基于不同流动时间占比的紧凑式室温磁制冷系统实验研究

磁制冷因高效、环保、结构简单等特点,正有望成为替代传统蒸气制冷的新型室温制冷技术之一.当前针对单一影响因子对磁制冷样机的影响作用规律研究较为丰富,但对磁场-流场时序中流动时间占比工况的研究较少,且影响规律尚不明晰.本文以前期研制的紧凑型室温磁制冷系统为基础,在固定的磁场时序情况下开展不同流动时间占比的实验研究,探索制冷温跨、制冷量、压降及性能系数与流动时间占比之间的关联.以磁场时序1:4:1:4与频率0.45 Hz的工况为例,开展了固定磁场时序的不同流动时间占比(100%,80%,60%)的实验研究.结果表明:1)小利用系数和高流动时间的组合可获得较大温跨,大利用系数和高流动时间占比的组合可获得较大冷量,其中当利用系数为0.42、流动时间占比为100%时,获得最大无负荷制冷温跨26.2 K;2)对比研究了利用系数与流动时间占比对回热器压降及性能系数的影响,流动时间占比的增大和利用系数的减小均会造成流体速度的减小,会使压降进一步减小,性能系数进一步增大.本研究阐明了制冷温跨、制冷量、压降及性能系数与流动时间占比之间的影响规律,为进一步提升室温磁制冷机的性能奠定基础.

旋转式室温磁制冷系统的研制及实验研究

本文以高效、紧凑为设计重点,研制了一台新型双层同心旋转磁体式室温磁制冷系统,整机空间尺寸约720 mm×440mm×230 mm。系统采用双层同心嵌套式Halbach磁体组,磁体轴心处可获得0.18~1.72 T的磁场强度;主动磁回热器的填充长度为120 mm,填充工质为Gd球(直径0.375~0.50 mm),填充质量440 g;换热流体为pH=8的碱性溶液。基于该实验装置,开展了不同流动时间占比(100%,80%,60%)工况下实验研究。其中,在利用系数为0.84与运行频率为0.35 Hz时,流动时间占比80%的时序获得最大无负荷制冷温跨20.2 K。在利用系数为1.26和运行频率为0.35 Hz时,室温磁制冷系统在10.8 K制冷温跨下获得60 W的制冷量,并在5.2 K的制冷温跨下获得最大制冷量80 W。