Магнитокалорический рефрижератор

 

Изобретение относится к низкотемпературной технике. Цель изобретения - повышение экономичности путем снижения энергетических потерь. Для этого в рефрижераторе , содержащем корпус 1, блоки с пористым рабочим телом, теплоприемник 6, теплоотдатчик 7, ротор 8 с магнитами 9, нагнетатель 12 и систему 14 управления, ротор 8 установлен с зазором, причем зазор выполнен переменным. 2 ил.

союз советских сбциАлистических

РЕСПУБЛИК (я)з F 25 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4787897/06 (22) 30.01.90 (46) 29.02.92. 6юл. l4 8 (71) Научно-производственное обьединение

"Микрокриогенмаш" (72) 8.И,Карагусов (53) 621.57(088.8) (56) 1. Патент США ЬЬ 4392356, кл. F 25 В 21/00, опублик. 1983. 2. Патент Франции ЬЬ 2580385, кл. F 25 В 21/00, опублик. 1986.

„„ЯЦ„„1716273 A t

{54) МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ РЕФРИЖЕРАТОР (57) Изобретение относится к низкотемпературной технике, Цель изобретения — повышение экономичности путем снижения энергетических потерь. Для этого в рефрижераторе, содержащем корпус 1, блоки с пористым рабочим телом, теплоприемник 6, теплоотдатчик 7, ротор 8 с магнитами 9. нагнетатель 12 и систему 14 управления, ротор 8 установлен с зазором, причем зазор выполнен переменным. 2 ил.

1716273

Изобретение относится к низкотемпературной технике, в частности к рефрижераторам, работающим на основе магнитокалорического эффекта.

Известен магнитокалорический рефри- 5 жератор для получения низких температур, содержащий корпус, заполненный жидким или газообразным под давлением теплоносителем, магнитокалорические элементы, имеющие каналы для прохода теплоносите- 10 ля, теплоотдатчик, теплоприемник, магнит и два возвратно-поступательных механизма привода магнитокалорических элементов и магнита (1j, Недостаток данного рефрижератора — 15 низкая эффективность иэ-за неизбежного перемешивания теплоносителя при движении магнитокалорических элементов.

Этот недостаток частично устранен в магнитокалорическом рефрижераторе, ко- 20 торый содержит корпус, блоки с пористым рабочим телом, теплоотдатчик, теплоприемник, ротор с магнитами, нагнетатель и систему управления (2j. Эта конструкция наиболее близка к изобретению. 25

Недостаток этого рефрижератора — низкая термодинамическая эффективность, связанная с разной величиной магнитокало-рического эффекта рабочего. тела по длине блока, что увеличивает потери от неидеаль- 30 ности теплообмена. Как известно иэ теплофизики, эти потери будут минимальными при линейном температурном распределении по длине блока, т,е. при постоянной величине магнитокалорического эффекта, 35

Цель изобретения — повышение экономичности путем снижения энергетических потерь.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитокалорическом рефрижераторе, со- 40 держащем корпус, блоки с пористым рабочим телом, теплоотдатчик, теплоприемник, ротор с магнитами, нагнетатель и систему управления, причем ротор установлен в корпусе с образованием немэгнитного зазора, 45 зазор выполнен переменным пропорционально магнитокалорическому эффекту рабочего тела в соответствующем сечении блока.

На фиг, 1 изображен описываемый рефрижератор; на фиг. 2- разрез А-А на фиг, 1, Магнитокалорический рефрижератор содержит корпус 1, блоки 2-5 с пористым рабочим телом, теплоприемник 6, теплоот- 55 датчик 7, ротор 8 с магнитами 9 и полюсными наконечниками 10 и 11, нагнетатель 12 с поршнем 13, систему 14 управления и привод 15 ротора. Блоки 2 и 3, а также блоки 4 и 5 соединены параллельно.

Работает магнитокалорический рефрижератор следующим образом.

При вращении ротора 8 от привода 15 пористое рабочее тело в блоках 2 и 3 периодически намагничивается и размагничивается в противофазе с рабочим телом в блоках 4 и 5. При намагничивании рабочего тела в блоках 2 и 3 и размагничивании в блоках 4 и 5 поршень 13 нагнетателя 12 движется вниз(по чертежу). При этом теплоноситель прокачивается через теплоприемник 6, блоки 4 и 5, где охлаждается на размагниченном рабочем теле, теплоотдатчик 7, где охлаждает объект и реализует холодопроизводительность, блоки 2 и 3, где нагревается на намагниченном рабочем теле, и снова через теплоприемник 6, где отдает теплоту в окружающую среду.

Дальнейший поворот ротора 8 приводит к намагничиванию рабочего тела в блоках 4 и 5 и ра"яагничиванию в блоках 2 и 3; при этом поршень.13 нагнетателя 12 движется вверх (по чертежу). При этом теплоноситель прокачивается через теплоприемник

6, блоки 2 и 3, где охлаждается на размагниченном рабочем теле, теплоотдатчик 7, где охлаждает объект и второй раз за цикл реализуется холодопроизводительность, блоки

4 и 5, где нагревается на намагниченном рабочем теле, и опять через теплоприемник

6, где отдает теплоту в окружающую среду, Далее цикл повторяется.

Как известно, все рабочие тела имеют переменную величину магнитокалорического эффекта в зависимости от температуры.

На фиг. 1 показана зависимость магнитокалорического эффекта от температуры для типичного ферромагнитного рабочего тела— диспрозия.

В данном рефрижераторе на корпусе 1 и полюсных наконечниках 10 и 11 выполнены кольцевые проточки таким образом, чтобы в соответствующем сечении суммарный немагнитный, зазор был пропорционален магнитокалорическому эффекту рабочего тела, в этом же сечении рефрижератора.

Уменьшение немагнитного зазора приводит к уменьшению магнитного сопротивления магнитной цепи в этом сечении, что влечет за собой увеличение магнитного потока и напряженности магнитного поля в рабочем теле в этом сечении, что, в свою очередь, приводит к увеличению магнитокалорического эффекта.

Таким образом, переменный магнитный зазор позволяет получить одинаковое изменение температуры по всей длине блоков с пористым рабочим телом, что влечет за собой практически линейное распределение температур по длине блоков, при котором

1716273

Составитель H.Îëåéíèê

Редактор Н.Цалихина Техред М,Моргентал Корректор Н,Ревская

Заказ 601 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 потери от неидеальности теплообмена минимальны. Более того, выполнение немагнитного зазора переменным позволяет устранить краевые нелинейности распределения температур, неизбежно влекущие за способ потери при постоянном по длине блоков немагнитном зазоре..

Формула изобретения

Магнитокалорический рефрижератор, содержащий корпус, блоки с пористым рабочим телом, теплоотдатчик, теплоприемник, ротор с магнитами, нагнетатель и систему управления, причем ротор установлен в корпусе с образованием немагнитного за5 зора, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем снижения энергетических потерь, зазор выполнен переменным пропорционально магнитокалорическому эффекту рабочего тела в

10 соответствующем сечении блока,