CN101251315A - 磁制冷机主动式回热器的磁工质床及其传热方法 - Google Patents

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巫江虹
王惜慧
刘岩
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Abstract

本发明涉及一种磁制冷机主动式回热器的磁工质床，所述磁工质床内安装有与磁工质床相应形状的热管，所述热管一端置于磁工质床内，另一端置于传热流体中。本发明根据热管具有高导热性、优良的等温性、热流方向可逆性以及形状随环境的适应性等特性，将其应用到旋转式或往复式磁工质床中，以达到强化传热的目的。本发明具有制作工艺简单、结构紧凑，换热效率高等特点。

Description

磁制冷机主动式回热器的磁工质床及其传热方法
技术领域
本发明属于室温磁制冷技术领域，具体是指磁制冷机主动式回热器的磁工质床及其传热方法。
背景技术
自1996年美国宇航技术中心的C.Zimm采用了活性蓄冷(AMR，又称主动式磁回热器)技术，建立了一台磁制冷机，在5T的磁场下获得了500～600W的制冷量开始，带磁工质床的AMR便是室温磁制冷装置的核心部件。目前，AMR的磁工质床的传热，对粉末状工质，通常是采用直接让换热流体(如氦气、水等)流过固体颗粒，但这样一来由于阻力的增大，导致流体静压突然增大和流速的突然降低，从而换热速度减慢，不利于提高装置的运行频率；对制作成层状的工质，则通常直接让流体流过工质层之间，或在每个工质层表面压制流体槽道，以便让流体流过进行换热，同样存在流体流速突然降低的问题，且制作工艺复杂。对旋转式磁制冷机来说，流体换热系统不仅复杂，而且效率低。因此，如何对带磁工质床的AMR进行强化传热是提高制冷效率的重要内容。
1964年以来，热管技术的不断发展，以其相变传热，极高的传热效率；内热阻极小，当量导热系数极高，有热超导体之称；灵活多变的结构形式及型体尺寸；具有很好的等温表面；蒸发段和冷凝段可以分隔很远；输入输出的热流密度可以变化；热虹吸管具有单向导热性等特点，以及成熟的热管加工制作技术，完全可以将热管应用于磁制冷机的AMR工质床，来达到强化传热的目的，同时也有可能简化旋转式磁制冷机的水系统。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种磁制冷机主动式回热器的磁工质床，可按换热要求灵活设计、安装热管，其传热效果好，且可以简化传统磁工质床的换热系统，从而简化磁制冷装置，降低装置成本。本发明的目的还在于提供采用上述磁制冷机主动式回热器的磁工质床的磁制冷机主动式回热器的磁工质床传热方法。
本发明的目的通过下述方案实现：磁制冷机主动式回热器的磁工质床，其特征在于：所述磁工质床内安装有与磁工质床相应形状的热管，所述热管一端置于磁工质床内，另一端置于传热流体中。
所述磁工质床由多个床层组成，所述热管为微槽平板热管，所述微槽平板热管在磁工质床的床层之间平行放置。
所述磁工质床的磁工质为粉末状，所述热管为微槽平板热管，所述微槽平板热管在磁工质床内平行放置，所述微槽平板热管置于磁工质床内的部分的表面可制作成波纹表面，这样可以增加传热面积。
所述磁工质床的磁工质为粉末状，所述热管也可以为细管状热管，所述细管状热管按正方形法或等边三角形法排列置于磁工质床内。
所述磁制冷机为旋转式或往复式。所述传热流体包括空气、水、氦气或乙二醇水溶液等。
采用上述磁制冷机主动式回热器的磁工质床的磁制冷机主动式回热器的磁工质床传热方法，是指当磁工质床进入磁场内时，励磁所产生的热量由热管位于磁工质床内一端(蒸发端)传出，在热管位于磁工质床外的一端(冷凝端)冷凝，冷凝热由冷凝端外侧的传热流体传出；当磁工质床离开磁场时，去磁产生的冷量也由热管位于磁工质床内一端(冷凝端)传出，在热管位于磁工质床外的一端(蒸发端)蒸发，吸收外部热量，达到制冷的目的。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明采用热管换热与传统采用流体换热的磁工质床的相比有更高的传热效率。
2、本发明采用热管的形状的自由性更便于设计安装。
3、本发明可简化传统磁工质床换热的流体换热系统，从而简化磁制冷装置，降低装置成本。
附图说明
图1为本发明磁制冷机主动式回热器的磁工质床的正视图；
图2为本发明磁制冷机主动式回热器的磁工质床(放置微槽平板热管)的侧视图；
图3为图1所示热管为在磁工质床内按等边三角形法热管布置方式结构示意图；
图4为图1所示热管为在磁工质床内按正方形法热管布置方式结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
如图1、2所示，磁制冷机主动式回热器的磁工质床1由多个床层组成，热管2为微槽平板热管，微槽平板热管一端在磁工质床1的床层之间平行放置，微槽平板热管另一端置于传热流体中。
实施例二
如图1、2所示，磁制冷机主动式回热器的磁工质床1的磁工质为粉末状，热管2为微槽平板热管，微槽平板热管的一端在磁工质床1内平行放置，微槽平板热管置于磁工质床1内的部分的表面可制作成波纹表面，这样可以增加传热面积，微槽平板热管另一端置于传热流体中。
实施例三
如图1、3、4所示，磁制冷机主动式回热器的磁工质床1的磁工质为粉末状时，热管2为细管状热管，细管状热管的一端按正方形法或等边三角形法排列置于磁工质床1内，细管状热管的另一端置于传热流体中。
实施例一、二、三中，磁制冷机可以为旋转式或往复式。传热流体包括空气、水、氦气或乙二醇水溶液等。
实施例一、二、三的磁制冷机主动式回热器的磁工质床的是这样工作的：当磁工质床1进入磁场内时，励磁所产生的热量由热管2位于磁工质床1内一端(蒸发端)传出，在热管2位于磁工质床1外的一端(冷凝端)冷凝，冷凝热由冷凝端外侧的传热流体传出；当磁工质床1离开磁场时，去磁产生的冷量也由热管2位于磁工质床1内一端(冷凝端)传出，在热管2位于磁工质床1外的一端(蒸发端)蒸发，吸收外部热量，达到制冷的目的。
如上所述，便可较好地实现本发明。

Claims (7)

1. 磁制冷机主动式回热器的磁工质床，其特征在于：所述磁工质床内安装有与磁工质床相应形状的热管，所述热管一端置于磁工质床内，另一端置于传热流体中。
2. 根据权利要求1所述磁制冷机主动式回热器的磁工质床，其特征在于：所述磁工质床由多个床层组成，所述热管为微槽平板热管，所述微槽平板热管在磁工质床的床层之间平行放置。
3. 根据权利要求1所述磁制冷机主动式回热器的磁工质床，其特征在于：所述磁工质床的磁工质为粉末状，所述热管为微槽平板热管，所述微槽平板热管在磁工质床内平行放置，所述微槽平板热管置于磁工质床内的部分的表面为波纹表面。
4. 根据权利要求1所述磁制冷机主动式回热器的磁工质床，其特征在于：所述磁工质床的磁工质为粉末状，所述热管为细管状热管，所述细管状热管按正方形法或等边三角形法排列置于磁工质床内。
5. 根据权利要求1所述磁制冷机主动式回热器的磁工质床，其特征在于：所述磁制冷机为旋转式或往复式。
6. 根据权利要求1所述磁制冷机主动式回热器的磁工质床，其特征在于：所述传热流体包括空气、水、氦气或乙二醇水溶液。
7. 采用权利要求1至6任一项所述磁制冷机主动式回热器的磁工质床的磁制冷机主动式回热器的磁工质床传热方法，其特征在于：所述磁工质床进入磁场内时，励磁所产生的热量由热管位于磁工质床内一端即蒸发端传出，在热管位于磁工质床外的一端即冷凝端冷凝，冷凝热由冷凝端外侧的传热流体传出；所述磁工质床离开磁场时，去磁产生的冷量也由热管位于磁工质床内一端即冷凝端传出，在热管位于磁工质床外的一端即蒸发端蒸发，吸收外部热量，达到制冷的目的。
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