在變化磁場中某些磁性材料存在勵磁放熱、去磁吸熱的特性,這種特性被稱為磁熱效應。通常磁熱效應有兩種表征參數,絕熱溫變ΔTad與等溫磁熵變ΔSM。磁制冷循環是基于材料的磁熱物性來實現的。類似于蒸汽壓縮式制冷循環,擁有磁熱效應的工質在低溫環境下去磁吸收熱量,并在高溫環境下磁化釋放熱量,從而形成了一個完整的制冷循環。主動磁制冷循環是磁制冷中重要的應用循環之一,由主動磁回熱器(Active Magnetic Regenerator,縮寫AMR)與基本磁制冷循環構成,如兩個等磁場過程和兩個等熵過程構成的主動磁Brayton循環,循環運行過程如圖1所示。小型室溫磁制冷系統由同心Halbach永磁體組、主動磁回熱器、高低溫換熱器及換熱流體、驅動控制與采集系統等組成。
總 結:
搭建了一臺小型旋轉式室溫磁制冷系統并進行了初步性能實驗研究。樣機選用了同軸Halbach永磁組,對主動回熱器端蓋處進行了雙通道設計,其多軸伺服驅動器分別對磁體和水力活塞進行時序相位控制。系統采用了0.55—0.80 mm的釓球作為磁制冷工質、pH值11的NaOH溶液為換熱流體,在運行頻率0.6 Hz下,獲得13.3 K的大無負荷制冷溫跨,在0.40 Hz運行頻率下,獲得佳利用系數0.35,此時無負荷大制冷溫跨為12.1 K。通過對高低溫端制冷溫跨、利用系數等參數的初步研究,考察了室溫磁制冷系統運行特性,尋找室溫樣機的優工作參數,為下一步實驗樣機的改造和擴大實驗參數測試提供指導,為其它磁制冷樣機的研究提供借鑒。