复合式磁制冷机制冷性能的实验研究
发布时间：2021-10-14 08:52
随着时代的发展,制冷技术对现代社会产生了重大影响,无论是日常生活、生物医药,还是在航空航天、石油化工中都具有举足轻重的作用。但是传统的制冷技术如压缩式、吸收式制冷技术,所用的工质容易产生一些严重的环境问题,如臭氧层的空洞和温室效应。根据国际环保法公约规定,发达国家2020年,发展中国家2030年基本淘汰对环境有害的制冷工质如HCFCs类和CFCs类,但是目前替代的工质仍面临着一些问题,所以目前急需一种新型高效绿色的制冷技术,而磁制冷技术因其具有绿色环保、高效、低振动、低噪音、运行稳定等优点,为解决传统制冷技术带来的环境问题提供了一个有效解决方案,使其可能成为最具研究价值和最有应用价值的制冷技术之一。所谓磁制冷技术是一种利用磁性物质所具有的“磁热效应”来制冷的新型制冷技术。本文主要是以复合式磁制冷机为研究对象,通过实验探究了磁制冷机结构、操作参数和换热流体三个方面对系统制冷性能的影响。（1）针对磁制冷机结构对系统制冷性能的影响,先后探究了磁制冷机冷端换热器结构、热端散热器结构、磁工质的填充方式和主动回热器端口对系统制冷性能的影响,得到改变冷端换热器及热端散热的结构和散热方式来提升磁制冷机...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁热效应原理示意图
2.3.1 磁制冷基本热力学循环磁制冷四种基本热力学循环如图 2.3 所示。a、b、c、d 四种基本循环分别表示磁卡诺循环、磁斯特林循环、磁布雷顿循环、磁埃里克森循环；磁卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程构成，磁斯特林循环是由两个等温过程和两个等磁矩过程构成；磁布雷顿循环循环是由两个等磁场过程和两个绝热过程构成；其中磁卡诺循环的结构最简单，不需要蓄冷器，磁斯特林循环对外加磁场的控制最为麻烦，等磁矩过程控制磁场需要借助计算机来控制磁场；假设四种磁制冷基本循环中 a 点与 c 点温度为定值，从图 1.3 分析可得，磁布雷顿循环的高温端和低温端之间的温度跨度是这四个基本磁制冷循环中最大的，但是因为它与外界环境的热量交换过程是变温热交换，所以磁布雷顿循环中存在温差换热不可逆因素；磁埃里克森循环中的高温端和低温端与外界环境的热交换过程，并不存在温差换热等不可逆因素，其制冷量大于磁卡诺与磁斯特林循环，但是磁布雷顿循环实现外加磁场的励磁和退磁的过程要比磁埃里克森循环环要容易。
循环是由四种基本磁制冷循环中不同制冷循环组合环可综合单一磁制冷循环的优点，摒弃单一磁制冷循性能，如复合式磁布雷顿-埃里克森循环[61]。如图 里克森循环，结合了磁布雷顿循环和磁埃里克森循-d-a 过程为磁布雷顿循环和磁埃里克森循环的制冷过d-e-e1的面积和四边形 d-a-f-e 的面积之和，其理想放相比于单一的布雷顿循环，复合式磁布雷顿循环-埃里制冷性能要比相对于的等磁场过程的制冷性能更好。雷顿循环-埃里克森循环冷端的换热温度相对于等磁端的换热温度相对于等磁场过程有所降低，由此可以森循环在减小了冷热端温跨的同时，结合磁埃里克换热所产生的不可逆因素，可获得更多制冷量，从而但是，想要在实际过程中应用复合式磁制冷循环还需生的各基本循环的时间分配、运行顺序等问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶合金的磁热效应及磁蓄冷性能[J]. 霍军涛,盛威,王军强. 物理学报. 2017(17)
[2]3种主动式室温磁蓄冷器的数值模拟分析[J]. 薛孝忠,唐永柏,雷小波,陈云贵,巫江虹,王华生. 四川大学学报(工程科学版). 2016(S2)
[3]筒式永磁室温磁制冷机的研制[J]. 金培育,黄焦宏,闫宏伟,杨占峰,张英德,李兆杰. 稀土. 2014(05)
[4]一级相变磁制冷材料的基础问题探究[J]. 陈湘,陈云贵,唐永柏,肖定全,李道华. 物理学报. 2014(14)
[5]室温磁制冷机性能评测及能效分析[J]. 刘超鹏,巫江虹,黄一鹤,唐永柏. 化工学报. 2014(09)
[6]数控往复式室温磁制冷机的研制[J]. 金培育,黄焦宏,闫宏伟,刘翠兰,程娟,邓沅. 稀土. 2012(06)
[7]活性蓄冷器数学模型的研究进展[J]. 王玉莲,孙淑凤,岳献芳. 低温与超导. 2009(06)
[8]换热流体对旋转式室温磁制冷特性影响实验分析[J]. 王惜慧,巫江虹,陈云贵,唐永柏. 低温工程. 2009(03)
[9]室温磁制冷机主动式回热器强化传热数值仿真[J]. 巫江虹,刘岩,王惜慧,唐永柏,陈云贵. 低温工程. 2008(06)
[10]Tm3+掺杂光纤激光制冷的理论分析[J]. 孙海生,贾佑华,纪宪明,印建平. 物理学报. 2006(06)
本文编号：3435843
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁热效应原理示意图
2.3.1 磁制冷基本热力学循环磁制冷四种基本热力学循环如图 2.3 所示。a、b、c、d 四种基本循环分别表示磁卡诺循环、磁斯特林循环、磁布雷顿循环、磁埃里克森循环；磁卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程构成，磁斯特林循环是由两个等温过程和两个等磁矩过程构成；磁布雷顿循环循环是由两个等磁场过程和两个绝热过程构成；其中磁卡诺循环的结构最简单，不需要蓄冷器，磁斯特林循环对外加磁场的控制最为麻烦，等磁矩过程控制磁场需要借助计算机来控制磁场；假设四种磁制冷基本循环中 a 点与 c 点温度为定值，从图 1.3 分析可得，磁布雷顿循环的高温端和低温端之间的温度跨度是这四个基本磁制冷循环中最大的，但是因为它与外界环境的热量交换过程是变温热交换，所以磁布雷顿循环中存在温差换热不可逆因素；磁埃里克森循环中的高温端和低温端与外界环境的热交换过程，并不存在温差换热等不可逆因素，其制冷量大于磁卡诺与磁斯特林循环，但是磁布雷顿循环实现外加磁场的励磁和退磁的过程要比磁埃里克森循环环要容易。
循环是由四种基本磁制冷循环中不同制冷循环组合环可综合单一磁制冷循环的优点，摒弃单一磁制冷循性能，如复合式磁布雷顿-埃里克森循环[61]。如图 里克森循环，结合了磁布雷顿循环和磁埃里克森循-d-a 过程为磁布雷顿循环和磁埃里克森循环的制冷过d-e-e1的面积和四边形 d-a-f-e 的面积之和，其理想放相比于单一的布雷顿循环，复合式磁布雷顿循环-埃里制冷性能要比相对于的等磁场过程的制冷性能更好。雷顿循环-埃里克森循环冷端的换热温度相对于等磁端的换热温度相对于等磁场过程有所降低，由此可以森循环在减小了冷热端温跨的同时，结合磁埃里克换热所产生的不可逆因素，可获得更多制冷量，从而但是，想要在实际过程中应用复合式磁制冷循环还需生的各基本循环的时间分配、运行顺序等问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶合金的磁热效应及磁蓄冷性能[J]. 霍军涛,盛威,王军强. 物理学报. 2017(17)
[2]3种主动式室温磁蓄冷器的数值模拟分析[J]. 薛孝忠,唐永柏,雷小波,陈云贵,巫江虹,王华生. 四川大学学报(工程科学版). 2016(S2)
[3]筒式永磁室温磁制冷机的研制[J]. 金培育,黄焦宏,闫宏伟,杨占峰,张英德,李兆杰. 稀土. 2014(05)
[4]一级相变磁制冷材料的基础问题探究[J]. 陈湘,陈云贵,唐永柏,肖定全,李道华. 物理学报. 2014(14)
[5]室温磁制冷机性能评测及能效分析[J]. 刘超鹏,巫江虹,黄一鹤,唐永柏. 化工学报. 2014(09)
[6]数控往复式室温磁制冷机的研制[J]. 金培育,黄焦宏,闫宏伟,刘翠兰,程娟,邓沅. 稀土. 2012(06)
[7]活性蓄冷器数学模型的研究进展[J]. 王玉莲,孙淑凤,岳献芳. 低温与超导. 2009(06)
[8]换热流体对旋转式室温磁制冷特性影响实验分析[J]. 王惜慧,巫江虹,陈云贵,唐永柏. 低温工程. 2009(03)
[9]室温磁制冷机主动式回热器强化传热数值仿真[J]. 巫江虹,刘岩,王惜慧,唐永柏,陈云贵. 低温工程. 2008(06)
[10]Tm3+掺杂光纤激光制冷的理论分析[J]. 孙海生,贾佑华,纪宪明,印建平. 物理学报. 2006(06)
本文编号：3435843
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