磁制冷

摘要： 液氦温区的低温制冷技术是诸多前沿科技的关键技术,主要以大型透平膨胀机和小型GM型制冷机为代表。主流的小型GM型制冷机存在效率偏低的问题,如何结合高效磁制冷技术提高这一温区的效率是目前研究的重点。本研究在前人工作的基础上深入考察了液氦温区复合GM磁制冷机的制冷性能。采用Pb、ErNi和EuTi_(0.875)Al_(0.125)O_(3)等三种回热填料分层填充GM制冷机的二级回热器,研究了磁制冷对复合GM磁制冷机性能的影响,探究了复合GM磁制冷机相位角对制冷机性能的影响规律。复合GM磁制冷机的无负荷温度随相位角变化呈现一定规律的变化,其中,在系统频率1 Hz工况下,当相位角为60°时,磁制冷与GM制冷两种制冷效应获得了最大程度的正叠加效果,复合制冷机的最低无负荷温度达到3.66 K,比同频率下GM制冷机降低了0.95 K。

摘要： Mn-Co-Ge基块体合金具有优异的磁热性能,但由于磁结构耦合特性,导致在进行磁热转换时合金块材容易发生碎裂。将块材样品制备成薄膜状态是目前提高其韧性的重要手段之一。本文采用脉冲激光沉积技术制备出Mn-Co-Ge-Si薄膜样品,研究衬底种类以及热处理工艺等因素对薄膜晶体结构以及表面形貌的影响。实验结果表明,Mn-Co-Ge-Si薄膜可在具有同样六方结构的蓝宝石Al2O3衬底上择优取向生长,且薄膜表面平整致密。该薄膜磁热材料的成功制备拓宽了磁热材料在磁制冷领域的应用范围。

摘要： 具有优良磁热性能的材料是磁制冷技术应用的关键.本文设计制备出了一种非晶态四元Gd_(45)Ni_(30)Al_(15)Co_(10)合金条带,系统地研究了该合金的磁热性能.Co的引入增加了合金的非晶态热稳定性,扩大了过冷液相区宽度.Gd_(45)Ni_(30)Al_(15)Co_(10)非晶态合金条带的居里温度和有效磁矩分别为80 K和7.21μB,在10 K温度下饱和磁化强度达到173 A·m^(2)·kg^(-1),矫顽力为0.8 kA·m^(-1),具有优异的软磁性能.在5 T的外加磁场下,Gd_(45)Ni_(30)Al_(15)Co_(10)非晶态合金的磁熵变峰值和相对制冷能力分别高达10.2 J·kg^(-1)·K^(-1)和918 J·kg^(-1).该合金具有典型的二级磁相变特征,可以在较宽的温度范围内实现磁制冷,且Gd原子含量低于50%,成本较低,表明该合金是一种理想的磁制冷材料.

摘要： 建立不可逆磁Ericsson制冷循环模型,探索有限热源、热阻、非理想回热、附加回热损失、热漏及工质内不可逆性等对循环性能的影响。应用有限时间热力学方法,导出制冷率和制冷系数的数学表达式。在给定相关参数的情况下,获得了磁Ericsson制冷循环的性能特性曲线,得出重要性能参数的优化工作区间,并详细分析了各种不可逆性对制冷率和制冷系数的影响。所得结论对实际磁Ericsson制冷机的优化设计具有一定的参考价值。

摘要： 为在2050年实现脱碳社会,氢能的利用正在加速。氢能普及的关键是氢气的“液化技术”,将气体氢变成液体以削减运输和储存成本。目前使用的气体式冷冻机的效率只有25%左右,这成为了制氢成本较高的主要原因。而通过控制磁性材料的磁矩来发热和吸热的磁制冷在理论上可以实现50%以上的效率,但实际上制冷工作范围过窄,只有5°C左右,所以一直未能实用化。

摘要： 目的:研究了非金属元素Si掺杂对Pr_(0.5)Sr_(0.5)MnO_(3)(x=0.00、0.05、0.10)体系样品的结构、磁性能和磁热效应的影响。方法:通过传统固相烧结法制备了钙钛矿锰氧化物系列样品,利用粉末X射线衍射仪对样品的结构进行了表征,通过综合物性测量系统测量了样品的磁性和磁热性能。结果:随着Si的掺杂浓度的增大,样品在室温下呈正交结构,样品的居里温度(Curie temperature,T_(C))从294 K增大到305 K,样品的磁熵变(magnetic entropy change,-ΔS M)在外加磁场为5 T时从3.09 J/(kg·K)增大到3.70 J/(kg·K),根据Bonilla准则确定样品由一级相变转变为二级相变,相对制冷效率(relative cooling power,RCP)的值在x=0.05时,达到最大为69.2 J/kg。结论:Si的掺杂使得样品居里温度提高至室温附近,并且磁热性能也得到了增强,使得Pr_(0.5)Sr_(0.5)MnO_(3)成为良好的潜在制冷工质。

摘要： 以在室温附近具有较好磁热效应的Gd_(50)Co_(50)非晶合金为基础,通过Al替代Gd成功制备出了Co_(50)Gd_(45)Al_(5)非晶合金,并对其非晶形成能力、磁性能、磁熵变行为及其相关机制进行了研究。结果表明:Al元素的添加提高了合金的非晶形成能力并略微降低了合金的居里温度(~253 K),其磁热性能仍与Gd_(50)Co_(50)非晶合金接近;Co_(50)Gd_(45)Al_(5)非晶合金的磁熵变值与磁场基本符合-ΔS_(m)∝H^(n)关系,不同磁场下的磁熵变-温度曲线均表现出相似的变化趋势。Co_(50)Gd_(45)Al_(5)非晶合金中Gd含量降低的同时具有良好的室温磁热效应,有望成为一种新型室温磁制冷材料。

摘要： 打印机喷头结构不合理,会出现温度场分布不均现象,导致喷头堵塞,影响打印速度.为此,本文提出基于FDM工艺结构的3D打印机高温喷头结构优化研究.设计三维CAD模型,控制喷头移动,结合喷头结构,计算热传导遵循的傅里叶定律与稳定热传导规律;从模型"台阶效应"、挤出丝材两方面探究影响喷头打印效果的主要因素,在确保打印质量前提下,利用磁制冷方法,经过多次调试,确定最佳压力值,优化送丝机构,设计制冷装置,实现高温喷头结构优化.仿真实验证明,优化后的高温喷头温度分布更为合理,有效避免喷头堵塞现象,可实现高速度持续打印.

摘要： 三元层状化合物MAX相和新近引起人们注意的MAB相以其兼具陶瓷和金属的共同特性成为结构陶瓷领域20余年的研究热点,而高损伤容限和高断裂韧度是其区别于传统陶瓷的本质特征.本文简要回顾了MAX相的整体发展脉络和MAB相的最新研究进展,重点分析了纳米层状结构对宏观力学行为的影响及其内在机制.基于第一性原理计算结果建立的键刚度模型在实现对化学键强度的定量表征基础上,更重要的是阐明了"足够"弱的层间结合是三元层状陶瓷表现出非凡力学性能的根本原因.而Fe2AlB2在室温附近所出现的磁热效应(MCE)则显示了MAB相化合物在功能领域的良好应用前景.经过20余年的持续研究,MAX相化合物的结构和性能逐渐变得清晰,目前针对具体场景的应用研究在世界各地蓬勃开展起来.然而,目前对MAB相化合物的认识还很有限.因此,合成和表征现有已知MAB相化合物的结构、力学性能、物理性能以及基于应用背景的使役行为是现阶段的重要任务.其中,基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理数值模拟可扮演重要角色,正如其在理解MAX相化合物的非凡性能和发现新型化合物时所起的重要作用一样.

摘要： 获得具有不同磁相变温度的La(Fe,Si)13基合金对拓宽磁制冷工作温区具有重要意义.借助第一性原理模拟软件AMS-BAND模块并结合平均场理论对LaFe11.5Si1.5基磁制冷合金的磁相变温度进行了高通量计算.研究了Mn,Co,Ni,Al和Fe缺位掺杂对LaFe11.5Si1.5基合金体系相变温度的影响,得到了成分与磁相变温度的关系图.利用高通量第一性原理计算可以有效地降低研究成本,提高科研效率,并能够对后续实验选取具有合适磁相变温度的磁制冷材料提供技术支持.

摘要： 磁制冷技术作为一项有望取代传统的蒸汽压缩式制冷方法的制冷技术,具有高效环保的特点,是一种新型有巨大应用前景的制冷方式.文章阐述了磁热效应的原理,通过对比分析近年来的室温磁制冷技术的最新研究成果,详细介绍了室温磁制冷的发展方向,磁制冷机的分类和制冷机的发展情况.同时介绍了当前的一些研究进展,同时指出受困于磁工质及永磁材料性能的限制，磁制冷依然存在系统制冷量低，运行维护费用高的问题，离实际应用还有很长的距离。为此改进磁制冷机的设计技术、更加深入地研究永磁体和磁制冷机的机理问题等成为下一步的研究目标。

摘要： 在之前旋转永磁体室温复合磁制冷机的研究基础上,提出了高压斯特林制冷机复合磁制冷的研究方案.在旋转永磁体复合高压斯特林制冷机的实验中,经过对高压斯特林制冷机的不断改进使得复合磁制冷机能够达到预计的实验目的.改进之处有:1.在热端水冷器和连接管路之间添加渐变管,起到气体导流的作用从而改善系统制冷性能;2.回热器管路过长,通过法兰将回热器与热端水冷器和冷端换热器直接相连,减少死体积,改善回热器性能.实验结果表明,改进后的斯特林制冷机性能得到了显著提高,在1.5Hz运行频率下无负荷制冷温度由276.6K下降至263.9K,2.5Hz无负荷制冷温度由272.7K下降至257.2K.

摘要： 文章介绍了一种斯特林同热式制冷效应和主动式磁制冷效应耦合的新型制冷循环.循环采用主动式回热器外加0-1.5T变化磁场.通过斯特林回热式制冷循环和磁制冷效应的正面耦合叠加获得更优良的制冷效果.同时介绍了一种磁制冷回热器的数值计算模型.本模型是基于控制容积法计算的一维交变流动模型,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,添加内热源项.论文计算分析了系统特征参数变化对制冷性能的影响.本文给出的部分模拟结果对后续实验台的改造有一定的借鉴指导作用.

摘要： 文章介绍了一种斯特林回热式制冷效应和主动式磁制冷效应耦合的新型制冷循环。循环采用主动式回热器外加0-1.5T变化磁场。通过斯特林回热式制冷循环和磁制冷效应的正面耦合叠加获得更优良的制冷效果。同时介绍了一种磁制冷回热器的数值计算模型。本模型是基于控制容积法计算的一维交变流动模型,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,添加内热源项。论文计算分析了系统特征参数变化对制冷性能的影响。本文给出的部分模拟结果对后续实验台的改造有一定的借鉴指导作用。

摘要： 为了克服现有的基于Halbach旋转定理的中空圆柱形磁场源为基础的"C"型结构的旋转磁制冷机永磁磁体系统，其旋转部分未被封闭在磁体之内和磁化场在转轮上产生单边磁拉力等缺点，提出一种用于旋转磁制冷机的高场强永磁磁体系统.该系统定子包括中空柱形永磁磁体和导磁极靴，中空的圆柱形磁体由偶数数量的永磁块以磁体横截面上的中心轴对称拼装而成，永磁块的充磁方向由Halbach旋转定理确定；转子包括转轴、导磁铁心和磁工质.本磁体系统还可作为其它用途的旋转式高场强永磁机构.

摘要： 本文针对旋转式室温磁制冷机,采用有限元方法设计并制作了具有较高场强的永磁磁路,在磁路工作气隙为20mm时,工作气隙中心的场强的计算值及实测值均高于1.5T,且计算值与实测值基本相符.

摘要： 本研究利用电弧炉制备了DyGa2和DyGa1.8Cu0.2合金样品，通过X射线粉末衍射方法和测量磁性研究了两种合金的晶体结构和磁性能。研究结果表明:DyGa2和DyGa1.8Cu0.2化合物的晶体结构为P6/mmm六方结构,用少量Cu替代Ga可使晶胞体积变小，DyGa2和DyGa1.8Cu0.2合金的奈尔温度分别为16K和113K,温度低于奈尔温度发生顺磁-反铁磁相变,且相变类型为二级相变。DyGa2在8 K温度附近发生变磁转变,为一级相变。DyGa2的最大磁熵变值为7.3 J/(kg·K),具有较强的磁制冷能力,约为131 J/kg,在5 K附近出现-14.9 J/(kg·K)的异常负磁熵变,使DyGa2具有了温度自调节功能.掺杂少量Cu将合金的磁制冷温度提高到100K附近,具有很好的磁制冷应用开发潜力。

摘要： 磁制冷是一种高新制冷技术与方法，近年来受到国内外的极大关注。与传统压缩制冷相比具有效率高、污染少、结构紧凑、体积小等特点。如能实现室温磁制冷，将会产生巨大的社会效益与经济效益。MnFePGe是最具广泛应用潜力的新型室温磁致冷材料之一，其等温磁性转变为一级相变，磁熵变化大，且其居里温度随着P、Ge和Fe、Mn比例的改变而变化，能够实现对其温度的控制，从而可望应用于室温制冷。为了最终实际应用，磁致冷材料必须在小于2特斯拉的外加磁场下达到尽可能大的磁熵变。迄今为止，国内外对该系材料的研究主要集中在材料制备和性能分析方面，而对材料磁相变过程中晶体结构及磁结构的变化以及与性能的关联尚缺乏系统深入的研究和报道，而这是目前制约MnFePGe系磁致冷材料性能提高的关键所在。本研究应用中子衍射等手段深入系统地研究了Mn1-xFe1-xP1-yGey材料的晶体结构和磁结构随温度和磁场变化的关系，探讨了巨磁热效应的转变过程，研究了其结构与磁热性能的关系。

摘要： 用溶胶一凝胶法制备了不同空位掺杂的Lao0.7-xCa0.28 Sr0.02MnO3多晶纳米颗粒。实验结果表明：在La位掺入少量空位能显著调节样品的居里温度，并有效提高其磁熵变。在1 T外场下，当空位x=0.06时样品磁熵变达到3.01 J·kg-1 K-1，Tc为264 K。该系列样品低磁场下在室温附近具有较大的磁熵变，可作为室温磁制冷材料。

摘要： 本文探讨了磁热效应的两种测量方法--直接测量和间接测量,阐述了这两种测量方法的特点.间接测量需要测量一系列等温磁化曲线和热容,测量时间长,费用昂贵;直接测量是测量样品的绝热温变,简单、方便.研制了室温磁热效应直接测量仪,该测量仪采用NdFeB永磁体作为磁场系统;用该仪器直接测量了室温磁致冷材料在不同温度下的绝热温变,为研究室温磁致冷材料的磁热效应提供了一种简捷、方便的测量仪器.

摘要： 本公开提供了一种磁蓄冷组件、蓄冷器、磁制冷系统和磁制冷机。所述磁蓄冷组件包括：蓄冷壳体，具有蓄冷空间及与所述蓄冷空间连通的壳体进出口；和一个或多个蓄冷单元，所述蓄冷单元设置于所述蓄冷空间内，包括具有容纳腔的蓄冷盒和设置于所述容纳腔内的磁热材料，所述蓄冷单元具有所述容纳腔与所述壳体进出口连通的第一工作位置，并且其中至少一个所述蓄冷单元为可动蓄冷单元，所述可动蓄冷单元还具有所述容纳腔与所述壳体进出口断开第二工作位置。蓄冷器、磁制冷系统和磁制冷机包括所述磁蓄冷组件。

摘要： 本公开提供了一种磁制冷系统及其控制方法。磁制冷系统包括：循环回路，包括连接管路和磁蓄冷组件，磁蓄冷组件包括：蓄冷单元，具有蓄冷盒和设置于其容纳腔内的磁热材料，蓄冷单元具有容纳腔与连接管路连通的第一工作位置，至少一个蓄冷单元为可动蓄冷单元，其还具有容纳腔与连接管路断开第二工作位置；和致动装置，与可动蓄冷单元驱动连接以驱动可动蓄冷单元在第一工作位置和第二工作位置之间切换；加磁装置，包括按加磁周期为第一工作位置的蓄冷单元的磁热材料加磁的加磁部；温度传感装置，获取磁制冷系统的工作温度；和控制装置，与温度传感装置和致动装置信号连接，根据工作温度控制致动装置动作以选择处于第一工作位置的可动蓄冷单元。

摘要： 本申请提供一种磁蓄冷器、蓄冷床、磁制冷系统和磁制冷控制方法。该磁蓄冷器包括第一磁热单元(33)和第二磁热单元(32)，第一磁热单元(33)和第二磁热单元(32)并排设置，第一磁热单元(33)包括单一磁热材料，第一磁热单元(33)沿着流体流动方向的两端分别开设有第一接口(31b)，第二磁热单元(32)包括多层磁热材料，多层磁热材料沿着流体流动方向依次设置，第二磁热单元(32)沿着流体流动方向的两端分别开设有第二接口(31a)。根据本申请的磁蓄冷器，能够提高磁蓄冷器对环境温度的适应性，使得磁蓄冷器在不同的温跨范围内均能够保持在较佳的工作状态。

摘要： 本申请公开的退磁制冷装置包括固定座，所述固定座上连接驱动电机，所述固定座上固定成对设置的轨道，所述轨道关于所述驱动电机的输出轴呈圆周阵列、所述轨道沿圆周的径向设置，成对的所述轨道之间相差180°，所述轨道滑动连接蓄冷器，所述蓄冷器上设置销柱；远离所述驱动电机的所述轨道一端连接永磁体；所述轨道上设置位置传感器，所述位置传感器用于探测所述蓄冷器是否到达所述位置传感器处；所述驱动电机的输出轴连接曲轴，曲轴上转动连接主连杆，所述主连杆的一端呈板状结构，板状结构处转动连接若干副连杆，所述主连杆和所述副连杆转动连接于所述销柱。本申请通过驱动电机、曲轴、主连杆和副连杆配合驱动多个蓄冷器工作，制冷功效高、灵活。

摘要： 一种磁制冷机回热器的磁相变材料的制备方法以及磁制冷循环系统，涉及磁制冷机回热器结构技术领域。本发明的目的是要解决传统采用颗粒状填充的回热器结构流体流经该结构时压降较大、产生一定的热损失以及板材结构回热器比表面小、制冷效率低的问题。方法：利用金属锟轮的边缘蘸取熔融状态的合金液，同时在106K/s的冷却速率下进行冷却，形成纤维丝，放入充满氦气的密封石英管中，加热至1373K并保温5h，保温结束后水冷至室温，得到淬火后的纤维丝；将淬火后的纤维丝编织成单层网状结构的编织体，作为磁制冷机回热器的磁相变材料。本发明可获得一种磁制冷机回热器的磁相变材料的制备方法以及磁制冷循环系统。

摘要： 本申请提供一种磁制冷装置、磁制冷系统和磁制冷控制方法。该磁制冷装置包括第一磁制冷组件(1)和第二磁制冷组件(2)，第一磁制冷组件(1)包括第一电磁铁磁场发生器(3)和第一磁热单元(4)，第一磁热单元(4)设置在第一电磁铁磁场发生器(3)的工作区域内，第二磁制冷组件(2)包括永磁体磁场发生器(5)和第二磁热单元(6)，第二磁热单元(6)设置在永磁体磁场发生器(5)的工作区域内，第一磁热单元(4)和第二磁热单元(6)内的磁热材料的居里温度不同。根据本申请的磁制冷装置，能够在环境温度偏离现有磁热材料工作温区时，选择与该环境温度匹配的磁热材料，降低流阻，提高磁热材料工作效率。

摘要： 一种磁制冷模块化物流装备，包括磁制冷模块、主管路和模块化冷藏箱；磁制冷模块用于提供带有冷量的传热液体；模块化冷藏箱内部设有冷藏箱内部管路，冷藏箱内部管路的材质为导热材料；磁制冷模块和冷藏箱内部管路通过主管路连接并形成闭合回路，磁制冷模块内的传热液体通过主管路输送至冷藏箱内部管路，冷藏箱内部管路和主管路之间通过快插连接阀门连接。上述磁制冷模块化物流装备，冷藏箱内部管路和主管路之间通过快插连接阀门连接，可以使模块化冷藏箱快速进行安装和拆卸。因此，在货物进行低温物流运输时，方便在不同类型的磁制冷模块化物流装备上进行转运，从而在货物进行转运时，给货物提供稳定的低温环境，减少货物变质的概率。

摘要： 本发明公开了一种风冷式磁制冷部件、风冷式磁制冷设备及磁制冷空调。风冷式磁制冷部件，包括两个磁制冷组件、鼓风装置、第一四通换向阀和第二四通换向阀；磁制冷组件包括磁场系统和磁工质床，磁工质床位于磁场系统中，两个磁工质床并联设置并连接在第一四通换向阀和第二四通换向阀之间；鼓风装置具有进风通道和出风通道，进风通道的出口和出风通道的进口分别与第二四通换向阀连接。通过采用空气作为热交换媒介在两个磁工质床中进行热交换，从第一四通换向阀中输出的冷气或热气可以直接用于改变温度，而无需采用进行二次热交换传递，实现风冷式磁制冷部件直接对外部设备进行制冷或制热，简化热交换过程。

摘要： 本发明公开了一种磁制冷片状材料及其制备多腔旋转式磁制冷床的方法，属于室温磁制冷机技术领域，包括以下步骤：步骤一、取得铟、锡、铋、镓其中任一种低熔点金属合金5‑10份进行加热熔融，加热熔融温度为60‑200度；步骤二、向熔融低熔点合金内加入90‑95份镧铁硅系碎片或粉粒搅拌均匀，加热时间不超过1分钟；步骤三、将搅拌均匀的混合材料倒入模具压制成片状，然后冷却凝固制备成磁制冷片状材料；步骤四、对所制备磁制冷片状材料四周进行切割去边角，通过将制备的多组磁制冷片状材料安装在磁制冷桶上的20或24组磁制冷桶通道上形成磁制冷床，本发明实现制备磁制冷片状材料的结合强度高，成型效果好，热吸交换性能高，同时制备磁制冷床制冷效率高。

摘要： 本发明公开了一种应用于低温磁制冷的双钙钛矿磁制冷材料，包括稀土基单斜双钙钛矿磁制冷材料，所述稀土基单斜双钙钛矿磁制冷材料的化学式为Ca