乙醇水溶液多孔蒸發的室溫磁製冷機主動式回熱器的製作方法
2023-08-01 07:32:31 1
專利名稱：乙醇水溶液多孔蒸發的室溫磁製冷機主動式回熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及室溫磁製冷機主動式回熱器，特別是涉及乙醇水溶液多 孔蒸發的室溫磁製冷機主動式回熱器。
背景技術：
自1996年美國宇航技術中心的C.Zimm採用了活性蓄冷(AMR，又稱主 動式磁回熱器)技術，建立了一臺室溫磁製冷機，到目前為止，室溫磁製冷 機的研製還處於研發試驗樣機的階段，帶工質床的AMR便是室溫磁製冷裝 置的核心部件，如何對其進行強化傳熱將是一個提高製冷效率的重要內容。 目前，AMR的磁工質床的傳熱，無論是粉末狀工質還是層狀的工質，通常 採用直接讓換熱流體(如氦氣、水等)流過，流體壓降較大，流速會突然降 低，換熱速度慢，不利於提高裝置的運行頻率。此外，退磁後的製冷效果很 大程度上取決於是否能及時並充分的取出磁工質床在磁化時產生的熱量，因 此，對AMR的工質床進行強化換熱，尤其是勵磁過程的強化換熱，是提高 製冷效率的重要內容。
由於相變潛熱在相同溫度下，液體變為氣化過程中(相變)吸收的熱量 遠大於單相時的情況。中國實用新型專利"微通道單相對流與毛細微槽相變 換熱組合冷卻裝置"(20062013390.8)公開了將高沸點液體工質流過發熱體 表面，吸收熱量後進入到一導熱材料內部設置的許多微通道中，在導熱材料 外表面上設置有許多能夠產生毛細力的毛細微槽，毛細力將另一種液體工質吸入到毛細微槽內。微通道內的高沸點液體工質通過高強度的微尺度單相對 流換熱將熱量傳遞給導熱材料，導熱材料加熱外表面上毛細微槽內的另一種 低沸點液體工質，這種液體工質受熱後產生高強度的蒸發和沸騰，帶走發熱 體的熱量。導熱材料內部設置有微通道，其外表面上設置有毛細微槽的換熱 結構。但是該技術並不能直接應用到室溫磁製冷主動式回熱器上，還涉及控 制主動式回熱器外循環通道內氣、液工質流動等問題。
實用新型內容
本實用新型的目的在於克服現有AMR工質床換熱技術的缺點，提供一 種乙醇水溶液多孔蒸發的室溫磁製冷機主動式回熱器，對AMR工質床進行 強化換熱。
本實用新型的目的通過下述方案實現
乙醇水溶液多孔微通道蒸發的磁製冷機主動式回熱器，包括回熱器高溫 區工質床、分流閥、風機、高溫端換熱器、氣液分離器、液體泵、回熱器低 溫區和低溫端換熱器;設在NiFeB磁場中的回熱器高溫區工質床和風機連接， 分流閥一端分別與風機和回熱器高溫區工質床連接，另一端與氣液分離器連 接，風機與高溫端換熱器連接，高溫端換熱器與氣液分離器連接，氣液分離 器接著與液體泵連接，液體泵與回熱器低溫區連接，回熱器低溫區通過低溫 端換熱器與回熱器高溫區工質床連接。
本實用新型與現有技術相比，具有如下優點與有益效果 (1 )本實用新型相變換熱技術在室溫磁製冷主動回熱器上的創新性應 用，與傳統採用流體換熱的工質床相比有更高的傳熱效率和換熱速度。
(2)本實用新型解決了微通道相變換熱外循環換熱系統氣液混疊，換熱效率低問題。可以提高室溫磁製冷機溫跨，降低裝置成本。
圖1為本實用新型乙醇水溶液多孔微通道蒸發的磁製冷機主動式回熱器 結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的說明，但需要說明的 是本實用新型要求保護的範圍並不局限於實施方式表述的範圍。
如圖1所示，乙醇水溶液多孔微通道蒸發的室溫磁製冷機主動式回熱器
包括回熱器高溫區工質床l、分流閥2、風機3、高溫端換熱器4、氣液分離 器5、液體泵6、回熱器低溫區7和低溫端換熱器8。設在NiFeB磁場中的回 熱器高溫區工質床1和風機3連接，分流閥2 —端分別與風機3和工質床1 連接，另一端與氣液分離器5連接，風機3與高溫端換熱器4連接，高溫端 換熱器4與氣液分離器5連接，氣液分離器5接著與液體泵6連接，液體泵 6與回熱器低溫區7連接，回熱器低溫區7通過低溫端換熱器8與回熱器高 溫區工質床1連接。
高溫端換熱器4選用高溫端換熱器為套管式換熱器。低溫端換熱器8選 用平行流換熱器。氣液分離器5選用QF型氣液分離器。本實用新型室溫磁製 冷機可以是旋轉式磁製冷機，也可以是往復式磁製冷機。
回熱器高溫區工質床1是指室溫磁製冷AMR工質床中處於磁場中的部 分，由於磁工質的特性，工質在進入磁場時會放出熱量，溫度升高，故將這 一區域稱為高溫區。同樣，由於磁工質在退出磁場時會吸收外界的熱量，故 將處於磁場以外的區域稱為低溫區。工質床內的磁工質為賴粒大小均勻的粉末狀，磁工質是固體，填滿在AMR工質床內部。沸騰換熱的物質為乙醇的 水溶液，乙醇分子百分比含量為89.4%，沸點為78.15'C。
應用時，乙醇水溶液流入回熱器高溫區工質床l內，回熱器高溫區工質 床l進入磁場後，磁工質(Gd等稀土金屬及其化合物、合金，具有被磁化放 出熱量、退磁後會吸收熱量的特性，是一種室溫磁製冷材料)由於被磁化而 放熱(磁工質被磁化時，導致內部原子磁矩排列趨於一致，呈有序的狀態， 這個過程會放出熱量)，工質床內的磁工質為顆粒大小均勻的粉末狀。回熱器 高溫區工質床l溫度升高，由於乙醇的汽化溫度比較低，當回熱器高溫區工 質床1的溫度達到乙醇的汽化溫度時，乙醇吸熱變成乙醇蒸汽，帶走磁工質 的磁化熱。然後乙醇蒸汽流出工質床1，乙醇氣體由風機3輸送到高溫端換 熱器4換熱，換熱後乙醇氣體溫度降低，大部分變成液態，進入氣液分離器 5;而仍攜帶部分乙醇蒸汽以及乙醇未完全蒸發的乙醇水溶液經分流閥2也進 入到氣液分離器5。在氣液分離器5內，乙醇溶液和剩餘乙醇氣體分離開來， 乙醇氣體經分流閥2重新被風機3送入高溫端換熱器4參與換熱；而乙醇溶 液經液體泵6被輸送進回熱器低溫區7。在回熱器低溫端，由於退磁作用(磁 工質退出磁場時，原子磁矩由有序的狀態變為無序的狀態，這個過程會吸收 外界的熱量)，磁工質吸收乙醇溶液的熱量，乙醇溶液溫度降低後，進入低溫 端換熱器8，吸收外界熱量，溫度升高後，再回到高溫端換熱器l，進入下個 循環。
權利要求1、乙醇水溶液多孔蒸發的室溫磁製冷機主動式回熱器，其特徵在於該回熱器包括回熱器高溫區工質床、分流閥、風機、高溫端換熱器、氣液分離器、液體泵、回熱器低溫區和低溫端換熱器；設在NiFeB磁場中的回熱器高溫區工質床和風機連接，分流閥一端分別與風機和回熱器高溫區工質床連接，另一端與氣液分離器連接，風機與高溫端換熱器連接，高溫端換熱器與氣液分離器連接，氣液分離器與液體泵連接，液體泵與回熱器低溫區連接，回熱器低溫區通過低溫端換熱器與回熱器高溫區工質床連接。
2、 根據權利要求1所述的乙醇水溶液多孔蒸發的室溫磁製冷機主動式回 熱器，其特徵在於所述的回熱器高溫區工質床為室溫磁製冷AMR處於磁 場中的工質床。
3、 根據權利要求1所述的乙醇水溶液多孔蒸發的室溫磁製冷機主動式回 熱器，其特徵在於所述的高溫端換熱器為套管式換熱器。
4、 根據權利要求1所述的乙醇水溶液多孔蒸發的室溫磁製冷機主動式回 熱器，其特徵在於所述的低溫端換熱器為平行流換熱器。
5、 根據權利要求1所述的乙醇水溶液多孔蒸發的室溫磁製冷機主動式回熱器，其特徵在於所述的氣液分離器為QF型氣液分離器。
專利摘要本實用新型提供一種乙醇水溶液多孔蒸發的室溫磁製冷機主動式回熱器，包括回熱器高溫區工質床、分流閥、風機、高溫端換熱器、氣液分離器、液體泵、回熱器低溫區和低溫端換熱器；設在NiFeB磁場中的回熱器高溫區工質床和風機連接，分流閥一端分別與風機和工質床連接，另一端與氣液分離器連接，風機與高溫端換熱器連接，高溫端換熱器與氣液分離器連接，氣液分離器與液體泵連接，液體泵與回熱器低溫區連接，回熱器低溫區通過低溫端換熱器與回熱器高溫區工質床連接。本實用新型根據相變沸騰換熱可以吸收更多的熱量的特性，將其應用於磁工質床中，達到了強化傳熱的目的。
文檔編號F25B40/00GK201225796SQ200820048668
公開日2009年4月22日 申請日期2008年6月3日 優先權日2008年6月3日
發明者巖 劉, 巫江虹, 王惜慧 申請人:華南理工大學