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旋转式室温磁制冷机永磁磁化场设计与优化阅读大量国内外文献和书籍的基础上,针对磁制冷中三大关键技术之一——磁达到%,同时,在磁路工作气隙中心的磁化场强度有%降低的状况下,磁材料学专业研究生向志刚指导教师陈云责教授具有节能、环保等突出优点的磁制冷技术越来越受到人们的关注。本文在化场及其与磁工质相互作用进行了研究。利用有限元分析软件攵孕J绞椅麓胖评浠糜来糯呕〗辛松杓啤Mü陨杓平果的分析,进一步对永磁磁化场进行了优化。同时本研究还对磁工质与永磁磁化场的相互作用进行了研究。通过对永磁磁化场的设计、优化以及与磁工质的相互作用的研究,取得了如下研究成果:贖的旋转理论,并在中空圆柱型磁场源的基础上,设计出了适用于旋转式室温磁制冷机的永磁磁路。该磁路能提供的磁化场,,且在工作气隙中心分布的标准差为通过分析结构参数对永磁磁路的影响,对永磁磁路进行了结构优化和磁化场均匀化优化。其中,结构优化后,基于挠来糯怕纷苤亓拷捣达到%,永磁体用量降幅达到%,同时磁路工作气隙中心场强、气隙均匀度得到提高;基于磁路定理的永磁磁路总重量降幅达到%,永磁体用量降幅化场的均匀度却得到了%的提高。分析了磁工质与磁路的相互作用。在对磁路改造并调整磁工质在磁路中的工作位后,磁工质在磁路中所受的磁化场强度得到提高,所受的径向力从降低到了,有助于提高磁工质在磁路中运行的平衡性、磁制冷机工四川大学硕士学位论文
作的稳定性和磁制冷机的效率。关键词:室温磁制冷,永磁材料,磁化场,有限元,磁工质与磁化场相互作用四川大学硕士学位论文¨
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第滦髀引言在由发现磁热效应【亢螅胖评涞玫搅搜该偷姆⒄埂>科湓.,主要有三个方面:一方面是基于能源的考虑。传统的气体压缩机的热效率仅为卡诺循环的ァァN帐街评淅梅先燃捌渌茉矗评湫始叭刃侍ǖ停褂范围受到限制;半导体制冷因其电耗太大、制冷温跨不大而销路不畅;涡旋制冷仍属容积式压缩机之一,电耗、噪音与活塞式压缩机相近,难以在制冷领域占据主导地位。而利用磁热效应的磁制冷机不需要消耗大量能源,其热效率达到了卡诺循环的%%薄另一方面的原因在于环境保护的考虑。传统的气体压缩制冷机使用氟利昂作为制冷介质。,尽管采用无氟致冷剂可以克服破坏大气臭氧层的缺陷,但仍保留了制冷效率低、能耗大的缺陷,而且有的还会产生温室效应,不是根本解决办法。此外,氟里昂有毒且易燃,对人类的生存环境极其有害。基于磁热效应的磁制冷机使用具有磁热效应的固体材料缃鹗粼捌浜辖餥皇欠鹤魑V评浣橹剩识换岫杂诨境造成污染。第三,磁制冷机运行平缓,所需传动机构简单,可靠性高,寿命长,平均耗能很低,相对于气体压缩制冷来说,更为稳定可靠。由于磁制冷表现出了明显的优势,使得其具有广阔的应用前景【俊J紫龋在近室温区间,磁制冷中央空调及高档汽车空调可能首先得以应用,而量大面广的家用磁冰箱、家用磁空调也有很大的发展前景。其次,获得无污染的绿色能源液态氢也将是磁制冷的又一潜在用途。另外,磁制冷在空间和核技术等国防领域也有其独到的用途:这些领域要求冷源设备的重量轻、振动和噪音小、操作方便、可靠性高、工作周期长、工作温度和冷量范围广,磁制冷机正好能够满足上述的要求。它将可能用于冷冻激光打靶的氘丸、核聚变的氘和氚丸、红外元件的冷却;磁窗系统的冷却;扫雷艇超导磁体的冷却等方面。许多专家四川大学硕士学位论文
’峰执诺紿尉预计磁制冷技术将可能逐步替代传统的制冷技术为人类服务与造福,研究开发磁制冷技术具有十分重大的意义。.胖评涞幕靖拍磁制冷【是指以磁性物质作为工质来制冷的一种新型绿色技术,其基本原理是借助磁性物质的磁热效应。所谓磁热效应是指磁性物质在变化的外磁场中所表现出的磁性物质本身的磁熵变和温变的一种物理现象】。众所周知,磁性物质是由具有磁矩的原子或磁性离子组成的,而这些原子和离子的磁矩是由电子轨道磁矩和自旋磁矩构成。根据磁性物质磁化率的大小和符号可把磁性物质分为抗磁体、顺磁体、反铁磁体、铁磁体、亚铁磁体。目前,在磁制冷中选用的磁致冷材料殴ぶ主要是顺磁工质和铁磁工质。下面分别从顺磁、铁磁工质简单介绍磁制冷的原理。就顺磁性工质来说,由于物质内部的热运动或热振动,当不加外磁化场时,磁工质内磁矩的取向是无规则婊的,此时其熵较大。当磁工质被磁化时,磁矩沿磁化方向择优取向缱幼孕低城饔谟行蚧,在等温条件下,该过程导致工质熵