[发明专利]一种多级磁回热器的磁制冷系统

说明书

本发明提供一种多级磁回热器的磁制冷系统，包括磁体、流路通道(2)、热端换热器(51)、冷端换热器(52)、多级磁回热器(1)，所述多级磁回热器(1)包括n个串联连接的磁回热器(101；102；··1n)，其中n为大于1的整数，所述多级磁回热器(1)第一端与热端换热器(51)的入口和出口分别通过两条流路通道(21；22)连接，所述多级磁回热器(1)第二端与冷端换热器(52)的入口和出口分别通过两条流路通道(25；26)连接。本发明的多级磁回热器的磁制冷系统效率更高，可减少因回热过程的不可逆因素造成的制冷量损失，充分发挥回热器填料的制冷效能，可有效增加回热器内部传热效能的同时，建立大温跨，保证系统有足够的制冷量输出。

技术领域

本发明属于磁制冷技术领域，具体涉及一种磁回热器的制冷系统。

背景技术

磁制冷技术是一种基于材料物性的固态制冷方式，采用水等环保介质作为传热流体，通常具有零全球变暖潜能值、零臭氧消耗潜能值、内禀高效、低噪音与低振动等特点。

磁热效应是磁热材料在进入磁场过程中温度升高，移出磁场过程中温度降低的一种热效应。具有这种热效应的材料称为磁热材料，通常磁热材料在其居里温度附近具有最强的磁热效应。在磁制冷系统中，当对磁热材料施加磁场，磁热材料被磁化温度升高，换热流体从冷端换热器流经回热器至热端换热器并放出热量，将磁热材料移出磁场，磁热材料被去磁温度降低，换热流体从热端换热器流经回热器至冷端换热器吸收热量，在冷端产生冷量。如此多次循环，在冷端换热器和热端换热器之间形成了稳定的温度梯度分布，并在低温端产生恒定制冷量。

根据运转形式的不同将磁制冷系统分成往复型与旋转型两类，进一步考虑磁体或回热器的运动形式，可将室温磁制冷系统分为往复磁体式、往复回热器式、旋转磁体式与旋转回热器式四种。

磁制冷系统是由若干子系统集合而成，包括提供变化磁场的磁路系统、发生磁热效应的回热器系统以及传递能量的流路系统等。

磁路系统结构可分为两类-简单磁路与双层嵌套式同心磁路。简单磁路一般由永磁体、软磁材料与工作间隙组成，将永磁体通过一定的软磁结构将磁场引入工作间隙，在工作间隙初形成较强磁场强度。磁制冷系统中双层嵌套式同心磁路较常见为圆柱型双层嵌套式同心磁体阵列。按照一定角度对每个永磁体块进行充磁，通过各个永磁体块之间的磁力约束，可在圆筒孔内产生较高而且均匀的磁场。

磁回热器通常由回热器壳体和回热器填料构成，回热器壳体采用工程塑料制成，用于填料定位的夹紧块等装置也由工程塑料制成。不同几何填料主要形成了两类回热器，即颗粒式回热器与板叠式回热器。所述回热器填料是由磁热材料构成或者由磁热材料加工而成。

流路系统是磁热材料与外部进行能量传递的重要媒介，其流体种类、流动形式对磁制冷系统的性能有着相当重要的影响。

目前，磁制冷的系统中主要采用单级磁回热器，通过交变磁场作用，回热器中的温度经过多次积累，形成一定的温度梯度，实现向一定温度下提供冷量。但是，磁回热器本身励磁和去磁过程给磁材料带来3-5K温差，但由于流动介质来回震荡，本身温差不够，导致回热器内反复出现温差换热，磁冷效应产生的冷量不能维持该有的品味，大量损耗。此外，震荡介质和磁材料本身轴向传热，极大地不利于温度梯度的建立，导致磁回热器两端温差太小，磁制冷温跨有限。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种多级磁回热器的磁制冷系统，该系统能够充分利用磁冷效应的热能品位，减少轴向导热，实现冷热端温跨增大。