專利名稱：乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回?zé)崞鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回?zé)崞?，特別是涉及乙醇水溶液多 孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回?zé)崞鳌?br> 背景技術(shù)：
自1996年美國宇航技術(shù)中心的C.Zimm采用了活性蓄冷(AMR，又稱主 動(dòng)式磁回?zé)崞?技術(shù)，建立了一臺(tái)室溫磁制冷機(jī)，到目前為止，室溫磁制冷 機(jī)的研制還處于研發(fā)試驗(yàn)樣機(jī)的階段，帶工質(zhì)床的AMR便是室溫磁制冷裝 置的核心部件，如何對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)化傳熱將是一個(gè)提高制冷效率的重要內(nèi)容。 目前，AMR的磁工質(zhì)床的傳熱，無論是粉末狀工質(zhì)還是層狀的工質(zhì)，通常 采用直接讓換熱流體(如氦氣、水等)流過，流體壓降較大，流速會(huì)突然降 低，換熱速度慢，不利于提高裝置的運(yùn)行頻率。此外，退磁后的制冷效果很 大程度上取決于是否能及時(shí)并充分的取出磁工質(zhì)床在磁化時(shí)產(chǎn)生的熱量，因 此，對(duì)AMR的工質(zhì)床進(jìn)行強(qiáng)化換熱，尤其是勵(lì)磁過程的強(qiáng)化換熱，是提高 制冷效率的重要內(nèi)容。
由于相變潛熱在相同溫度下，液體變?yōu)闅饣^程中(相變)吸收的熱量 遠(yuǎn)大于單相時(shí)的情況。中國實(shí)用新型專利"微通道單相對(duì)流與毛細(xì)微槽相變 換熱組合冷卻裝置"(20062013390.8)公開了將高沸點(diǎn)液體工質(zhì)流過發(fā)熱體 表面，吸收熱量后進(jìn)入到一導(dǎo)熱材料內(nèi)部設(shè)置的許多微通道中，在導(dǎo)熱材料 外表面上設(shè)置有許多能夠產(chǎn)生毛細(xì)力的毛細(xì)微槽，毛細(xì)力將另一種液體工質(zhì)吸入到毛細(xì)微槽內(nèi)。微通道內(nèi)的高沸點(diǎn)液體工質(zhì)通過高強(qiáng)度的微尺度單相對(duì) 流換熱將熱量傳遞給導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱材料加熱外表面上毛細(xì)微槽內(nèi)的另一種 低沸點(diǎn)液體工質(zhì)，這種液體工質(zhì)受熱后產(chǎn)生高強(qiáng)度的蒸發(fā)和沸騰，帶走發(fā)熱 體的熱量。導(dǎo)熱材料內(nèi)部設(shè)置有微通道，其外表面上設(shè)置有毛細(xì)微槽的換熱 結(jié)構(gòu)。但是該技術(shù)并不能直接應(yīng)用到室溫磁制冷主動(dòng)式回?zé)崞魃?，還涉及控 制主動(dòng)式回?zé)崞魍庋h(huán)通道內(nèi)氣、液工質(zhì)流動(dòng)等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有AMR工質(zhì)床換熱技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一 種乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回?zé)崞?，?duì)AMR工質(zhì)床進(jìn)行 強(qiáng)化換熱。
本實(shí)用新型的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)
乙醇水溶液多孔微通道蒸發(fā)的磁制冷機(jī)主動(dòng)式回?zé)崞?，包括回?zé)崞鞲邷?區(qū)工質(zhì)床、分流閥、風(fēng)機(jī)、高溫端換熱器、氣液分離器、液體泵、回?zé)崞鞯?溫區(qū)和低溫端換熱器;設(shè)在NiFeB磁場中的回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床和風(fēng)機(jī)連接， 分流閥一端分別與風(fēng)機(jī)和回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床連接，另一端與氣液分離器連 接，風(fēng)機(jī)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?zé)崞鞯蜏貐^(qū)連接，回?zé)崞鞯蜏貐^(qū)通過低溫 端換熱器與回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果 (1 )本實(shí)用新型相變換熱技術(shù)在室溫磁制冷主動(dòng)回?zé)崞魃系膭?chuàng)新性應(yīng) 用，與傳統(tǒng)采用流體換熱的工質(zhì)床相比有更高的傳熱效率和換熱速度。
(2)本實(shí)用新型解決了微通道相變換熱外循環(huán)換熱系統(tǒng)氣液混疊，換熱效率低問題?？梢蕴岣呤覝卮胖评錂C(jī)溫跨，降低裝置成本。


圖1為本實(shí)用新型乙醇水溶液多孔微通道蒸發(fā)的磁制冷機(jī)主動(dòng)式回?zé)崞?結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但需要說明的 是本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施方式表述的范圍。
如圖1所示，乙醇水溶液多孔微通道蒸發(fā)的室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回?zé)崞?br> 包括回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床l、分流閥2、風(fēng)機(jī)3、高溫端換熱器4、氣液分離 器5、液體泵6、回?zé)崞鞯蜏貐^(qū)7和低溫端換熱器8。設(shè)在NiFeB磁場中的回 熱器高溫區(qū)工質(zhì)床1和風(fēng)機(jī)3連接，分流閥2 —端分別與風(fēng)機(jī)3和工質(zhì)床1 連接，另一端與氣液分離器5連接，風(fēng)機(jī)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?zé)崞鞯蜏貐^(qū)7連接，回?zé)崞鞯蜏貐^(qū)7通過低溫端換熱器8與回?zé)崞鞲?溫區(qū)工質(zhì)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(shí)用新型室溫磁制 冷機(jī)可以是旋轉(zhuǎn)式磁制冷機(jī)，也可以是往復(fù)式磁制冷機(jī)。
回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床1是指室溫磁制冷AMR工質(zhì)床中處于磁場中的部 分，由于磁工質(zhì)的特性，工質(zhì)在進(jìn)入磁場時(shí)會(huì)放出熱量，溫度升高，故將這 一區(qū)域稱為高溫區(qū)。同樣，由于磁工質(zhì)在退出磁場時(shí)會(huì)吸收外界的熱量，故 將處于磁場以外的區(qū)域稱為低溫區(qū)。工質(zhì)床內(nèi)的磁工質(zhì)為賴粒大小均勻的粉末狀，磁工質(zhì)是固體，填滿在AMR工質(zhì)床內(nèi)部。沸騰換熱的物質(zhì)為乙醇的 水溶液，乙醇分子百分比含量為89.4%，沸點(diǎn)為78.15'C。
應(yīng)用時(shí)，乙醇水溶液流入回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床l內(nèi)，回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì) 床l進(jìn)入磁場后，磁工質(zhì)(Gd等稀土金屬及其化合物、合金，具有被磁化放 出熱量、退磁后會(huì)吸收熱量的特性，是一種室溫磁制冷材料)由于被磁化而 放熱(磁工質(zhì)被磁化時(shí)，導(dǎo)致內(nèi)部原子磁矩排列趨于一致，呈有序的狀態(tài)， 這個(gè)過程會(huì)放出熱量)，工質(zhì)床內(nèi)的磁工質(zhì)為顆粒大小均勻的粉末狀?；?zé)崞?高溫區(qū)工質(zhì)床l溫度升高，由于乙醇的汽化溫度比較低，當(dāng)回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工 質(zhì)床1的溫度達(dá)到乙醇的汽化溫度時(shí)，乙醇吸熱變成乙醇蒸汽，帶走磁工質(zhì) 的磁化熱。然后乙醇蒸汽流出工質(zhì)床1，乙醇?xì)怏w由風(fēng)機(jī)3輸送到高溫端換 熱器4換熱，換熱后乙醇?xì)怏w溫度降低，大部分變成液態(tài)，進(jìn)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(fā)的乙醇水溶液經(jīng)分流閥2也進(jìn) 入到氣液分離器5。在氣液分離器5內(nèi)，乙醇溶液和剩余乙醇?xì)怏w分離開來， 乙醇?xì)怏w經(jīng)分流閥2重新被風(fēng)機(jī)3送入高溫端換熱器4參與換熱；而乙醇溶 液經(jīng)液體泵6被輸送進(jìn)回?zé)崞鞯蜏貐^(qū)7。在回?zé)崞鞯蜏囟?，由于退磁作?磁 工質(zhì)退出磁場時(shí)，原子磁矩由有序的狀態(tài)變?yōu)闊o序的狀態(tài)，這個(gè)過程會(huì)吸收 外界的熱量)，磁工質(zhì)吸收乙醇溶液的熱量，乙醇溶液溫度降低后，進(jìn)入低溫 端換熱器8，吸收外界熱量，溫度升高后，再回到高溫端換熱器l，進(jìn)入下個(gè) 循環(huán)。
權(quán)利要求1、乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回?zé)崞?，其特征在于該回?zé)崞靼ɑ責(zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床、分流閥、風(fēng)機(jī)、高溫端換熱器、氣液分離器、液體泵、回?zé)崞鞯蜏貐^(qū)和低溫端換熱器；設(shè)在NiFeB磁場中的回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床和風(fēng)機(jī)連接，分流閥一端分別與風(fēng)機(jī)和回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床連接，另一端與氣液分離器連接，風(fēng)機(jī)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?zé)崞鞯蜏貐^(qū)連接，回?zé)崞鞯蜏貐^(qū)通過低溫端換熱器與回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回 熱器，其特征在于所述的回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床為室溫磁制冷AMR處于磁 場中的工質(zhì)床。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回 熱器，其特征在于所述的高溫端換熱器為套管式換熱器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回 熱器，其特征在于所述的低溫端換熱器為平行流換熱器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回?zé)崞?，其特征在于所述的氣液分離器為QF型氣液分離器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機(jī)主動(dòng)式回?zé)崞鳎ɑ責(zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床、分流閥、風(fēng)機(jī)、高溫端換熱器、氣液分離器、液體泵、回?zé)崞鞯蜏貐^(qū)和低溫端換熱器；設(shè)在NiFeB磁場中的回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床和風(fēng)機(jī)連接，分流閥一端分別與風(fēng)機(jī)和工質(zhì)床連接，另一端與氣液分離器連接，風(fēng)機(jī)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?zé)崞鞯蜏貐^(qū)連接，回?zé)崞鞯蜏貐^(qū)通過低溫端換熱器與回?zé)崞鞲邷貐^(qū)工質(zhì)床連接。本實(shí)用新型根據(jù)相變沸騰換熱可以吸收更多的熱量的特性，將其應(yīng)用于磁工質(zhì)床中，達(dá)到了強(qiáng)化傳熱的目的。
文檔編號(hào)F25B40/00GK201225796SQ200820048668
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者巖 劉, 巫江虹, 王惜慧 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)