CN1187560C - 磁液体磁制冷的冷反馈系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁液体磁制冷的冷反馈系统，包括磁系、制冷床、热交换室，制冷床置于磁系中，其特征是在制冷床和热交换室中各设有一个热交换器，制冷床中的热交换器通过管路与热交换室联通，并构成一个闭合的循环回路，且在管路上设有一个循环泵；热交换室中的热交换器通过管路与制冷床联通，并构成一个闭合的循环回路，且在管路上设有一个循环泵和一个散热器，在制冷床内贮有热交换液，在热交换室内贮有磁液体。其优点是节能、环保，结构简单，制冷效率高，适用于各种制冷设备。

Description

磁液体磁制冷的冷反馈系统
一、技术领域
本发明涉及一种磁液体磁制冷的冷反馈系统。
二、背景技术
目前，制冷技术主要有氟里昂制冷、半导体制冷和磁制冷三种。氟里昂制冷应用较广，但它存在着对大气的破坏、污染和能耗较高的缺陷；半导体制冷技术也比较成熟，但由于其制冷效率较低，只能用于一些规模较小的制冷场合；磁制冷技术是目前发展较快的一种制冷技术，主要有采用固体磁制冷材料的磁制冷技术和采用液体磁制冷材料的磁制冷技术。固体磁制冷材料在热交换时，不可能像液体或气体的热交换那样通过管道化来实现，而只能通过液体或气体来实现。这时，一方面要求热交换液与固体磁制冷材料之间有尽可能大的接触面积，另一方面要求热交换液尽可能流畅地通过固体磁制冷材料。这样一来，在制冷床中，要求把固体磁制冷材料做成小球状，或网状，或细管状，或带孔板状。这不但使制冷床的结构复杂化，而且热交换液通过制冷床时产生液压差而损耗能量。况且，为了使制冷床的运动与热交换液的流动同步，制冷机及其控制系统复杂化。用磁液体磁制冷材料代替固体磁制冷材料，可以实现热交换的管道化，从而解决以上困难。
磁制冷与氟里昂制冷比较，有显著区别。磁制冷材料在磁化或退磁过程的熵变为(ΔS)磁，温度为(ΔT)磁；氟里昂在膨胀或压缩过程的熵变为(ΔS)CFC，温变为(ΔT)CFC。磁制冷材料与氟里昂比较，有如下特点：
                     (ΔS)磁＞＞(ΔS)CFC
                     (ΔT)磁＜＜(ΔT)CFC
可见，在技术上如何拓展(ΔT)磁，是磁制冷技术的关键。对于采用固体磁制冷材料的磁制冷技术来说，采用主动式储冷器(Actve Magnetic Regenerator)来拓展(ΔT)磁，见美国专利(4,332,135)、(4,408,463)、(4,459,811)、(5,249,424)、(5,743,095)、(5,934,078)等。
美国专利(5,231,834)公开了一种采用磁液体作为磁制冷材料的技术，但该专利技术没有对(ΔT)磁进行拓展，因此，制冷效率不够高。
三、发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术之不足，给出一种能够对(ΔT)磁进行拓展的磁液体磁制冷的冷反馈系统。
本发明的目的是由以下方式实现的：
本发明包括磁系、制冷床、热交换室，制冷床置于磁系中，其特征是在制冷床和热交换室中各设有一个热交换器，制冷床中的热交换器通过管路与热交换室联通，并构成一个闭合的循环回路，且在管路上设有一个循环泵；热交换室中的热交换器通过管路与制冷床联通，并构成一个闭合的循环回路，且在管路上设有一个循环泵和一个散热器，在制冷床内贮有热交换液，在热交换室内贮有磁液体。
本发明的优点是：
1、与氟里昂制冷技术相比，具有无污染、噪音小、能耗低的特点，属于环保技术；
2、与半导体制冷技术相比，具有制冷效率高，应用场合广的特点；
3、与固体磁制冷技术相比，具有循环系统简单的特点；
4、与已有磁液体制冷技术相比，由于本发明能够对(ΔT)磁进行拓展，  所以制冷效率高，效果好。
四、附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的工作原理示意图。
五、具体实施方式
参照附图，本发明包括磁系15、制冷床2、热交换室9、制冷床2置于磁系15中，在制冷床2和热交换室9中各设有一个热交换器13、8，热交换器13通过管路10和7与热换室9联通，并构成一个闭合的循环回路，热交换器8通过管路11、6与制冷床2联通，并构成一个闭合的循环回路，在管路7上设有一个循环泵4，在管路6上设有一个循环泵3和一个散热器5，在制冷床2内贮有热交换液，在热交换室内贮有磁液体。  磁液体可采用稀土钆(Gd)及钆(Gd)系合金磁液体，热交换液可采用水与酒精的混合液。
在工作时，参照附图2将需要冷制的工作单元，这里称其为低温室14用管路12、1与制冷床2和热交换器8之间的循环管路11、6联通并构成一个闭合的循环回路，通过热交换液的循环，达到制冷的目的。
本发明的工作原理是：当磁液体进入制冷床2内的热交换器13中时被磁系15产生的磁场所磁化而升温，同时被制冷床2内的热交换液所冷却，冷却了的磁液体通过管路10进入热交换室9，由于磁液体具有磁热效应，当它离开了磁场后，即会退磁，且在磁场中升高多少温度，在退磁过程中就会降低相同的温度，这样流入热交换室9的磁液体就会比其流出时的温度有所下降，流入热交换室9的磁液体就可以来冷却热交换器8内的热交换液，然后磁液体再通过管路7进入热交换器13，由于热交换液没有磁热效应，所以它在制冷床2内能够冷却磁液体。热交换液冷却磁液体之后通过管路6先进入散热器5把冷却磁液体时所吸收的热量散出去，然后进入热交换器8，在此它被磁液体所冷却。在这里，磁液体与热交换液的循环方向是相反的，这可由循环泵4、3进行控制实现。这种循环过程不断进行，从面达到拓展(ΔT)磁的目的，一般地，每一个循环(ΔT)磁可拓展0.2-5℃。问题的关键在于：热交换室9内被磁液体所冷却的热交换液通过管路11进入制冷床2，由于热交换液没有磁热效应，所以它能够把“冷量”反馈到制冷床2来冷却磁液体，这就是“冷反馈技术”。在实现本技术时应保证在制冷床2内，热交换液冷却磁液体时，热交换液的热容比磁液体的热容大得多；在热交换室9内，磁液体冷却热交换液时，磁液体的热容比热交换液的热容大得多。这主要是通过选择合适的热交换器来实现的。

Claims (1)

1、一种磁液体磁制冷的冷反馈系统，包括磁系、制冷床、热交换室，制冷床置于磁系中，其特征是在制冷床和热交换室中各设有一个热交换器，制冷床中的热交换器通过管路与热交换室联通，并构成一个闭合的循环回路，且在管路上设有一个循环泵；热交换室中的热交换器通过管路与制冷床联通，并构成一个闭合的循环回路，且在管路上设有一个循环泵和一个散热器，在制冷床内贮有热交换液，在热交换室内贮有磁液体。
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