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室温磁制冷机研究进展及分析

2021-08-04申利梅李惠琳许佳奇陈焕新吕以亮

真空与低温 2021年4期
关键词:磁场

童 潇,申利梅*,李 亮,李惠琳,许佳奇,陈焕新,吕以亮

(1.华中科技大学能源与动力工程学院,武汉 430074;2.华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心,武汉 430074;3.华中科技大学电气与电子工程学院,武汉 430074)

0 引言

磁制冷是一种对环境无污染、高效节能的新型制冷技术。与传统蒸气压缩式制冷技术相比,磁制冷采用固体磁材料作为制冷工质,以水等流体作为换热介质,对环境友好;单位体积磁材料的磁熵密度比蒸气大,装置结构紧凑;运动部件少且运行频率低,振动和噪声小;效率可达卡诺循环的30%~60%(蒸气压缩制冷效率一般仅为卡诺循环的5%~10%),因此磁制冷技术有显著的节能潜力[1]。

40多年来,有许多学者从室温磁制冷的基本原理[2-3]、制冷循环[4]及应用情况[5-7]等角度对室温磁制冷技术进行了研究总结,为开展室温磁制冷研究以及了解磁制冷动态提供了帮助。随着磁热材料的发展,为了进一步推进室温磁制冷机的应用,本文综述了当前室温磁制冷机的结构、性能及发展方向。首先,对磁制冷原理进行了简要介绍,然后简述了当前室温磁制冷机的研究进展,并结合典型样机,总结了已有的往复式与旋转式室温磁制冷机的结构特点及性能,最后,预测了室温磁制冷机的发展趋势。

1 磁制冷理论基础

1.1 磁热效应

磁制冷的基本原理是磁性材料的磁热效应(magnetocaloric effect,MCE),即外磁场(H)的变化引起磁性材料内部磁熵改变并伴随着吸热和放热的一种现象,是磁性材料的固有特性[8],通常用绝热温变和等温磁熵变表征[9-10]。……

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