Способ получения холода Советский патент 1991 года по МПК F25B21/00 

Изобретение относится к низкотемпературной технике.

Цель изобретения - повышение надежности и энергетической эффективности

На фиг, 1 изображен рефрижератор с магнитокэлорическим рабочим телом, в котором реализуется способ получения холода; на фиг.2 - то же, с электрокалорическим рабочим телом.

Рефрижератор содержит блоки 1 и 2 с энерготрансформирующим рабочим телом. источники 3 и 4 для создания внешнего магнитного (фиг.1) или электрического (фиг 2) поля, теплоприемник 5. теплоотдатчик 6, заправочный вентиль 7.

Пример. Рассмотрим реализацию способа получения холода на конкретном примере магнитокалорического (МК) рефрижератора в соответствии с фиг 1 предназначенного для работы в интервале температур 250-298 К, т.е. температура окружающей среды Тос 298 К (25°С) и температура охлаждаемого обьекта Т0 250 К (-23°С). В этом случае блоки 1 и 2 заполнены энерготрансформирующим рабочим телом, в качестве которого можно использовать металлический гадолиний, (например, в виде пластин). Если магнитная система обеспечивает поле индукцией в 3 Тл. то МК эффект гадолиния составит ДТ 5К В установившемся режиме температура рабочего тела в каждом сечении будет колебаться на величину до +5К относительно среднего значения, определяемого общей линейной зависимости вдоль оси блока от Т0с до То.

В качестве теплоносителя может быть использован диэтиловый эфир при давлении 0.78 бар При этом давлении температура кипения эфира Tk 298К (25°С)

При наложении магнитного поля на блок 1 в результате МК эффекта температура гадолиния повышается примерно на ДТ 5. Вследствие теплообмена гадолиния

СО

с

о со

00

о

XI

с диэтиловым эфиром, находящимся в зазорах между пластинками гадолиния, в верхней части блока, где температура гадолиния выше температуры кипения эфира, последний вскипает. Пар вместе с каплями жидкости устремляется вверх в теплоотдатчик 6,

В это же время источник 4 отключается (поле снимается с блока 2). В результате МК эффекта температура гадолиния здесь снижается, а следовательно, в результате теплообмена понижается и температура эфира, находящегося в зазорах между пластинками в блоке 2.

Вследствие реализации эффекта эрлифта в блоке 1 и уменьшения плотности жидкости в блоке 2 создается движущая сила, перемещающая теплоноситель внутри контура против часовой стрелки. Эта прокачка осуществляет сьем теплоты намагничивания в блоке 1 и отвод ее в теплоотдатчик 6, а затем - в окружающую среду, а с другой стороны охлаждение эфира в блоке 2 и тем самым отбор теплоты от охлаждаемого объекта посредством теплоприемника 5.

В следующей полуфазе все процессы меняются на противоположные. Поле накладывается на блок 2 и снимается с блока 1. Гадолиний в блоке 2 нагревается на AT. а от него нагревается и эфир, который в верхней части блока вскипает (здесь после наложения поля температура гадолиния становится выше температуры кипения эфира). В это время в блоке 1 температура гадолиния снижается и жидкость также несколько охлаждается. В результате этих процессов прокачка эфира осуществляется теперь уже по часовой стрелке. Теплота намагничивания выносится в теплоотдатчик 6, а охлажденная в блоке 1 жидкость осуществляет отвод теплоты от охлаждаемого объекта посредством теплоприемника 5.

За счет отвода теплоты от теплоотдат- чика б в окружающую среду пар эфира

конденсируется и вновь используется в циркуляционном контуре.

Далее циклы повторяются.

Аналогичным образом работает рефри- жератор, схема которого приведена на фиг.2. В качестве рабочего тела здесь можно использовать скандотанталат свинца.

Если температура окружающей среды Тос изменяется, то для обеспечения рабо- ты рефрижераторов необходимо изменить давдение эфира внутри контура: понижению Тос должно отвечать снижение давления и наоборот. Температура кипения эфира Tk должна находиться в интерва- ле

TQC+ Дт Tk тос.

Если Tk Тос. то вся жидкость в теплоотдатчике 6 вскипает, и сконденсировать ее

будет невозможно. Если Тк Т0с+ ДТ, то при

наложении поля жидкость в блоках вскипать

не будет.

25

Формула изобретения

Способ получения холода, включающий процессы последовательного наложения и снятия внешнего поля на рабочее тело и

реверсивную прокачку через него жидкого теплоносителя, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности и энергетической эффективности наложение внешнего поля ведут до закипания жидкого

теплоносителя, причем

Тос+ ДТ Tk ТОС ,

где Tk - температура кипения теплоносите- ля;

Тос - температура окружающей среды;

ДТ- калорический эффект рабочего тела

4

1

Изобретение относится к криогенной технике. Цель изобретения - повышение надежности и энергетической эффективности Для этого по способу получения холода, включающему процессы последовательного наложения и снятия внешнего поля на рабочее тело и реверсивную прокачку через него жидкого теплоносителя, наложение внешнего поля ведут до зажигания жидкого теплоносителя, причем TOC+ ДТ Tk 5 Тос . где Тк - температура кипения теплоносителя, Тос - температура окружающей среды ДТ- калорический эффект рабочего тела 2 ил

Фиг.

: