RU2354898C2 - Method for adjustment of magnetocaloric refrigerator operation parametres in laboratory conditions and device for its realisation - Google Patents
Method for adjustment of magnetocaloric refrigerator operation parametres in laboratory conditions and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354898C2 RU2354898C2 RU2007114419/06A RU2007114419A RU2354898C2 RU 2354898 C2 RU2354898 C2 RU 2354898C2 RU 2007114419/06 A RU2007114419/06 A RU 2007114419/06A RU 2007114419 A RU2007114419 A RU 2007114419A RU 2354898 C2 RU2354898 C2 RU 2354898C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coolant
- rotor
- refrigerator
- magnetocaloric
- capsules
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к холодильной технике, в частности к способам и устройствам для отработки в лабораторных условиях параметров работы рефрижераторов, работающих на основе магнитокалорического эффекта.The invention relates to refrigeration, in particular to methods and devices for working out in the laboratory the operating parameters of refrigerators operating on the basis of the magnetocaloric effect.
В настоящее время ведутся интенсивные исследования в области создания холодильных установок на основе магнитокалорического эффекта (МКЭ). Создаваемые материалы, обладающие МКЭ, требуют тщательных и широкомасштабных лабораторных испытаний с целью внедрения полученных результатов в разрабатываемые вновь конструкции рефрижераторов.Intensive research is currently underway in the field of creating refrigeration units based on the magnetocaloric effect (FEM). Created materials possessing FEM require careful and large-scale laboratory tests in order to incorporate the results into newly developed refrigerated structures.
Известные из патентных источников [1, 2, 3] стендовые установки и используемые способы решают частные задачи и не могут быть использованы для комплексной отработки конструкций рефрижераторов и оптимизации их параметров.Well-known from patent sources [1, 2, 3] bench installations and methods used solve particular problems and cannot be used for the integrated development of refrigerated structures and optimization of their parameters.
Известен магнитный рефрижератор [4], содержащий корпус с вращающимся колесом, которое жестко насажено на вал и выполнено из рабочего вещества, обладающего магнитокалорическим эффектом (МКЭ), в виде насаженных друг на друга коаксиальных колец с радиальными каналами для прохода теплого и холодного потоков теплоносителя и разделенных на сегменты непроницаемыми теплоизолирующими перегородками, магнит, охватывающий часть колеса, газораспределительное устройство для подвода и отвода теплоносителя, размещенное в центральной части корпуса, и теплообменник нагрузки, выполненный в виде корпуса рефрижератора, жестко связанного с размещенным в нем колесом с возможностью вращения совместно с последним, при этом между корпусом и наружной поверхностью колеса выполнен зазор для прохода холодного потока теплоносителя.Known magnetic refrigerator [4], containing a housing with a rotating wheel, which is rigidly mounted on a shaft and made of a working substance with a magnetocaloric effect (FEM), in the form of coaxial rings mounted on each other with radial channels for the passage of warm and cold coolant flows and divided into segments by impermeable heat-insulating partitions, a magnet covering a part of the wheel, a gas distribution device for supplying and discharging the coolant located in the central part of the housing, and load heat exchanger, made in the form of a refrigerator body, rigidly connected with the wheel placed in it with the possibility of rotation together with the latter, while a gap was made between the body and the outer surface of the wheel for the passage of a cold coolant stream.
Несмотря на хорошие эксплуатационные характеристики указанная конструкция разработана применительно к использованию пористых материалов с МКЭ, что не позволяет без существенной переделки конструкции рефрижератора применять другие материалы с МКЭ, исследовать их влияние на конструктивные элементы вновь создаваемых рефрижераторов, проводить оптимизацию параметров работы рефрижераторов.Despite the good operational characteristics, this design was developed for the use of porous materials with FEM, which does not allow the use of other materials with FEM without significant alteration of the design of the refrigerator, to study their effect on the structural elements of newly created refrigerators, and to optimize the parameters of refrigerated trucks.
Известен магнитокалорический рефрижератор, работающий на основе магнитокалорического эффекта [5], содержащий корпус, заполненный жидким или газообразным теплоносителем, магнитокалорические элементы, имеющие каналы для прохода теплоносителя, теплоотдатчик, теплообменник нагрузки, магнитную систему и два возвратно-поступательных механизма привода магнитокалорических элементов и магнита. Недостатки указанного устройства:Known magnetocaloric refrigerator operating on the basis of the magnetocaloric effect [5], containing a housing filled with liquid or gaseous heat carrier, magnetocaloric elements having channels for the passage of the coolant, heat transfer, load heat exchanger, magnetic system and two reciprocating mechanisms for driving magnetocaloric elements and a magnet. The disadvantages of the specified device:
- низкая эффективность,low efficiency
- относительно небольшой ресурс работы,- a relatively small resource of work,
- большие габариты и масса, являющиеся следствием применения двух возвратно-поступательных приводных механизмов,- large dimensions and mass resulting from the use of two reciprocating drive mechanisms,
- невозможность его использования в качестве лабораторной установки для исследования и отработки параметров работы вновь проектируемых магнитокалорических рефрижераторов.- the impossibility of its use as a laboratory setup for research and development of the working parameters of newly designed magnetocaloric refrigerators.
Известен также магнитокалорический рефрижератор [6] для получения низких температур, содержащий корпус, внутри которого размещен ротор с каналами, систему теплоносителя, состоящую из побудителя расхода теплоносителя, теплообменника нагрузки, подводящих и отводящих патрубков, магнитную систему, включающую, по крайней мере, три секции, а на внешней поверхности ротора установлено кольцо из сверхпроводящего материала, а ротор выполнен из материала с МКЭ. Несмотря на очевидные преимущества по сравнению с известными конструкциями описанное выше техническое решение обладает существенным недостатком: рефрижератор для его устойчивой работы должен содержать не менее трех секций магнитной системы, что усложняет конструкцию, а выход из строя одной из секций приводит к неустойчивой работе рефрижератора в целом. Кроме того, без существенных переделок его весьма затруднительно использовать для экспериментальной отработки вновь создаваемых рефрижераторов.Also known is a magnetocaloric refrigerator [6] for producing low temperatures, comprising a housing inside which a rotor with channels is placed, a coolant system consisting of a coolant flow inducer, a load heat exchanger, inlet and outlet pipes, a magnetic system comprising at least three sections and a ring of superconducting material is installed on the outer surface of the rotor, and the rotor is made of material with FEM. Despite the obvious advantages compared with the known designs, the technical solution described above has a significant drawback: the refrigerator for its stable operation must contain at least three sections of the magnetic system, which complicates the design, and the failure of one of the sections leads to unstable operation of the refrigerator as a whole. In addition, without significant alterations, it is very difficult to use it for experimental testing of newly created refrigerators.
Несмотря на указанные недостатки, конструкция, приведенная в патенте RU 2029203 [6], может быть принята за прототип.Despite these shortcomings, the design described in patent RU 2029203 [6], can be taken as a prototype.
Задачей, на решение которой направлены предлагаемые технические решения, является создание конструкции, пригодной для отработки в лабораторных условиях параметров работы магнитокалорических рефрижераторов, и на ее основе реализовать способ отработки, заключающийся в проведении экспериментов, позволяющих изучать влияние многочисленных факторов и конструктивных решений на эффективность работы рефрижераторов, а изменяя их комплексно, проводить оптимизацию параметров работы рефрижераторов и добиваться совершенства их конструкции.The task to which the proposed technical solutions are directed is to create a design suitable for working out in laboratory conditions the working parameters of magnetocaloric refrigerators, and on its basis to implement a development method that consists in conducting experiments that allow to study the influence of numerous factors and design decisions on the efficiency of refrigerators , and changing them comprehensively, to optimize the parameters of the refrigerated trucks and to achieve the perfection of their design.
Завленное изобретение заключается в том, что способ отработки в лабораторных условиях параметров работы магнитокалорических рефрижераторов, основанный на наложении магнитного поля на магнитокалорическое рабочее тело, прокачке теплоносителя для его контакта с рабочим телом, организации теплообмена нагретого теплоносителя с окружающей средой, отводе охлажденного теплоносителя в камеру охлаждения рефрижератора, регулировании и контроле параметров работы рефрижератора, отличается тем, что в качестве рабочего тела используют набор однотипных сменных капсул с магнитокалорическим эффектом, объединенных в один блок, организуют контакт сменных капсул по всей их поверхности с теплоносителем, при этом оптимизацию работы рефрижератора производят путем изменения величины напряженности магнитного поля, скорости прокачки теплоносителя, скорости прохождения сменных капсул через зону магнитного поля, интенсивности теплопередачи теплоносителя во внешнюю среду, а при достижении минимального значения температуры в камере охлаждения рефрижератора фиксируют значения параметров работы рефрижератора, обеспечивших максимальную холодопроизводительность.The invented invention consists in the fact that a method for working out in laboratory conditions the operation parameters of magnetocaloric refrigerators, based on the application of a magnetic field on the magnetocaloric working fluid, pumping the coolant for its contact with the working fluid, organizing heat transfer of the heated coolant with the environment, removing the cooled coolant to the cooling chamber refrigerator, regulation and control of the parameters of the refrigerator, characterized in that as a working fluid use a set of od of detachable removable capsules with a magnetocaloric effect, combined into one unit, organize contact of the replaceable capsules along their entire surface with the coolant, while the refrigerator is optimized by changing the magnitude of the magnetic field, the pumping rate of the coolant, the speed of the replaceable capsules through the magnetic field, intensity heat transfer of the coolant to the external environment, and when the minimum temperature is reached, the values of the parameter are fixed in the refrigerator cooling chamber s operation of the refrigerator, to ensure maximum cooling performance.
Также заявленное изобретение заключается в том, что устройство для отработки в лабораторных условиях параметров магнитокалорических рефрижераторов, содержащее магнитную систему, ротор со съемной крышкой, снабженный каналами для прохода теплоносителя, рабочее тело из материала с магнитокалорическим эффектом, привод ротора, систему теплоносителя с насосом и его приводом, теплоприемником, размещенным в камере охлаждения, и теплоотдатчиком, блоки регулировки и контроля параметров работы рефрижератора, отличается тем, что рабочее тело выполнено в виде набора однотипных сменных капсул с магнитокалорическим эффектом, смонтированных в омываемых теплоносителем и отделенных друг от друга ячейках в теле ротора, а ось ротора выполнена неподвижной и снабжена каналами для подвода и отвода теплоносителя и двумя поясами уплотнений, исключающими перетекание теплоносителя по плоскости взаимодействия неподвижной оси и ротора, при этом ротор кинематически связан с приводом, теплоотдатчик выполнен в виде герметично установленного на роторе сменного обода с внешним и внутренним оребрением и полостью для прокачки, а приводы насоса и ротора выполнены регулируемыми.Also, the claimed invention lies in the fact that the device for testing in laboratory conditions the parameters of magnetocaloric refrigerators, containing a magnetic system, a rotor with a removable cover, provided with channels for the passage of coolant, a working fluid made of a material with a magnetocaloric effect, a rotor drive, a coolant system with a pump and its a drive, a heat receiver located in the cooling chamber, and a heat transmitter, the blocks for adjusting and monitoring the parameters of the refrigerator, differs in that the working fluid completed in the form of a set of the same type of replaceable capsules with a magnetocaloric effect, mounted in the cells washed in the coolant and separated from each other in the rotor body, and the rotor axis is fixed and provided with channels for supplying and removing the coolant and two sealing belts that prevent the coolant from flowing along the stationary plane of interaction axis and rotor, while the rotor is kinematically connected with the drive, the heat sink is made in the form of a removable rim sealed on the rotor with an external and internal axis shaving and a cavity for pumping, and the pump and rotor drives are adjustable.
Установленный на роторе сменный обод может быть выполнен из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например меди или алюминиевого сплава.The replaceable rim mounted on the rotor can be made of a material with a high coefficient of thermal conductivity, for example, copper or aluminum alloy.
Внешнее оребрение сменного обода теплоотдатчика может быть выполнено в виде многоступенчатых многосекционных лопастей, установленных под углом к плоскости вращения ротора.The external fins of the replaceable rim of the heat transfer can be made in the form of multi-stage multi-section vanes mounted at an angle to the plane of rotation of the rotor.
Формы ячеек в теле ротора для монтажа сменных капсул могут быть выполнены подобными внешним обводам сменных капсул.The cell shapes in the rotor body for mounting interchangeable capsules can be made similar to the outer contours of interchangeable capsules.
Сменные капсулы могут быть выполнены в виде пакета установленных с зазором горизонтальных или вертикальных пластин из материала с магнитокалорическим эффектом.Replaceable capsules can be made in the form of a package of horizontal or vertical plates of material with a magnetocaloric effect installed with a gap.
Сменные капсулы могут быть выполнены из материала с магнитокалорическим эффектом в виде оребренного монолита.Replaceable capsules can be made of a material with a magnetocaloric effect in the form of a finned monolith.
Сменные капсулы могут быть выполнены из материала с магнитокалорическим эффектом в виде монолита со сквозными каналами для прохода теплоносителя.Replaceable capsules can be made of a material with a magnetocaloric effect in the form of a monolith with through channels for the passage of coolant.
Сменные капсулы могут быть выполнены из пористого, проницаемого для теплоносителя материала с магнитокалорическим эффектом.Replaceable capsules can be made of a porous material that is permeable to a coolant with a magnetocaloric effect.
Сменные капсулы могут быть выполнены из материала с магнитокалорическим эффектом в виде шариков или гранул, помещенных в сетчатый корпус.Replaceable capsules can be made of a material with a magnetocaloric effect in the form of balls or granules placed in a mesh housing.
Неподвижная ось ротора может быть снабжена двумя пазами, расположенными между двух поясов уплотнений.The fixed axis of the rotor can be provided with two grooves located between the two seal belts.
Блоки регулировки и контроля параметров работы рефрижератора могут быть выполнены в виде совмещенного пульта управления и контроля параметров, содержащего регулятор скорости вращения ротора с установленными в нем однотипными сменными капсулами, регулятор расхода теплоносителя и приборы контроля числа оборотов ротора, расхода теплоносителя, напряженности магнитного поля, температуры в камере охлаждения рефрижератора и температуры окружающей среды.The units for controlling and controlling the parameters of the refrigerator can be made in the form of a combined control and parameter control panel containing a rotor speed controller with the same replaceable capsules installed in it, a coolant flow rate regulator and devices for controlling the rotor speed, coolant flow rate, magnetic field strength, temperature in the refrigerator cooling chamber and the ambient temperature.
Таким образом, технический результат достигается тем, что в качестве рабочего тела используют набор однотипных сменных капсул с магнитокалорическим эффектом, объединенных в одном блоке (роторе), организуют контакт сменных капсул по всей их поверхности с теплоносителем, а оптимизацию работы рефрижератора проводят путем изменения величины напряженности магнитного поля, скорости прокачки теплоносителя, скорости прохождения сменных капсул через зону магнитного поля, интенсивности теплопередачи теплоносителя во внешнюю среду, а при достижении минимальной температуры в камере охлаждения рефрижератора фиксируют значения параметров работы рефрижератора, обеспечивших максимальную холодопроизводительность.Thus, the technical result is achieved by using a set of the same replaceable capsules with the magnetocaloric effect combined in one block (rotor) as the working fluid, arrange the contact of the replaceable capsules along their entire surface with the coolant, and the refrigerator operation is optimized by changing the intensity value magnetic field, coolant pumping speed, replaceable capsule passage speed through the magnetic field zone, heat transfer rate of the coolant to the external environment, and when available zhenii minimum temperature in the cooling chamber of the refrigerator are fixed values of operating parameters of the refrigerator to ensure maximum refrigerating capacity.
Предложенный способ реализуется в устройстве, содержащем магнитную систему, ротор со съемной крышкой, снабженный каналами для прохода теплоносителя, рабочее тело из материала с магнитокалорическим эффектом, привод ротора, систему теплоносителя с насосом и его приводом, теплоприемником, размещенным в камере охлаждения рефрижератора, и теплоотдатчиком, блоки регулировки и контроля параметров работы рефрижератора. При этом рабочее тело выполнено в виде набора однотипных сменных капсул, смонтированных в омываемых теплоносителем и отделенных друг от друга ячейках в теле ротора, ось ротора выполнена неподвижной и снабжена каналами для подвода и отвода теплоносителя и двумя поясами уплотнений, исключающими перетекание теплоносителя по плоскости взаимодействия неподвижной оси и ротора, а ротор кинематически связан с приводом, теплоотдатчик выполнен в виде герметично установленного на роторе сменного обода с внешним и внутренним оребрением и полостью для прокачки теплоносителя. Приводы насоса и ротора выполнены регулируемыми.The proposed method is implemented in a device containing a magnetic system, a rotor with a removable cover, provided with channels for the passage of the coolant, a working fluid made of a material with a magnetocaloric effect, a rotor drive, a coolant system with a pump and its drive, a heat receiver located in the refrigerator cooling chamber, and a heat transmitter , blocks of adjustment and control of the parameters of the refrigerator. In this case, the working fluid is made in the form of a set of replaceable capsules of the same type, mounted in the cells washed in the rotor body and separated from each other, the rotor axis is fixed and provided with channels for supplying and discharging the coolant and two sealing belts that exclude the flow of the coolant along the stationary plane of interaction axis and rotor, and the rotor is kinematically connected with the drive, the heat sink is made in the form of a removable rim hermetically mounted on the rotor with external and internal fins and a cavity th for pumping coolant. The pump and rotor drives are adjustable.
Патентуемые способ и устройство позволяют проводить в лабораторных условиях отработку конструкций рефрижераторов, исследовать широкий спектр рабочих тел из материалов, обладающих МКЭ, в том числе вновь создаваемых, проводить оптимизацию параметров разрабатываемых рефрижераторов.Patented method and device allow to carry out the development of refrigerated structures in laboratory conditions, to investigate a wide range of working fluids from materials with FEM, including newly created ones, to optimize the parameters of refrigerated trucks being developed.
Сущность изобретений поясняется графическими материалами, гдеThe invention is illustrated graphic materials, where
на Фиг.1 показана блок-схема устройства;figure 1 shows a block diagram of a device;
на Фиг.2 изображен выносной элемент I на Фиг.1;figure 2 shows the remote element I in figure 1;
на Фиг.3 показан разрез А-А на Фиг.2 - поперечный разрез ротора;figure 3 shows a section aa in figure 2 is a transverse section of the rotor;
на Фиг.4 представлен вид Б на Фиг.3 - внешнее оребрение обода ротора;figure 4 presents a view of B in figure 3 - the external ribbing of the rim of the rotor;
на Фиг.5 изображен вид В на Фиг.3 - вариант внешнего оребрения обода ротора;figure 5 shows a view in figure 3 is a variant of the external fins of the rim of the rotor;
на Фиг.6 показан разрез А-А на Фиг.1 - вариант выполнения неподвижной оси ротора с двумя пазами для прохода теплоносителя одновременно через несколько смежных ячеек ротора;in Fig.6 shows a section aa in Fig.1 - an embodiment of the fixed axis of the rotor with two grooves for the passage of the coolant simultaneously through several adjacent rotor cells;
на Фиг.7 изображен вид Г на Фиг.6 - вид на паз в неподвижной оси для прохода теплоносителя, выполненный между двух поясов уплотнений;in Fig.7 shows a view of G in Fig.6 - view of the groove in the fixed axis for the passage of the coolant, made between two zones of seals;
на Фиг.8 показана сменная капсула, выполненная в виде пакета горизонтальных пластин из материала с МКЭ, установленных с зазором для прохода теплоносителя;on Fig shows a replaceable capsule, made in the form of a package of horizontal plates of material with FEM, installed with a gap for the passage of coolant;
на Фиг.9 представлена сменная капсула в виде пакета установленных вертикально пластин из материала с МКЭ.figure 9 presents a replaceable capsule in the form of a package of vertically mounted plates of material with FEM.
на Фиг.10 показана сменная капсула в виде оребренного монолита из материала с МКЭ;figure 10 shows a replaceable capsule in the form of a finned monolith from a material with FEM;
на Фиг.11 изображена сменная капсула из материала с МКЭ в виде монолита со сквозными каналами для прохода теплоносителя;11 shows a replaceable capsule of material with FEM in the form of a monolith with through channels for the passage of coolant;
на Фиг.12 представлена сменная капсула, изготовленная из пористого материала с МКЭ;on Fig presents a replaceable capsule made of a porous material with FEM;
на Фиг.13 показана сменная капсула, выполненная в виде сетчатого корпуса с размещенными в нем шариками или гранулами из материала с МКЭ.13 shows a replaceable capsule made in the form of a mesh body with balls or granules made of material with FEM placed therein.
Устройство для отработки в лабораторных условиях параметров работы магнитокалорических рефрижераторов (Фиг.1, 2) содержит камеру 1 охлаждения, магнитную систему 2, ротор 3 со съемной крышкой 4. В теле ротора 3 выполнены углубления в виде отделенных друг от друга ячеек 5, в которых установлены однотипные сменные капсулы 6 (Фиг.1, 2, 3, 6) из материала 7, обладающего магнитокалорическим эффектом. Устройство снабжено системой 8 теплоносителя с насосом 9, теплоприемником 10, теплоотдатчиком 11, компенсационным бачком 12 с крышкой 13, подводящими и отводящими теплоноситель трубопроводами 14 и 15 соответственно. Ротор 3 и крышка 4 выполнены из магнитопроницаемого материала, например органического стекла. Ячейки 5 в теле ротора 3 (Фиг.3, 6) отделены друг от друга и снабжены радиальными каналами 16 и 17 для прохода теплоносителя. Сменные однотипные капсулы 6 (на Фиг.1, 2, 3, 6 показаны не все) имеют форму сегментов, цилиндров, многогранных брусков и т.п. и устанавливаются в ячейках с зазором для прохода теплоносителя, который омывает каждую капсулу 6. Сменные капсулы 6 могут быть выполнены в виде пакетов установленных с зазором горизонтальных (Фиг.8) или вертикальных (Фиг.9) пластин 18 и 19 соответственно из материала с МКЭ, оребренных монолитов (Фиг.10), монолитов со сквозными каналами 20 для прохода теплоносителя (Фиг.11), монолитов из пористого, проницаемого теплоносителем материала с МКЭ (Фиг.12) или сетчатых корпусов, внутри которых размещены шарики или гранулы из материала с МКЭ (Фиг.13). Теплоотдатчик 11 (Фиг.2) выполнен в виде герметично установленного на роторе 3 сменного обода 21 с внешним и внутренним оребрением 22 и 23 соответственно. Сменный обод 21 выполнен из материала, обладающего высокой теплопроводностью, например меди или алюминиевого сплава. Внутри сменного обода 21 образована контактирующая с теплоносителем полость 24. Внешнее оребрение 22 сменного обода 21 представляет собой цилиндр с кольцевыми ребрами 25 (Фиг.4). Внешнее оребрение сменного обода 21 для увеличения теплоотдачи может быть выполнено также в виде хорошо развитых поверхностей, например многоступенчатых многосекционных лопастей 33 (Фиг.5), установленных под углом к плоскости вращения ротора 3. Кинематически связанный с регулируемым приводом (на Фиг.2 не показан) ротор 3 устанавливается на неподвижной оси 26 (Фиг.2, 3, 6, 7), выполненной из материала с низким коэффициентом трения, например фторопласта, и снабженной подводящими и отводящими каналами 27 и 28 соответственно и поясами уплотнений 29 и 30 (Фиг.2, 7), исключающими перетекание теплоносителя по плоскости взаимодействия 31 (Фиг.2) неподвижной оси 26 и ротора 3. Для одновременного прохода теплоносителя через несколько каналов 17 (в роторе 3) в неподвижной оси 26 выполнены пазы 32 (Фиг.6, 7), расположенные между двумя поясами уплотнений 29 и 30 (Фиг.2, 7). Такое техническое решение позволяет осуществлять одновременный контакт теплоносителя с несколькими сменными капсулами 6, размещенными в смежных ячейках 5, как при входе теплоносителя в ротор 3, так и при выходе из него. Для изменения скорости вращения ротора 3 и расхода теплоносителя устройство снабжено регулируемыми приводами 34 и 35 (Фиг.1) соответственно. Для контроля параметров работы патентуемое устройство снабжено датчиком расхода 36 теплоносителя, датчиком температуры 37 в камере охлаждения, датчиком температуры 38 окружающей среды, измерителем температуры 39. Для удобства проведения испытаний блоки регулировки и контроля параметров работы рефрижератора выполнены в виде совмещенного пульта 40 управления и контроля параметров.A device for working out in laboratory conditions the operation parameters of magnetocaloric refrigerators (Figs. 1, 2) comprises a
Патентуемый способ осуществляется в описанном выше устройстве следующим образом. В ячейки 5 (при снятой крышке 4) устанавливают однотипные (по форме и материалу) сменные капсулы 6 с выбранным вариантом материала 7, обладающего магнитокалорическим эффектом (Фиг.8, 9, 10, 11, 12, 13). Съемную крышку 4 герметично закрепляют на роторе 3. Устанавливают на ротор 3 также сменный обод 21 с выбранным вариантом внешнего оребрения 22 (Фиг.4, 5). Компенсационный бачок 12 заполняют теплоносителем и задействуют регулируемые приводы 34 и 35 ротора 3 и насоса 9 соответственно (Фиг.1). Насос 9 прокачивает теплоноситель (Фиг.2, 3, 6) через компенсационный бачок 12, подводящий трубопровод 14, подводящий канал 27, канал 17 (каналы 17 в роторе 3 в зависимости от их положения относительно магнитной системы 2 являются для теплоносителя входными либо выходными), ячейку 5.The patented method is carried out in the above device as follows. In cells 5 (with the
Омывая сменную капсулу 6, теплоноситель через канал 16 поступает в полость 24 оребренного обода 21 теплоотдатчика 11. Нагретые сменные капсулы 6 в зоне сильного магнитного поля, созданного магнитной системой 2, отдают свое тепло посредством теплоносителя ободу 21, снабженному внешним и внутренним оребрением 22 и 23. Затем теплоноситель движется во внутренней полости 24 обода 21, отдавая тепло во внешнюю среду (см. показанные на Фиг.3 и 6 стрелки), и поступает через каналы 16 (их функции аналогично каналам 17 также зависят от положения ротора 3) в ячейки 5, где происходит его охлаждение, т.к. сменные капсулы 6 с материалом 7, вышедшие из зоны сильного магнитного поля, размагничиваются и охлаждаются в результате магнитокалорического эффекта. Охлажденный теплоноситель через каналы 17, 28 и отводящий трубопровод 15 поступает в камеру 1 охлаждения, где реализуется холодопроизводительность. Далее цикл многократно повторяется. В процессе проведения испытаний с пульта 40 задают режимы работы регулируемых приводов 35 и 34, которые позволяют изменять расход теплоносителя в системе 8 и скорость вращения ротора 3, от которой зависит время нахождения капсул 6 с магнитокалорическими материалами 7 в магнитном поле, создаваемой магнитной системой 2. Напряженность магнитного поля, если оно создается электромагнитом магнитной системы 2, регулируется с пульта 40. В случае применения постоянных магнитов напряженность магнитного поля изменяют дискретно путем установки постоянных магнитов с фиксированными параметрами. Оптимизацию параметров работы рефрижератора производят путем замены набора одних сменных капсул 6 на другие (с различными материалами с МКЭ и формами их выполнения), подбором конструкций сменного обода 21 теплоотдатчика 11, изменением расхода теплоносителя и напряженности магнитного поля, а также скоростью вращения ротора 3. При достижении в морозильной камере 1 исследуемого рефрижератора минимальной температуры фиксируют значения параметров, обеспечивших максимальную холодопроизводительность.Washing the
Патентуемые способ и устройство позволяют проводить в лабораторных условиях отработку параметров работы разрабатываемых рефрижераторов, исследовать влияние используемых конструктивных элементов на холодопроизводительность, а за счет применения ротора с установленными в нем однотипными сменными капсулами с материалом, обладающим магнитокалорическим эффектом, добиваться оптимального соотношения рабочих параметров и принятых конструктивных решений.Patented method and device allow laboratory tests of working parameters of refrigerators under development, to investigate the effect of used structural elements on cooling capacity, and through the use of a rotor with the same replaceable capsules installed in it, with a material having a magnetocaloric effect, to achieve the optimal ratio of operating parameters and accepted design decisions.
Источники информацииInformation sources
1. Патент России RU 2027929, кл. F16J 15/00. Стенд для испытаний магнитных жидкостей, опубл. 1995.1. Patent of Russia RU 2027929, cl.
2. Патент России RU 2269077, кл. F25B 25/02. Стенд для испытаний абсорбционно-компрессорного холодильника, опубл. 2006.2. Patent of Russia RU 2269077, cl.
3. Патент России RU 2105938, кл. F25B 25/02. Стенд для испытаний абсорбционно-компрессорного агрегата, опубл. 1998.3. Patent of Russia RU 2105938, cl.
4. А.с. 1668829, кл. F25B 21/00. Роторный магнитный рефрижератор.4. A.S. 1668829,
5. Патент US 4392356, кл. 62-3. Магнитокалорический рефрижератор, опубл. 1984. 5. Patent US 4392356, cl. 62-3. Magnetocaloric refrigerator, publ. 1984.
6. Патент России RU 2029203, кл. F25B 21/00. Магнитокалорический рефрижератор, опубл. 1995.6. Patent of Russia RU 2029203, cl.
7. Патент России RU 2252375, кл. F25B 21/00. Магнитная тепловая машина, опубл. 2005.7. Patent of Russia RU 2252375, cl.
8. Патент России RU 2079802, кл. F25B 21/00. Рефрижератор, опубл. 1997.8. Patent of Russia RU 2079802, cl.
9. Патент России RU 2040740, кл. F25B 21/00. Магнитокалорический рефрижератор, опубл. 1995.9. Patent of Russia RU 2040740, cl.
10. А.с. 1726930, кл. F25B 21/00. Магнитокалорический рефрижератор, опубл. 1992.10. A.S. 1726930,
11. А.с. 1719815, кл. F25B 21/00. Система криостатирования, опубл. 1992.11. A.S. 1719815,
12. А.с. 1629706, кл. F25B 21/00. Магнитокалорический рефрижератор, опубл. 1991.12. A.S. 1629706, cl.
13. А.с. 1590881, кл. F25B 21/00. Магнитокалорический рефрижератор, опубл. 1990.13. A.S. 1590881, cl.
14. А.с. 1451490, кл. F25B 21/00. Магнитокалорический рефрижератор, опубл. 1989.14. A.S. 1451490,
15. Патент US 6668560, кл. F25B 21/00. Ротационный магнитокалорический рефрижератор, опубл. 2003.15. Patent US 6668560,
16. Патент US 6446441, кл. F25B 21/00. Магнитокалорический рефрижератор, опубл. 2002.16. Patent US 6446441,
17. Патент US 4727721, кл. F25B 21/02. Устройство магнитокалорического рефрижератора, опубл. 1988.17. Patent US 4727721, cl.
18. Патент US 4532770, кл. F25B 21/02. Магнитокалорический рефрижератор, опубл. 1985.18. US Patent 4,532,770, cl.
19. Патент US 4107935, кл. F25B 21/02. Высокотемпературный рефрижератор, опубл. 1978.19. Patent US 4107935,
20. Патент Японии 60-259870, кл. F25B 21/00. Магнитокалорический рефрижератор, опубл. 1985.20. Japan patent 60-259870, cl.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007114419/06A RU2354898C2 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Method for adjustment of magnetocaloric refrigerator operation parametres in laboratory conditions and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007114419/06A RU2354898C2 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Method for adjustment of magnetocaloric refrigerator operation parametres in laboratory conditions and device for its realisation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007114419A RU2007114419A (en) | 2008-10-27 |
RU2354898C2 true RU2354898C2 (en) | 2009-05-10 |
Family
ID=41020220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007114419/06A RU2354898C2 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Method for adjustment of magnetocaloric refrigerator operation parametres in laboratory conditions and device for its realisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2354898C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107302285A (en) * | 2017-08-23 | 2017-10-27 | 鲍鹏升 | A kind of oil recovery motor based on magnetic Refrigeration Technique |
-
2007
- 2007-04-16 RU RU2007114419/06A patent/RU2354898C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107302285A (en) * | 2017-08-23 | 2017-10-27 | 鲍鹏升 | A kind of oil recovery motor based on magnetic Refrigeration Technique |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007114419A (en) | 2008-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100507406C (en) | Rotating magnet magnetic refrigerator | |
EP1736719A1 (en) | Continuously rotary magnetic refrigerator or heat pump | |
CN107726664B (en) | Magnetic Refrigerator | |
EP2813785B1 (en) | Magnetic cooling apparatus and method of controlling the same | |
KR20170055519A (en) | Magnetic refrigeration system with unequal blows | |
EP1736717A1 (en) | Continuously rotary magnetic refrigerator and heat pump and process for magnetic heating and/or cooling with such a refrigerator or heat pump | |
CN102947575B (en) | External-combustion, closed-cycle thermal engine | |
EP1957890A1 (en) | Magnetic refrigerator | |
CN205505256U (en) | Integrated natural cooling's modularization refrigerating station system | |
US10520229B2 (en) | Caloric heat pump for an appliance | |
RU2354898C2 (en) | Method for adjustment of magnetocaloric refrigerator operation parametres in laboratory conditions and device for its realisation | |
KR100647854B1 (en) | Magnetic refrigerator | |
US10101062B2 (en) | One-piece part including a magnetocaloric material not including an alloy including iron and silicon and a lanthanide, and heat generator including said part | |
CN211177503U (en) | Heat circulation system of rotary room temperature magnetic refrigerator | |
Lee | Experimental study on a piston-driven type magnetic refrigeration apparatus | |
RU67237U1 (en) | MAGNET-CALORIC REFRIGERATOR | |
US20170328608A1 (en) | Caloric Heat Pump Ice Making Appliance | |
SU1668829A1 (en) | Rotary magnet refrigerator | |
CN204115291U (en) | Liquid semiconductor cooling heat exchange module and high-power liquid semiconductor refrigerated heat exchanger | |
JP2003075005A (en) | Piston for stirling refrigerating machine | |
JP5253884B2 (en) | Magnetic refrigeration equipment | |
CN110645734B (en) | Rotary magnetic refrigeration chiller and method | |
RU182024U1 (en) | Stirling engine cooler | |
US11703255B2 (en) | Thermoacoustic refrigerator | |
RU2708002C1 (en) | Rotary magnetic refrigerating machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160417 |