專利名稱：乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機主動式回熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及室溫磁制冷機主動式回熱器，特別是涉及乙醇水溶液多 孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機主動式回熱器。
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 動式磁回熱器)技術(shù)，建立了一臺室溫磁制冷機，到目前為止，室溫磁制冷 機的研制還處于研發(fā)試驗樣機的階段，帶工質(zhì)床的AMR便是室溫磁制冷裝 置的核心部件，如何對其進行強化傳熱將是一個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，流速會突然降 低，換熱速度慢，不利于提高裝置的運行頻率。此外，退磁后的制冷效果很 大程度上取決于是否能及時并充分的取出磁工質(zhì)床在磁化時產(chǎn)生的熱量，因 此，對AMR的工質(zhì)床進行強化換熱，尤其是勵磁過程的強化換熱，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 遠大于單相時的情況。中國實用新型專利"微通道單相對流與毛細微槽相變 換熱組合冷卻裝置"(20062013390.8)公開了將高沸點液體工質(zhì)流過發(fā)熱體 表面，吸收熱量后進入到一導熱材料內(nèi)部設(shè)置的許多微通道中，在導熱材料 外表面上設(shè)置有許多能夠產(chǎn)生毛細力的毛細微槽，毛細力將另一種液體工質(zhì)吸入到毛細微槽內(nèi)。微通道內(nèi)的高沸點液體工質(zhì)通過高強度的微尺度單相對 流換熱將熱量傳遞給導熱材料，導熱材料加熱外表面上毛細微槽內(nèi)的另一種 低沸點液體工質(zhì)，這種液體工質(zhì)受熱后產(chǎn)生高強度的蒸發(fā)和沸騰，帶走發(fā)熱 體的熱量。導熱材料內(nèi)部設(shè)置有微通道，其外表面上設(shè)置有毛細微槽的換熱 結(jié)構(gòu)。但是該技術(shù)并不能直接應用到室溫磁制冷主動式回熱器上，還涉及控 制主動式回熱器外循環(huán)通道內(nèi)氣、液工質(zhì)流動等問題。
實用新型內(nèi)容
本實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，提供一 種乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機主動式回熱器，對AMR工質(zhì)床進行 強化換熱。
本實用新型的目的通過下述方案實現(xiàn)
乙醇水溶液多孔微通道蒸發(fā)的磁制冷機主動式回熱器，包括回熱器高溫 區(qū)工質(zhì)床、分流閥、風機、高溫端換熱器、氣液分離器、液體泵、回熱器低 溫區(qū)和低溫端換熱器;設(shè)在NiFeB磁場中的回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床和風機連接， 分流閥一端分別與風機和回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床連接，另一端與氣液分離器連 接，風機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，液體泵與回熱器低溫區(qū)連接，回熱器低溫區(qū)通過低溫 端換熱器與回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床連接。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果 (1 )本實用新型相變換熱技術(shù)在室溫磁制冷主動回熱器上的創(chuàng)新性應 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溫跨，降低裝置成本。
圖1為本實用新型乙醇水溶液多孔微通道蒸發(fā)的磁制冷機主動式回熱器 結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的說明，但需要說明的 是本實用新型要求保護的范圍并不局限于實施方式表述的范圍。
如圖1所示，乙醇水溶液多孔微通道蒸發(fā)的室溫磁制冷機主動式回熱器
包括回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床l、分流閥2、風機3、高溫端換熱器4、氣液分離 器5、液體泵6、回熱器低溫區(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和風機3連接，分流閥2 —端分別與風機3和工質(zhì)床1 連接，另一端與氣液分離器5連接，風機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與回熱器低溫區(qū)7連接，回熱器低溫區(qū)7通過低溫端換熱器8與回熱器高 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。本實用新型室溫磁制 冷機可以是旋轉(zhuǎn)式磁制冷機，也可以是往復式磁制冷機。
回熱器高溫區(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)在進入磁場時會放出熱量，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)在退出磁場時會吸收外界的熱量，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%，沸點為78.15'C。
應用時，乙醇水溶液流入回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床l內(nèi)，回熱器高溫區(qū)工質(zhì) 床l進入磁場后，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，導致內(nèi)部原子磁矩排列趨于一致，呈有序的狀態(tài)， 這個過程會放出熱量)，工質(zhì)床內(nèi)的磁工質(zhì)為顆粒大小均勻的粉末狀?；責崞?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，當回熱器高溫區(qū)工 質(zhì)床1的溫度達到乙醇的汽化溫度時，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，乙醇氣體由風機3輸送到高溫端換 熱器4換熱，換熱后乙醇氣體溫度降低，大部分變成液態(tài)，進入氣液分離器 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 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氣體分離開來， 乙醇氣體經(jīng)分流閥2重新被風機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被輸送進回熱器低溫區(qū)7。在回熱器低溫端，由于退磁作用(磁 工質(zhì)退出磁場時，原子磁矩由有序的狀態(tài)變?yōu)闊o序的狀態(tài)，這個過程會吸收 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，進入下個 循環(huán)。
權(quán)利要求1、乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機主動式回熱器，其特征在于該回熱器包括回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床、分流閥、風機、高溫端換熱器、氣液分離器、液體泵、回熱器低溫區(qū)和低溫端換熱器；設(shè)在NiFeB磁場中的回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床和風機連接，分流閥一端分別與風機和回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床連接，另一端與氣液分離器連接，風機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，液體泵與回熱器低溫區(qū)連接，回熱器低溫區(qū)通過低溫端換熱器與回熱器高溫區(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)的室溫磁制冷機主動式回 熱器，其特征在于所述的回熱器高溫區(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)的室溫磁制冷機主動式回 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)的室溫磁制冷機主動式回 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)的室溫磁制冷機主動式回熱器，其特征在于所述的氣液分離器為QF型氣液分離器。
專利摘要本實用新型提供一種乙醇水溶液多孔蒸發(fā)的室溫磁制冷機主動式回熱器，包括回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床、分流閥、風機、高溫端換熱器、氣液分離器、液體泵、回熱器低溫區(qū)和低溫端換熱器；設(shè)在NiFeB磁場中的回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床和風機連接，分流閥一端分別與風機和工質(zhì)床連接，另一端與氣液分離器連接，風機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，液體泵與回熱器低溫區(qū)連接，回熱器低溫區(qū)通過低溫端換熱器與回熱器高溫區(qū)工質(zhì)床連接。本實用新型根據(jù)相變沸騰換熱可以吸收更多的熱量的特性，將其應用于磁工質(zhì)床中，達到了強化傳熱的目的。
文檔編號F25B40/00GK201225796SQ200820048668
公開日2009年4月22日 申請日期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 申請人:華南理工大學