SU1617270A1

SU1617270A1 - Magnetic refrigerator

Info

Publication number: SU1617270A1
Application number: SU894667096A
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 области криогенной техники и может быть использовано дл производства холода в области криогенных температур. Цель изобретени - повышение холодопроизводительности и КПД. Дл этого рефрижератор снабжен герметичной перегородкой 5, раздел ющей ванны 3, 4 со средой-теплоприемником и средой-теплоотдатчиком, и верхний торец рабочего тела 2 установлен в тепловом контакте с нижней поверхностью этой перегородки, верхн поверхность которой, обращенна в ванну 3, снабжена оребрением. На нижней поверхности перегородки 5 м.б. выполнено многослойное тонкое покрытие из различных материалов, а на верхнем торце рабочего тела 2 м.б. выполнен по крайней мере один выступ или установлен стержень из теплопроводного материала. В перегородке 5 также м.б. выполнено сквозное отверстие, в котором стержень установлен герметично, и его поверхности, обращенные в ванну 3, снабжены оребрением. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.The invention relates to the field of cryogenic technology and can be used to produce cold in the field of cryogenic temperatures. The purpose of the invention is to increase the cooling capacity and efficiency. For this, the refrigerator is equipped with a hermetic partition 5, separating the bath 3, 4 with the heat-receiving medium and the heat-transfer medium, and the upper end of the working fluid 2 is installed in thermal contact with the lower surface of this partition, the upper surface of which is facing into the bath 3, is provided with fins . On the bottom surface of the partition 5 m. A multilayer thin coating is made of various materials, and at the upper end of the working fluid 2 m. at least one projection is made or a rod is made of heat-conducting material. In the partition 5 also m. made a through hole in which the rod is installed tightly, and its surface facing the bath 3, provided with fins. 8 hp f-ly, 4 ill.

Description

Фив.1Thebes 1

i Изобретение относитс к криогенной тех- нике и может быть использовано дл произ- |водства холода в области криогенных тем ператур .The invention relates to cryogenic technology and can be used for the production of cold in the field of cryogenic temperatures.

i Цель изобретени - повышение холо1допроизводительности и КПД.i The purpose of the invention is to increase the cooling capacity and efficiency.

На фиг. 1 схематично представлен магнитный рефрижератор; на фиг. 2 - то же, с выступом на поверхности рабочего тела; обращенной к перегородке; на фиг. 3 - то же, FIG. 1 schematically shows a magnetic refrigerator; in fig. 2 - the same, with a protrusion on the surface of the working fluid; facing the partition; in fig. 3 - the same

температура его увеличиваетс по адиабате до значени , равного температуре среды- теплоприемника, при дальнейшем намагничивании температура рабочего тела превышает температуру среды-теплоприемника и происходит теплопередача от рабочего тела 2 через перегородку 5 к среде-теплоприем- нику 3. По окончании намагничивани рабочего тела 2 температура его снижаетс до температуры среды-теплоприемника 3.its temperature increases along the adiabat to a value equal to the temperature of the heat-receiving medium, with further magnetization the temperature of the working fluid exceeds the temperature of the heat-receiving medium and heat transfer occurs from the working fluid 2 through the partition 5 to the heat-receiving medium 3. After the magnetization of the working fluid 2 ends, the temperature it decreases to the temperature of the heat receiving medium 3.

г,йп тчрннойкпеоегооодке-нафиг. 3--тоже, до t Mn iatyyot ч,. .--- -к- „ с ,%ТГ„ о„ид„1 ма ериала Ю Затем -f f в g, yp tchrnnoykpeyeooodke-nafig. 3 - also, up to t Mn iatyyot h ,. .--- -k- „with,% TG„ about „id„ 1 of the material Yu Then -f f in

J V; I v; L//T4. 1. fM,,- -- .J V; I v; L // T4. 1. fM ,, - -.

и тепловой изол цией; на фиг. 4 - то же, с перегородкой из малотеплопроводного материала , имеющей сквозное отверстие с герметично установленным в нем стержнем.and thermal insulation; in fig. 4 - the same, with a partition of low heat conductive material having a through hole with a hermetically mounted rod in it.

кл. J......nn. ИХ НРt (Л. I -J V. - «---- ванне рабочего т ела 2, в процессе которого температура снижаетс до величины, соответствующей началу конденсации паров среды-теплоотдатчика на поверхности ра г„гГрефр „ ;а™р сод Г, ;;,5 К аГ по окончании „ «есса конпотижный солемид 1 - источник пульси-денсааин снова производ т намагничивание,cl. J ...... nn. THEIR NRt (L. I -J V. - «---- working bath ate t 2, during which the temperature is reduced to a value corresponding to the top-medium vapor condensing on the surface teplootdatchika ra r" gGrefr "; and p sod ™ T , ;;, 5 K AG: at the end of the „essa, a konfunctional solemid 1 - the source of pulsi-densaain again produces magnetization,

те лоотдатчн ком герметичную перегородкусреды-теплоотдатчика на „оверхш т. р 6о1н н оГГв нн у° з сГс;едГе пло„рЙ:: В сь те пловой поток от рабочего тела 2heat trap airtight bulkhead heat exchanger at overhead t. p 6o1n n oGGvnn u ° s sGs; edGlo p „ry :: All the flow from the working fluid 2

ипУЛСППип ч- jyuvyvj-s- i . .. -,iULSPPPIP h- jyuvyvj-s- i. .. -,

выполнено многослойное тонкое покрытие из различных материалов, а. на верхнем торце рабочего тела 2 может быть выполнен по крайней мере один выступ 6. На стороне рабочего тела 2, обращенжаетс к температуре среды-теплоприемника , а имеющий максимальное тепловое сопротивление - в период размагничивани , когда температура рабочего тела меньиоЛ - 30 - ±---S- :- оmade of a multilayer thin coating of various materials, and. at the upper end of the working fluid 2, at least one protrusion 6 can be made. On the side of the working fluid 2, it faces the temperature of the heat receiving medium, and having the maximum thermal resistance during the demagnetization period, when the temperature of the working fluid is less than 30 - ± - -S-: - about

UJti V-W ii --J- «- J г- .nUJti V-W ii --J- “- J y- .n

приближаетс к температуре среды-теплоотдатчика .approaching the temperature of the heat exchanger medium.

Тепловой диод может быть выполнен в виде: многослойного тонкого сплошного voe соеды-теплоотдатчика оолее чши. покрыти из различных материалов на по ротивлением между сло ми, которое в боль- щей степени зависит от температуры (контактное тепловое сопротивление примерно пропорционально третьей степени величи ны температуры); выступа 6 на сопр гаемой сThe thermal diode can be made in the form of: a multi-layer thin solid voe soyedy-heatsink or more than a chip. coatings of various materials with respect to the resistance between the layers, which largely depends on the temperature (the contact thermal resistance is approximately proportional to the third degree of temperature); protrusion 6 on matching with

;йде- -с-плошного пок ы.„ из малотепло- ., -peroPO-OH 5 п-рх ноди рабоч проводного материала). „..„ „ температуре среды-теплоприемника; yde-s-continuous pok s. "from low heat., -peroPO-OH 5 n-nx nodi working conductive material). ".." "temperature of the heat receiving medium

в несколько раз больще теплопроводности при температуре среды-теплоотдатчика, когда уменьшение поперечного сечени рабоО « ™.лЛ ««« гтлй arrt иПРТИ КПТОПаЯseveral times greater than thermal conductivity at the temperature of the heat-transfer medium, when the reduction of the cross section of the work of the "™. lll" "gtruy arrt iPrIe

IX ii,j/V i .- - j IX ii, j / V i .- - j

лен по крайней мере один стержень 7 из теплопроводного материала с отношением коэффициентов теплопроводности при температуре среды-теплоприемника и при температуре среды-теплоотдатчика более п ти.flax at least one rod 7 of heat-conducting material with a ratio of thermal conductivity at a temperature of the heat-receiving medium and at a temperature of the heat-transfer medium more than five.

ма ItL/nctJiei, -11v .-w..- - 7 -IMa ItL / nctJiei, -11v.-w ..- - 7 -I

высокой теплопроводностью, например из меди , алюмини и т.д.high thermal conductivity, such as copper, aluminum, etc.

На свободных поверхност х перегородки 5 и стержней 7, обращенных в ванну 4 со средой-теплоотдатчиком, может быть выполнена теплова изол ци 8 (например, вOn the free surfaces of the partition 5 and the rods 7, facing the bath 4 with the heat-transfer medium, thermal insulation 8 can be made (for example,

Перегородка 5 может быть выполнена из малотеплопроводного материала, например из фторопласта, стеклопластика и т.д. и в ней в этом случае выполнено сквозноеThe partition 5 may be made of low-conductive material, for example of fluoroplastic, fiberglass, etc. and in this case the pass through is performed

. ГГ.окГГиТрS-n : ° ГсГГет1° Гос м °д;Гт ра;2та B:;xSx которого. Обр, енн... наТеТе н е «л оГрГз. ГГ.окГГ Трр-n: ° ГГГГет1 ° State m ° d; Гтра; 2т B:; xSx of which. Arr, enn ... nETeNe e l l oGrGz

водительности и КПД за счет снижени паразитного теплопритока от среды-теплопри- 55 емника к рабочему телу 2, чем на ухудшение этих параметров за счет увеличени теплового сопротивлени при теплоотдачеefficiency and efficiency due to a decrease in the parasitic heat influx from the heat sink medium to the working medium 2, rather than the deterioration of these parameters due to the increase in heat resistance during heat transfer

Dt Lf Л nV/ I J /. «-v .-j- -(-- CO средой-теплоприемником, выполнено оребрение 9.Dt Lf Л nV / I J /. “-V.-J- - (- CO by the environment-heat sink, finning 9 is performed.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Если рабочее тело 2 рефрижератора - паромагнитик, то при его намагничиванииIf the working body 2 of the refrigerator is a ferromagnet, then when it is magnetized

до t Mn iatyyot ч,. .--- -к-Затем -f f в to t Mn iatyyot h ,. .--- -k-Then -f f in

Затем -f f в Then -f f in

t (Л. I -J V. - «---- ванне рабочего т ела 2, в процессе которого температура снижаетс до величины, соответствующей началу конденсации паров среды-теплоотдатчика на поверхности раК аГ по окончании „ «есса конжаетс к температуре среды-теплоприемника , а имеющий максимальное тепловое сопротивление - в период размагничивани , когда температура рабочего тела мень- ±---S- :- оt (LA I -J V. - «---- bath working t ate 2, during which the temperature is reduced to a value corresponding to the top-medium vapor condensing on the surface of cancer teplootdatchika aT at the end" "ECCA konzhaets temperature Commemorative heat receiver, and having a maximum thermal resistance - during the demagnetization period, when the temperature of the working fluid is less - ± --- S-: - o

от рабочего тела к среде-теплоприемнкку; стержн 7 между рабочим телом 2 и перегородкой 5, выполненного из того же материала , что и рабочее тело 2, если этот материал обладает свойствами диода, или из материала с сильной зависимостью теплопроводности от температуры, например из монокристаллов германи или кремни , у которого теплопроводность, например, при температуре 4,5 К (150 Вт/м.к.) в 50 раз больше, чем при температуре 1,8 К; пере- городки из материала с описанными диодными свойствами.from the working fluid to the heat-receiving medium; the rod 7 between the working fluid 2 and the partition 5 made of the same material as the working fluid 2, if this material has the properties of a diode, or from a material with a strong dependence of thermal conductivity on temperature, for example, from germanium single crystals or silicon, which has thermal conductivity, for example, at a temperature of 4.5 K (150 W / mk), 50 times more than at a temperature of 1.8 K; partitions of material with the described diode properties.

Claims

1. A magnetic refrigerator containing a bath with a heat-transfer medium, in which a working body is installed, placed in a periodically varying magnetic field and having a magnetocaloric effect, and a bath with a heat-receiving medium, to which the upper end of the working fluid faces characterized in that in order to increase the cooling capacity

and efficiency, it additionally contains a hermetic partition separating the baths with the heat-transfer medium and heat-receiving medium, and the upper end of the working medium is installed in thermal contact with the lower surface of this partition, the upper surface of which is turned into a heat-dissipating bath, equipped with fins.

2. The refrigerator according to claim 1, characterized in that the upper end of the working fluid is provided with at least one protrusion that contacts the lower surface of the partition.

0

o

five

3. Refrigerator according to claim 1, characterized in that between the upper end of the working fluid and the bottom surface of the partition there is at least one rod of heat-conducting material, the ratio of heat production coefficients of which at the temperature of the heat sink medium and more than five at the temperature of the heat transfer medium.

4. Reefer on PP. 1 and 3, characterized in that the mating surfaces of the partition, the rod and the upper end of the working fluid are provided with a multilayer coating, the layers of which are made of various materials.

5. A refrigerator according to claim 1, characterized in that the partitions are made of the same material as the working fluid.

6. Reefer on PP. and 3, characterized in that the partitions are made of the same material as the core.

7. Refrigerator according to claim 1, characterized in that the partition is made of a highly heat-conducting material.

8. Reefer on PP. 1 and 3, characterized in that the free surfaces of the partition and the rod facing the bath with the heat-transfer medium are thermally insulated.

9. Refrigerator according to claim 1, characterized in that the partition is made of low heat conducting material and is provided with a through hole with a hermetically mounted rod in it, on the side and end surfaces of which, facing the bath with the heat-receiving medium, are made of ribbons.

FIG. 2

FIG. 3