Магнитокалорический рефрижератор

 

Изобретение относится к криогенной технике. Цель изобретения - повшпение холодопроизводительности и ресурса работы. Рефрижератор содержит магнитокалорический элемент, теп- . лоотдатчик 2, теплоприемник 3 и кольцевой магнит 4 с полюсными наконечниками 5. Магнит 4 установлен с возможностью вращения вокруг своей оси. Полюсные наконечники 5 снабжены зубчатыми выступами 6. Элемент выполнен в виде спирали и установлен неподвижно соосно кольцевому магниту 4 между выступами 6 полюсных наконечников 5, При вращении магнита 4 в рабочем теле возникает бегущее магнитное поле. Вследствие магнитокалорического эффекта области в рабочем теле, находящиеся в данный момент между выступами 6, намагничиваются и нагрепаются, а остальная часть рабочего тела размагничивается и охлаждается . Так как нагретые и охлажденные области перемещаются вдоль рабочего тела, то возникает направленный тепловой поток от теплоотдатчика, который охлаждается, к теплоприемнику, который нагревается. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЦМ 11И

А1

yg g Г 25 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

1ТРИ fHHT СССР (2)) 4201809/23-06 (22) 02.03.87 (46) 07.01.89. Бюл. У 1 (71) Московский энергетический институт (72) В.И..Бродянский, В.И. Карагусов и Ю.В. Синявский (53) 621.57(088,8) (56) Патент США 11 4392356, кл. F 25 В 21/02, 1983. (54) ИАГНИТОКАПОРИЧЕСКИЙ РЕФРИЖЕРАТ0Р (57) Изобретение относится к криогенной технике. Цель изобретенияповышение холодопроизводительности и ресурса работы. Рефрижератор содержит иагнитокалорический элемент, теп.лоотдатчик 2, теплоприемиик З,и кольцевой магнит 4 с полюсными наконечниками 5. Магнит 4 установлен с возможностью вращения вокруг своей оси.

Полюсные наконечники 5 снабжены зубчатыми выступами 6. Элемент выполнен в виде спирали и установлен неподвижно соосно кольцевому магниту 4 между выступами 6 полюсных наконечников 5 °

При вращении магнита 4 в рабочем теле возникает бегущее магнитное поле. Вследствие магнитокалорического эффекта области в рабочем теле, находящиеся в данный момент между выступами 6, намагничиваются и нагреваются, а остальная часть рабочего тела размагничивается и охлаждается. Так как нагретые и охлажденные области перемещаются вдоль рабочего тела, то возникает направленный тепловой поток от теплоотдатчика, который охлаждается, к теплоприемнику, который нагревается. 3 нл, 1449793

Изобретение относится к криоген1» ой технике, а конкретнее к рефриже:раторам, работающим на основе магнитокалорического эффекта„

Пель изобретения — повышение хо.лодопроизводительности и ресурса ра;боты, На фиг. 1 изображен магнитокало рический рефрижератор, разрез; на Я фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг.3 схема распространения теплового потока в рабочем теле.

Иагнитокалорический рефрижератор содержит рабочее тело 1, выполненное 15 в виде спирали, теплоотдатчик 2, теплоприемник 3, постоянный магнит 4 с. полюсными наконечниками 5, имеющими зубчатые выступы 6, ось 7 и привод 8., 20

Полюсные наконечники 5 жестко заiкреплены на постоянном магните 4, „ который .приводится во вращение при-! водом 8. Рабочее тело l, теплоотдатчик 2 и теплоприемник 3 закреплены 25 неподвижно. Рабочее тело 1 может быть выполнено в виде цилиндрической или конической спирали, спирали Архимеда .;или любой другой, имеющей ось сим, метрии. Сечение профиля, образующего 3Р г спираль, может иметь любую форму, : но лучшим будет прямоугольное, так, как в этом случае достигается наименьшее рассеяние магнитного поля.

Иагнитокалорический рефрижератор работает следующим образом.

При вращении постоянного магнита

4 с полюсными наконечниками 5, имеющими выступы 6, в рабочем теле 1 возникает бегущее магнитное поле. 4р

Это приводит к тому, что в рабочем теле 1 области, находящиеся в данный момент между выступами 6, намагничиваются и нагреваются вследствие магнитокалорического эффекта, а ос- 45 тальная часть рабочего тела размагничивается и охлаждается также из-за магнитокалорического эффекта. Так как в веществах, характеризуемых магнитокалорическим эффектом, наблюдается различие теплоемкостей в намагниченном и размагниченном состояниях, в рабочем теле перемещаются нагретые и охлажденные области, имеющие различную теплоемкость (фиг. 3).

На границе теплых и холодных областей возникают скачкообразные изменения свойств рабочего тела: температуры

Т, теплоемкости С и, следовательно, температуропроводимости hc а=

Р

> где а — температуропроводность; A — теплопроводность; плотность, Это приводит к тому, что градиентьг температуры по разные стороны границы с течением времени неодинаковы.

Так как нагретые и охлажденные области (а значит, и границы между ними) перемещаются вдоль рабочего тела, то возникает направленный тепловой поток от теплоотдатчика к теплоприемнику, в результате чего теплоотдатчик охлаждается, а теплоприемник нагревается. Величина теплового потока (а следовательно, и холодопроизводительность) зависит от величинь1 магнитного поля, скорости вращения магнита, сечения и длины рабочего тела. Это и определяет форму рабочего тела — спираль. Направление теплового потока зависит от направления вращения магнита, а также от того, какой знак имеют изменения теплофизических свойств рабочего тела (теплоемкость) при наложении поля.

Формула изобретения

Магнитокалорический рефрижератор, содержащий магнитокалорический элемент, теплоотдатчик, теплоприемник и кольцевой магнит с полюсными наконечниками, отличающийся тем, что, с целью повышения холодопроизводительности и ресурса работы, магнит установлен с воэможностью вращения вокруг своей оси, полюсные наконечники снабжены зубчатыми выступами, а магнитокалорический элемент выполнен в виде спирали и установлен неподвижно соосно кольцевому магниту между выступами полюсных наконечников.

1449793 дЮ4

Охлажденные o&ucmu

РфЮ"

ЮМУСЛЮ

Ногретае области

Ю . 3

Составитель И. Тайдаков

Редактор Н. Гунько Техред Л. Олийнык Корректор M. Максимишинец, Заказ á953/39 Тираж 482 Подписное

BHHHHH Государственного комитета по йзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4