SU1617269A1

SU1617269A1 - Magnetic refrigerator

Info

Publication number: SU1617269A1
Application number: SU894667095A
Authority: SU
Inventors: Николай Васильевич Филин; Валерий Алексеевич Шапошников; Александр Петрович Графов; Александр Викторович Кортиков; Владлен Дмитриевич Коваленко; Людмила Николаевна Ефимова
Original assignee: Предприятие П/Я А-3605
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1989-01-30
Publication date: 1990-12-30

Abstract

Изобретение относитс к криогенной технике и может быть использовано дл производства холода в области криогенных температур. Цель изобретени - повышение холодопроизводительности и КПД. Дл этого в верхней части рабочего тела 2, обладающего магнитокалорическим эффектом, котора расположена в ванне 6 со средой-теплоотдатчиком, выполнена кольцева проточка 7, дел ща рабочее тело 2 на нижнюю и верхнюю части, соединенные шейкой 8 так, что верхн часть вл етс герметичной перегородкой между ваннами 4 и 6. В нижней части рабочего тела 2 со стороны его нижнего торца 5 выполнены осевые каналы 9 и 10, причем каналы 10 выполнены в полость кольцевой проточки 7. Шейка 8 выполн ет функции диода между верхней и нижней част ми рабочего тела 2, поскольку теплопроводность материала рабочего тела 2 при температуре среды-теплоотдатчика в в несколько раз меньше, чем при температуре среды-теплоприемника. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.This invention relates to a cryogenic technique and can be used to produce cold in the area of cryogenic temperatures. The purpose of the invention is to increase the cooling capacity and efficiency. For this purpose, an annular groove 7 is made in the upper part of the working fluid 2, which has a magnetocaloric effect, which is located in the bath 6 with the heat-transfer medium, dividing the working fluid 2 into the lower and upper portions connected by a neck 8 so that The partition between the baths 4 and 6. In the lower part of the working body 2, from the side of its lower end 5, axial channels 9 and 10 are provided, and the channels 10 are made into the cavity of the annular groove 7. The neck 8 acts as a diode between the upper and lower parts of the working body 2, n Since the thermal conductivity of the material of the working fluid 2 at the temperature of the heat-transfer medium is several times less than at the temperature of the heat-receiving medium. 1 hp f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для производства холода в области криогенных температур.The invention relates to cryogenic technology and can be used to produce cold in the field of cryogenic temperatures.

Цель изобретения — повышение холодопроизводительности и КПД.The purpose of the invention is improving cooling capacity and efficiency.

На чертеже схематично представлен магнитный рефрижератор.The drawing schematically shows a magnetic refrigerator.

Рефрижератор включает в себя неподвижный соленоид 1 — источник пульсирующего магнитного поля, неподвижное рабочее тело 2, верхний торец 3 которого обращен в ванну 4 со средой теплоприемником, а нижний торец 5 обращен в ванну 6 со средой-теплоотдатчиком.The refrigerator includes a stationary solenoid 1 - a source of a pulsating magnetic field, a stationary working fluid 2, the upper end 3 of which is facing the bath 4 with the heat sink medium, and the lower end 5 is facing the bath 6 with the heat transfer medium.

На боковой поверхности цилиндрического рабочего тела 2 вблизи его торца 3, обращенного к среде-теплоприемнику, выполнена кольцевая проточка 7, делящая рабочее тело 2 на нижнюю и верхнюю части, соединенные шейкой 8, так что верхняя часть (над шейкой) является герметичной перегородкой между ванной 4 и ванной 6. В нижней части рабочего тела 2 со стороны его нижнего торца 5 выполнены параллельные оси рабочего тела 2, глухие и сквозные каналы 9 и 10, открывающиеся в ванну 6 со средой -теплоотдатчи ком.An annular groove 7 is made on the lateral surface of the cylindrical working fluid 2 near its end 3 facing the heat-receiving medium, dividing the working fluid 2 into lower and upper parts connected by a neck 8, so that the upper part (above the neck) is a sealed partition between the bath 4 and bath 6. In the lower part of the working fluid 2 from the side of its lower end 5 there are parallel axes of the working fluid 2, blind and through channels 9 and 10, opening into the bath 6 with a heat transfer medium.

Шейка 8 имеет в своей средней части ^минимальную площадь поперечного сечения.The neck 8 has in its middle part a minimum cross-sectional area.

Рефрижератор работает следующим образом.The refrigerator operates as follows.

В период увеличения индукции магнитного поля температура рабочего .тел а 2 увеличивается. При достижении положительной разности температур рабочего тела 2 и среды теплоприемника в ванне 4 от верхнего торца 3 происходит теплоотдача к среде-теплоприемнику. Скорость увеличения индукции магнитного поля выбирается такой, что величина потока тепла от торца 3 соответствует режиму пузырькового кипения средытеплоприемника на его поверхности. Охлаждение среды-теплоотдатчика в ванне 6 происходит в период уменьшения индукции магнитного поля путем конденсации ее пара на боковой поверхности рабочего тела 2, на нижнем торце 5 и на стенках глухих и сквозных каналов 9 и 10. Конденсация происходит из-за понижения температуры рабо5 чего тела 2 в процессе его размагничивания. Увеличение холодопроизводительности и повышение КПД достигается организацией теплового диода, функции которого выполняет шейка 8 между верхней и нижней частями рабочего тела 2. Эта диодность Ιθ обеспечивается тем, что теплопроводность материала рабочего тела при температуре среды-теплоотдатчика в несколько раз меньше, чем при температуре среды-теплоприемника. Благодаря этому сужение поиереч15 ного сечения рабочего тела 2 в шейке 8 в большей степени влияет на снижение потока тепла от среды-теплоприемника к рабочему телу 2 в процессе его размагничивания а в меньшей степени на снижение потока тепла от рабочего тела 2 к среде-теплоприемнику. ²θ Например, если среда-теплоприемник — жидкий гелий при 4,2 К, среда-теплоотдатчик — сверхтекучий гелий при 1,8 К. рабочее тело 2 — монокристаллический гадолиний — таллиевый прокат, то отношение 25 величин теплопроводности при 4,2 К и при 1,8К составляет более 5.During a period of increasing magnetic field induction, the temperature of the working body 2 increases. Upon reaching a positive temperature difference between the working fluid 2 and the heat sink medium in the bath 4 from the upper end 3, heat transfer to the heat sink medium occurs. The rate of increase in the magnetic field induction is chosen such that the amount of heat flux from the end face 3 corresponds to the mode of bubble boiling of the heat receiver medium on its surface. Cooling of the heat-transfer medium in the bath 6 occurs during a decrease in the magnetic field induction by condensation of its vapor on the side surface of the working fluid 2, on the lower end 5 and on the walls of the blind and through channels 9 and 10. Condensation occurs due to a decrease in the temperature of the working fluid 2 in the process of demagnetization. An increase in cooling capacity and an increase in efficiency is achieved by organizing a thermal diode, whose function is performed by the neck 8 between the upper and lower parts of the working fluid 2. This diode Ιθ is ensured by the fact that the thermal conductivity of the working fluid material at a temperature of a heat-transfer medium is several times lower than at a medium temperature heat receiver. Due to this, the narrowing of the cuspid cross section of the working fluid 2 in the neck 8 affects to a greater extent the decrease in the heat flux from the heat-receiving medium to the working fluid 2 during demagnetization and to a lesser extent the decrease in the heat flux from the working fluid 2 to the heat-receiving medium. ² θ For example, if the heat-receiving medium is liquid helium at 4.2 K, the heat-transfer medium is superfluid helium at 1.8 K. the working fluid 2 is monocrystalline gadolinium - thallium rolled, then the ratio of 25 values of thermal conductivity at 4.2 K and at 1.8K it is more than 5.

Claims

Claim

1. A magnetic refrigerator containing 30 a working fluid located in a periodically changing magnetic field, having a magnetocaloric effect, which is installed in a bath with a heat-transfer medium coaxially to its side walls and whose upper end is placed in

35 bath with a heat sink. moreover, axial channels are made in the lower end of the working fluid, characterized in that an annular groove is made in the upper part of the working fluid, ₄ q times placed in a bath with a medium-heat transfer sensor, in an upper part of the working fluid.

2. Refrigerator by η. 1, characterized in that the axial channels are made open in the cavity of the annular groove.