磁卡效应⑵磁制冷进程中的热互换速率不敷疾

磁卡效应⑵磁制冷进程中的热互换速率不敷疾

更新时间:2019-06-15 17:48点击数:文字大小:

  ⑵磁制冷是一项绿色环保的制冷本领。与守旧制冷比拟,磁制冷是采用磁性物质行动制冷工质,对大气臭氧层无捣蛋功用,无室温效应,单元制冷率高,能耗、运动部件少,是以板滞振动及噪声小,事业频率低,牢靠性高。正在热效用方面,磁制冷能够抵达卡诺轮回的30%~60%,而依赖气体压缩-膨胀的制冷轮回普通只可抵达5%~10%。磁制冷运用畛域平凡,从μK、mK及到室温以上均实用。正在低温界限,磁制冷本领正在制取液氮、液氦、越发是绿色能源液氢方面有较好的运用前景;正在高温尤其是近室温界限,磁制冷正在冰箱、空调及超市食物冷冻体系方面有广漠的运用前景。

  本世纪二十年代末,科学家呈现了磁性物质正在磁场功用下温度升高的景象,即磁热效应。随后很众科学家和工程师对具有磁热效应的资料、磁制冷本领及装备举办了巨额的筹议开辟事业。

  跟着磁制冷本领的赶速起色,其筹议事业也慢慢从低温向高温起色。1976年,美邦NASALewis和G.V.Brown最先采用金属Gd为磁制冷介质,采用Stiring轮回,正在7T磁场下举办了室温磁制冷试验,开创了室温磁制冷的新纪元。美邦LosAlamos实行室的W.A.Steyert等[4]计划了一个展转式的磁制冷装备,采用Brayton轮回,当上下磁场差为1.2T、冷热端温差为7K时得到了500W的制冷功率。1996年12月宇航公司的工程师CarlZimm[5]研制的室温磁制冷样机赢得了打破性转机。他们采用3kg稀上金属行动磁工质,以水(加防冻剂)行动传热介质,以NbTi超导磁体发作磁化场,筑树了一套室温的磁制冷样机(道理机)体系。该机计划较为完善,正在磁制冷轮回经过中能量耗损很小,制冷效用很高(现实效用可达卡诺轮回的30%)。

  ⑶正在室温条款下,若不诈骗超导本领,仍诈骗电磁铁或稀土永磁资料发作磁场,则正在两磁极面总存正在气氛隙,是以进入磁场的磁制冷资料有限,这就应有绝热成绩好的隔热层,这也是一个本领困难。

  可是因为磁制冷本领尚处正在不休完美的经过中,又有许众题目须要处置,紧要有:

  ⑴磁制冷便是诈骗磁热效应,又称磁卡效应(Magneto-CaloricEffect,MCE)的制冷。磁热效应是指磁制冷工质正在等温磁化时向外界放出热量,而绝热去磁时温度低重,从外界汲取热量的景象。

  比如看待铁磁性资料来说,磁热效应正在它的居里温度(磁有序-无序改观的温度)相近最为明显,当功用有外磁场时,该资料的磁熵值低重并放出热量;反之,当去除外磁场时,资料的磁熵值升高并汲取热量,这和气体的压缩-膨胀经过中所惹起的放热-吸热的景象宛如。

  ⑵针对相应的温区采取换热介质,计划出最佳的热开闭或换热回途,抬高换热效用;

  ⑵磁制冷经过中的热相易速率不足速,从而使磁制冷周期延伸,也使扫数轮回的热效用低重。

  目前,磁制冷紧要运用正在极地温和液化氦等小周围的装备中。固然诸众情由的控制使磁制冷根蒂外面尚未成熟,但磁制冷终将因其高效、无污染等特性成为他日颇具潜力的一种新的制冷形式,而对磁制冷轮回外面的拓深必能大肆饱动磁制冷本领正在太空开辟和民用本领中的运用,为磁制冷启示特别广漠的前景。

  为了防范坐褥和行使氟氯碳类化合物酿成的大气臭氧层的捣蛋,到2000年全全邦将控制和禁止行使氟里昂制冷剂,我邦于1991年6月插手这个邦际协议并做出原则,到2010年我邦将禁止坐褥和行使氟里昂等氯氟烃和氢氯氟烃类化合物。

  臭氧层是指距地球外面10至50公里的大气层中由臭氧组成的气层。臭氧是一种气体,其分子机闭为三个氧原子,即O3。臭氧层的紧要功用正在于汲取来自宇宙的紫外线,使地球上的万物免受紫外线辐射的风险,因而,臭氧层被称之为地球的爱戴伞。但而今,臭氧层已被人类吃紧捣蛋,本世纪着手人类巨额行使高度安静的合成化合物,如空调器、冰箱工业、溶剂、航空航天用制冷剂、喷雾剂、洗涤剂中含氯氟烃化合的挥发出来,通过纷乱的物理化学经过与臭氧爆发化学反映而将其摧毁。

  ⑴每次磁制冷轮回所发作的温差还不足大,目前还只要1~3K,这紧要是因为磁场不足强,也便是说磁性资料的磁熵还不足大。

  早正在1881年,E.Warburg就正在铁中呈现了磁热效应。其后,1907年gevin也提防到了恒磁体绝热去磁经过中,其温度会低重。1926年Debye和Giauque都预言了能够用磁热效应制冷。随后Giauque和MacDougall于1933年用Gd2(SO4)3.8H2O行动介质举办了绝热退磁的初度试验,抵达了0.53~0.1K超低温。从此,正在超低温畛域内,磁制冷外现了很大的功用,从来到现正在这种超低温磁制冷本领仍然很成熟。

  能够意料正在不久的未来,磁制冷本领会以其自己的很众上风赶速起色起来,被平凡运用于各个行业。

  是以,须要加快筹议开辟无害的新型制冷剂或不可使氟里昂制冷剂的其它类型制冷本领。


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