Mi a mágneses hűtőszekrény?
A mágneses hűtőgép prototípusában egy forgó kerék elrendezést alkalmaznak. Ez egy olyan kerékből áll, amely gadolíniumporral ellátott szegmenseket tartalmaz, valamint egy erős állandó mágnest.
A tervezés úgy van megtervezve, hogy a kereket a mágnes munkahézagán keresztül gördítsék, amelyen a mágneses mező koncentrálódik. Ha a gadolíniummal rendelkező szegmens a gadolíniumban lévő mágneses mezőbe belép, akkor egy magnetokalorikus hatás merül fel - felmelegszik. Ezt a hőt vízhűtéses hőcserélő eltávolítja. Amikor a gadolínium elhagyja a mágneses mezőt, az ellentétes jelnek egy magnetokalorikus hatása merül fel, és az anyag tovább hűtésre kerül, hűtve a hőcserélőt az abban keringő második vízáramlással. Ezt az áramlást ténylegesen a mágneses hűtőszekrény hűtőrekeszének hűtésére használják. Az ilyen eszköz kompakt, szinte zajosan és rezgések nélkül működik, ami megkülönbözteti a jelenleg használt hűtőszekrényektől gőzgáz-ciklussal.
Előnyök, hátrányok és alkalmazások
Minden mágneses hűtőszekrény két osztályba sorolható: az alkalmazott mágnesek típusa: szupravezető mágnesek és állandó mágneses rendszerek. Az első közülük számos üzemi hőmérsékletet és viszonylag magas kimeneti teljesítményt tartalmaz. Alkalmazhatók például nagyméretű helyiségekben és élelmiszer tároló berendezések légkondicionáló rendszerében. Az állandó mágneses hűtőrendszereknek viszonylag korlátozott hőmérséklet-tartományuk van, és elvben közepes teljesítményű eszközökben, például autós hűtőszekrényben és hordozható piknikes hűtőszekrényben használható. Mindkettőnek azonban számos előnye van a hagyományos kombinált ciklusú hűtőrendszereknél:
Alacsony környezeti veszély: A munkatest szilárd és könnyen elszigetelhető a környezetből. A munkaeszközként használt lantanid fémek mérgező hatásúak, és újrahasznosíthatók a készülék újrahasznosítása után. A hőelvezető közegnek csak alacsony viszkozitásúnak és elegendő hővezető képességnek kell lennie, amely jól illeszkedik a víz, a hélium vagy a levegő tulajdonságaihoz. Ez utóbbiak jól összeegyeztethetők a környezetgel.
Nagy hatékonyság. A mágneses kalorikus fűtés és hűtés gyakorlatilag reverzibilis termodinamikai folyamatok, ellentétben a kombinált ciklusú hűtőszekrény működési ciklusában a gőznyomás folyamatával. Az elméleti számítások és a kísérleti vizsgálatok azt mutatják, hogy a mágneses hűtési egységeket a nagyobb hatékonyság jellemzi. és a gazdaság. Különösen a szobahőmérsékletek terén a mágneses hűtőszekrények potenciálisan 20-30% -kal hatékonyabbak, mint a gázgőzciklusban. A mágneses hűtés technológiája a jövőben nagyon hatékony lehet, ami jelentősen csökkenti az ilyen berendezések költségeit.
Hosszú élettartam. A technológia magában foglalja a hűtőberendezések kis számú mozgó alkatrészének és alacsony működési frekvenciájának használatát, ami jelentősen csökkenti a kopásukat.
A technológia rugalmassága. A céltól függően különböző mágneses hűtőszekrényeket lehet használni.
A fagyasztás hasznos tulajdonságai. A mágneses technológia lehetővé teszi különböző anyagok hűtését és fagyasztását kisebb változásokkal minden esetben. Ezzel szemben a hatékony kombinált ciklusú hűtési ciklus sok különálló fázist vagy különböző munkahűtőanyagokat tartalmaz ugyanarra az eljárásra.
Gyors előrehaladás a szupravezetés fejlesztésében és az állandó mágnesek mágneses tulajdonságainak javításában. Jelenleg számos jól ismert kereskedelmi cég sikeresen foglalkozik a NdFeB mágnesek tulajdonságainak javításával, és dolgozik rajta. A szupravezetés terén elért előrehaladás mellett ez lehetővé teszi számunkra, hogy reménykedjünk a mágneses hűtőszekrények minőségének javításában és ezzel párhuzamosan olcsóbban.
A mágneses hűtés hátrányai
- A mágnesforrás árnyékolásának szükségessége.
- A mágneses térforrások viszonylag magas ára.
- Korlátozott hőmérsékleti tartomány egy hűtési ciklusban állandó mágneses rendszerekben.
Ezen kívül a mágneses hűtőszekrények kis számú mozgó alkatrészet tartalmaznak és alacsony frekvencián működnek, ami minimálisra csökkenti a hűtőszekrény kopását és növeli a működési időt.