应是指融制冷工质在等温磁化时向外界放出热量,而绝热去磁时温度降低,从外界吸收热量。磁制冷技术中的制冷工质是固态的磁性材料。













二、磁制冷基本优势






1、无环境污染。


由于工质本身为固体材料以及可用水来作为传热介质,消除了因使用氟利昂、氨及碳氢化合物等制冷剂所带来的破坏臭氧层、有毒、易泄漏、易燃、易爆等损害环境的缺陷;






2、高效节能。


磁制冷的效率可达到卡诺循环的30%~60%,而气体压缩制冷一般仅为5%~10%,节能优势显著;






3、易于小型化。


由于磁工质是固体,其熵密度远远大于气体的熵密度,因而易于做到小型化;


4、稳定可靠。
由于无需压缩机,运动部件少且转速缓慢,大幅降低振动与噪声,可靠性高,寿命长,便于维修。






5、其应用范围广。


从μK、m K 直到室温以上均适用;在低温(制取液氮、液氦、液氢)领域和高温(特别是近室温)领域都有广泛应用前景;















三、磁制冷研究现状






2001年美国宇航公司(AstronauticsCooperation of America)联合Ames实验室开发成功了采用永磁体提供磁场的回转式磁制冷机,成为第一台室温磁制冷的制冷机。当前,低温区(20 K 以下)磁制冷的研究已比较成熟并实用化。高温区磁制冷还处于试验研究开发阶段,目前 80 K 至室温的磁制冷技术是研究的热点。


        


研究出低成本且具有巨磁卡效应的材料以及利用NdFeB 等永磁体产生外场(不用结构复杂而昂贵的超导磁体)是室温磁制冷关键。












四、磁制冷面临的主要困难






1、每次磁制冷循环所产生的温差还不够大,只有1~3 K,磁性材料磁熵太小;






2、热交换速度不够快,使制冷周期延长,整个循环效率下降;






3、室温条件下,不利用超导技术,仍利用电磁铁或稀土永磁材料产生磁场,则两磁极面总存在空气隙,进入磁场的磁制冷材料有限,这要求有绝热效果好的隔热层。








五、磁制冷应用前景






磁制冷技术具有节能环保的特点,非常具有开发潜力,因此应用前景广阔,可用于家用、商业、工业生产、汽车空调、超级市场、医疗卫生事业及其他用途的制冷。






磁制冷技术要真正得以广泛应用,还需要在高性能磁性材料的开发、磁体和磁场结构的设计、蓄冷及换热技术的改进、磁制冷装置的设计等方面取得新的突破。






在极低温和液化氦等小型装置中,其高效、无污染、无噪声等众多特点使其在未来的太空开发和民用需要方面让人充满期待;在要求制冷源设备重量轻、振动和噪音小、操作方便、可靠性高、工作周期长、工作温度和冷量范围广的国防领域也有很好前景。










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论坛元老

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发表于 2019-4-30 06:34:46 | 显示全部楼层
我率天兵天将 将你打回原形~~~
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