热容率对室温磁制冷机工质盘传热影响研究

在室温磁制冷机主动式磁回热器(AMR)工质盘强化传热研究中,引入了一个新的参数热容率TCR(Thermal Capacity rate Ratio)。TCR参数反映了工质盘内换热流体将磁体在励磁过程中产生的热量从回热器中置换出去的能力。计算磁制冷系统的TCR,通过和制冷功率、COP进行对比分析,提出了室温磁制冷机工质盘强化传热的思路。     

利用永磁体的室温磁制冷机性能研究

介绍了利用1.5 T永磁体驱动,氦气作为换热流体,采用主动式磁回热器的室温磁制冷机的实验研究情况.在现有实验装置下,通过调节气体压力与循环频率,高低温端最大达到了10.7K的温差,研究结果为室温磁制冷机的设计以及进一步发展提供了参考.     

斯特林制冷机分层回热器优化设计与实验

为了提高斯特林制冷机在低温下的性能,把分层填充回热器结构应用于低温斯特林制冷机中。利用REGEN3.3对自行研制的斯特林制冷机用分层回热器进行了优化设计,并对此进行了实验研究。研究结果表明,回热器采用恰当的分层方式能大幅度提高制冷机的性能。该斯特林制冷机与优化前相比,其膨胀机效率提高了52.8%,整机效率提高了79.8%。     

室温磁制冷机研究进展及分析

磁制冷具有高效、环保、结构简单等特点,一直是制冷领域的研究热点.本文首先总结了室温磁制冷机的发展现状,随后阐述了往复式和旋转式室温磁制冷机的结构特点,分析了各自的优缺点,结合典型实例分别对各类室温磁制冷机进行了对比分析,给出了性能差异的原因与思考.最后,结合近期的研究热点总结了室温磁制冷机的未来发展趋势.     

采用主动式磁蓄冷器(AMR)的室温磁制冷机数值模拟

对采用主动式磁蓄冷器(AMR)的室温磁制冷机的工作进行了模拟计算,给出不同工作温区、不同磁场强度、不同换热流体时机器的制冷能力变化、COP及热力学完善度变化趋势的预测,并对在固定周期式和可变周期式下运行时的情况进行了对比,后者的制冷能力、COP及热力学完善度都优于前者.     

运动回热器的泵热制冷作用

讨论了运动回热器的泵热制冷作用，建立了运动回热器控制方程的解析解。根据由热声理论得到的回热器泵热作用判据，指出回热器的泵热制冷作用有流道上有截面分布，这个截在分布受回热器运动的严重影响；讨论了回热器运动的相位及振幅对其泵热制冷作用的影响，所得结论表明了热声理论对热式热机工程实践发展的重要指导意义。     

针束型回热器的优化及其与电声制冷机的匹配

采用网络模型优化设计出针束型回热器及其与电声制冷机的匹配关系.回热器采用针束型填料,钢针针径、针间距分别按最大冷量因子、最大冷量因子和最小损耗因子确定;以制冷系数为优化指标,按分布参数网络模型优化出回热器、两端换热器的长度及其与制冷机系统的匹配关系.     

室温磁制冷回热器数值模拟

介绍了一种磁制冷回热器的数值计算模型,不仅适用于匀速流,也适用于正弦流.该模型是基于控制容积法计算的一维周期流动模型,并对常规回热器内填料能量控制方程进行了修正,考虑了磁性材料磁热效应的影响,相当于添加内热源.计算分析了某些特征参数变化对制冷性能的影响,给出的部分模拟结果为后续实验台的改造提供参考.     

机械振动强化吸收式制冷机传热性能的实验研究

本文搭建了带有电动振动系统的吸收式制冷性能研究实验台,实验重点研究了振动对于吸收式制冷机传热性能的强化效果。结果表明,振动可有效地强化吸收式制冷机的传热性能,增加制冷量;在低频、低振幅的范围内,传热的强化效果随频率和振幅的增加而增加。本文的研究成果对于提高溴化锂吸收式制冷机的效率有一定的借鉴作用。     

换热流体对旋转式室温磁制冷特性影响实验分析

为了获得磁工质床内换热流体对旋转式室温磁制冷机性能的影响规律,在室温环境下,测试并分析了旋转式室温磁制冷机的换热流体温度分布.实验表明励磁和退磁过程中,换热流体流量、成分、温度以及冷却水流率影响温差和熵增.温度分布实验结果表明,增加磁场区换热流体流量.磁场区熵增加大,冷区温跨减小,制冷量增加;换热流体比热容增大,温跨减小,制冷量增加.     

室温磁制冷研究进展

室温磁制冷技术是一项新的制冷技术,具有高效环保的特点,应用前景十分广阔,有望取代传统的蒸气压缩式制冷方法。阐述了磁热效应的原理,系统介绍了室温磁制冷中磁性材料、磁制冷循环、蓄冷器以及典型制冷机的发展情况,并对室温磁制冷的发展进行了展望。     

室温磁制冷机的实验性能研究

介绍了利用1.5 T永磁体提供磁场、选取氦气作为换热流体、采用主动式磁回热器的室温磁制冷机的实验性能研究情况.应用现有实验装置,通过调节气体压力与循环频率,最大达到了30.93 K的高低温端温差,在高低温端温差为10.97 K达到了25.20 W制冷量.研究结果表明室温磁制冷机的制冷能力显著,并且为室温磁制冷机的设计以及进一步的发展提供了有益的参考.     

Design method of the layered active magnetic regenerator (AMR) for hydrogen liquefaction by numerical simulation

The design procedure of an active magnetic regenerator (AMR) operating between liquid nitrogen temperature and liquid hydrogen temperature is discussed with the selected magnetic refrigerants. Selected magnetic refrigerants (GdNi₂, Dy_0.85Er_0.15Al₂, Dy_0.5Er_0.5Al₂, and Gd_0.1Dy_0.9Ni₂) that have different transition temperatures are layered in an AMR to widen the temperature span. The optimum volume fraction of the layered refrigerants for the maximum COP with minimum volume is designed in a two-stage active magnetic regenerative refrigerator (AMRR) using one dimensional numerical simulation. The entropy generation in each stage of the AMR is calculated by the numerical simulation to optimize the proposed design. The main sources of the entropy generation in the AMR are pressure drop, convection and conduction heat transfers in the AMR. However, the entropy generation by the convective heat transfer is mostly dominant in the optimized cases. In this paper, the design parameters and the operating conditions such as the distribution of the selected refrigerants in the layered AMR, the intermediate temperature between two stages and the mass flow rate of heat transfer fluid are specifically determined to maximize the performance of the AMR. The proposed design method will facilitate the construction of AMR systems with various magnetic refrigerants and conditions such as AMR size, operating temperature range, and magnetic field variation.     

工作频率及环境温度对往复式磁制冷效果的影响

为分析不同工作频率和室温环境对往复式室温磁制冷系统制冷温跨的影响,设计了一套以Gd颗粒(粒径:0.3~0.5mm)为磁工质的往复式室温磁制冷系统,并结合活性蓄冷器的换热特点对往复式室温磁制冷系统的制冷温跨进行实验分析。测量了在1.5 T的永磁铁场强下,室温磁制冷机在不同工作频率(0.07、0.12、0.16、0.19、0.22 Hz)及在不同室温工况(14.5、15.9、16.7、18.1℃)蓄冷器冷、热端温度的变化情况。研究表明,当工作频率为0.22 Hz时,系统的最大制冷温跨为12.8℃,并发现当Gd的温度低于其居里温度20℃时,不同室温对有限时间内磁制冷系统的制冷量无影响。     

室温磁制冷往复式系统控制采集系统开发

介绍室温磁制冷系统的流程。在往复式室温磁制冷系统实验台中用模块化方法分别开发针对电磁阀、步进电机和变频器的控制系统以及温度、流量和压力的采集系统,并集成开发采集控制的软件系统。     

室温磁制冷工质研究进展

室温磁制冷工质的研发是决定室温磁制冷技术发展的关键因素之一,后者是一种高效、环保的新型制冷技术,应用前景非常广泛.本文介绍了磁性工质用于制冷技术的原理、磁性工质的选择依据、室温磁制冷工质的发展现状及活性蓄冷器的相关技术,并对室温磁制冷工质技术的发展进行了展望.     

Thermal investigations of an experimental active magnetic regenerative refrigerator operating near room temperature

In this paper, numerical and experimental investigations on a magnetic refrigeration device based upon the active magnetic regeneration (AMR) cycle operating near room temperature are presented. A numerical 1D model based on the transient energy equations is proposed for modelling the heat exchange between the magnetocaloric material and the carrier fluid in the regenerator bed. The validity of 1D AMR-numerical model is investigated through the recently developed magnetic cooling demonstrator by Clean Cooling Systems SA (CCS) at the University of Applied Sciences of western Switzerland (HES−SO). The obtained results including the temperature span, the coefficient of performance and the cooling power are presented and discussed. In general, good agreements have been noted between the experimental and numerical results.