Магнитный рефрижератор Советский патент 1990 года по МПК F25B21/00 

Фив.1

i Изобретение относится к криогенной тех- нике и может быть использовано для произ- |водства холода в области криогенных тем ператур.

i Цель изобретения - повышение холо1допроизводительности и КПД.

На фиг. 1 схематично представлен магнитный рефрижератор; на фиг. 2 - то же, с выступом на поверхности рабочего тела; обращенной к перегородке; на фиг. 3 - то же,

температура его увеличивается по адиабате до значения, равного температуре среды- теплоприемника, при дальнейшем намагничивании температура рабочего тела превышает температуру среды-теплоприемника и происходит теплопередача от рабочего тела 2 через перегородку 5 к среде-теплоприем- нику 3. По окончании намагничивания рабочего тела 2 температура его снижается до температуры среды-теплоприемника 3.

г,йпятчрннойкпеоегооодке-нафиг. 3--тоже, до t Mn iatyyot ч,. .--- -к- „ с,%ТГ„ о„ид„1 ма ериала Ю Затем -f f в

J V; I v; L//T4. 1. fM,,- -- .

и тепловой изоляцией; на фиг. 4 - то же, с перегородкой из малотеплопроводного материала, имеющей сквозное отверстие с герметично установленным в нем стержнем.

кл. J......nn. ИХ НРt (Л. I -J V. - «---- ванне рабочего т ела 2, в процессе которого температура снижается до величины, соответствующей началу конденсации паров среды-теплоотдатчика на поверхности ра г„гГрефр „ ;а™р сод Г, ;;,5 К аГ по окончании „ «есса конпотижный солемид 1 - источник пульси-денсааин снова производят намагничивание,

те лоотдатчн ком герметичную перегородкусреды-теплоотдатчика на „оверхш т. р 6о1н н оГГв нн у° з сГс;едГе пло„рЙ:: В сь те пловой поток от рабочего тела 2

ипУЛСППип ч- jyuvyvj-s- i . .. -,

выполнено многослойное тонкое покрытие из различных материалов, а. на верхнем торце рабочего тела 2 может быть выполнен по крайней мере один выступ 6. На стороне рабочего тела 2, обращенжается к температуре среды-теплоприемника, а имеющий максимальное тепловое сопротивление - в период размагничивания, когда температура рабочего тела меньиоЛ - 30 - ±---S- :- о

UJti V-W ii --J- «- J г- .n

приближается к температуре среды-теплоотдатчика .

Тепловой диод может быть выполнен в виде: многослойного тонкого сплошного voe соеды-теплоотдатчика оолее чши. покрытия из различных материалов на по ротивлением между слоями, которое в боль- щей степени зависит от температуры (контактное тепловое сопротивление примерно пропорционально третьей степени величи ны температуры); выступа 6 на сопрягаемой с

;йде- -с-плошного пок ы.„я из малотепло- ., -peroPO-OH 5 п-рх ноди рабоч проводного материала). „..„ „ температуре среды-теплоприемника

в несколько раз больще теплопроводности при температуре среды-теплоотдатчика, когда уменьшение поперечного сечения рабоО « ™.лЛ ««« гтлй arrt иПРТИ КПТОПаЯ

IX ii,j/V i .- - j

лен по крайней мере один стержень 7 из теплопроводного материала с отношением коэффициентов теплопроводности при температуре среды-теплоприемника и при температуре среды-теплоотдатчика более пяти.

ма ItL/nctJiei, -11v .-w..- - 7 -I

высокой теплопроводностью, например из меди, алюминия и т.д.

На свободных поверхностях перегородки 5 и стержней 7, обращенных в ванну 4 со средой-теплоотдатчиком, может быть выполнена тепловая изоляция 8 (например, в

Перегородка 5 может быть выполнена из малотеплопроводного материала, например из фторопласта, стеклопластика и т.д. и в ней в этом случае выполнено сквозное

. ГГ.окГГиТрS-n : ° ГсГГет1° Гос м °д;Гт ра;2та B:;xSx которого. Обр,яенн... наТеТе н е «л оГрГз

водительности и КПД за счет снижения паразитного теплопритока от среды-теплопри- 55 емника к рабочему телу 2, чем на ухудшение этих параметров за счет увеличения теплового сопротивления при теплоотдаче

Dt Lf Л nV/ I J /. «-v .-j- -(-- CO средой-теплоприемником, выполнено оребрение 9.

Устройство работает следующим образом.

Если рабочее тело 2 рефрижератора - паромагнитик, то при его намагничивании

температура его увеличивается по адиабате до значения, равного температуре среды- теплоприемника, при дальнейшем намагничивании температура рабочего тела превышает температуру среды-теплоприемника и происходит теплопередача от рабочего тела 2 через перегородку 5 к среде-теплоприем- нику 3. По окончании намагничивания рабочего тела 2 температура его снижается до температуры среды-теплоприемника 3.

до t Mn iatyyot ч,. .--- -к-Затем -f f в

Затем -f f в

t (Л. I -J V. - «---- ванне рабочего т ела 2, в процессе которого температура снижается до величины, соответствующей началу конденсации паров среды-теплоотдатчика на поверхности раК аГ по окончании „ «есса конжается к температуре среды-теплоприемника, а имеющий максимальное тепловое сопротивление - в период размагничивания, когда температура рабочего тела мень- ±---S- :- о

от рабочего тела к среде-теплоприемнкку; стержня 7 между рабочим телом 2 и перегородкой 5, выполненного из того же материала, что и рабочее тело 2, если этот материал обладает свойствами диода, или из материала с сильной зависимостью теплопроводности от температуры, например из монокристаллов германия или кремния, у которого теплопроводность, например, при температуре 4,5 К (150 Вт/м.к.) в 50 раз больше, чем при температуре 1,8 К; пере- городки из материала с описанными диодными свойствами.

Формула изобретения

1.Магнитный рефрижератор, содержащий ванну со средой-теплоотдатчиком, в которой установлено-рабочее тело, размещенное в периодически изменяющемся магнитном поле и обладающее магннтокалоричес- ким эффектом, и ванну со средой-теплопри- емником, к которой обращен верхний торец рабочего тела, отличающийся тем, что, с целью повышения холодопроизводительности

и КПД, он дополнительно содержит герметичную перегородку, разделяющую ванны со средой-теплоотдатчиком и средой-теплопри- емником, и верхний торец рабочего тела установлен в тепловом контакте с нижней поверхностью этой перегородки, верхняя поверхность которой, обращенная в ванну со средой-теплоотдатчиком, снабжена оребре- нием.

2.Рефрижератор по п. 1, отличающийся тем, что верхний торец рабочего тела снабжен по крайней мере одним выступом, который контактирует с нижней поверхностью перегородки.

0

o

5

3.Рефрижератор по п. 1, отличающийся тем, что между верхним торцом рабочего тела и нижней поверхностью перегородки установлен по крайней мере один стержень из теплопроводного материала, отношение коэффициентов теплопроизводности которого при температуре среды-теплоприемника и при температуре среды-теплоотдатчнка более пяти.

4.Рефрижератор по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что сопрягаемые поверхности перегородки, стержня и верхнего торца рабочего тела снабжены многослойным покрытием, слои которого выполнены из различных материалов.

5.Рефрижератор по п. 1, отличающийся тем, что перегородки выполнены из того же материала, что и рабочее тело.

6.Рефрижератор по пп. и 3, отличающийся тем, что перегородки выполнены из того же материала, что и стержень.

7.Рефрижератор по п. 1, отличающийся тем, что перегородка выполнена из высокотеплопроводного материала.

8.Рефрижератор по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что свободные поверхности перегородки и стержня, обращенные в ванну со средой-теплоотдачиком, снабжены тепловой изоляцией.

9.Рефрижератор по п. 1, отличающийся тем, что перегородка выполнена из малотеплопроводного материала и снабжена сквозным отверстием с герметично установленным в нем стержнем, на боковой и торцовой поверхностях которого, обращенных в ванну со средой-теплоприемником, выполнены оребрекия.

Изобретение относится к области криогенной техники и может быть использовано для производства холода в области криогенных температур. Цель изобретения - повышение холодопроизводительности и КПД. Для этого рефрижератор снабжен герметичной перегородкой 5, разделяющей ванны 3, 4 со средой-теплоприемником и средой-теплоотдатчиком, и верхний торец рабочего тела 2 установлен в тепловом контакте с нижней поверхностью этой перегородки, верхняя поверхность которой, обращенная в ванну 3, снабжена оребрением. На нижней поверхности перегородки 5 м.б. выполнено многослойное тонкое покрытие из различных материалов, а на верхнем торце рабочего тела 2 м.б. выполнен по крайней мере один выступ или установлен стержень из теплопроводного материала. В перегородке 5 также м.б. выполнено сквозное отверстие, в котором стержень установлен герметично, и его поверхности, обращенные в ванну 3, снабжены оребрением. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг. 2

Фиг. 3