Магнитокалорическое охлаждение.

Ряд материалов, обладающих парамагнитными свойствами, вблизи температуры точки Кюри обладают следующими свойствами – при наложении внешнего магнитного поля их температура повышается. При снятии магнитного поля температура понижается. Подавляющее большинство таких веществ – соединения гадолиния.

Перепад температур при размагничивании находится в интервале от 0.3 до 40К.

Рисунок 120. Магнитокалорическое охлаждение.

Цикл Карно

Рабочий диапазон температур от 1 до 300К.

Рисунок 121. Цикл Карно.

Используется как для получения сверхтекучего гелия, так и на уровне температур бытового холодильника.

Различают двух типов действия: динамического и статического.

Динамического действия – рабочий элемент передвигается из области низкого магнитного поля в высокое и наоборот.

Статического – нет подвижных частей, а магнитное поле переменное.

ТК материалы – резко меняющие теплопроводность при изменении температуры. ТК – термосифоны (тепловые трубы).

Классическая тепловая труба.

(меди)

Термосифон (не имеет фитиля и работает в поле гравитационных сил).

Пар поднимается снизу вверх, жидкость стекает вниз.

Работает в узком диапазоне температур . Если , то труба запирается (в ней нет жидкости).

Если , то труба также не работает (рабочее вещество затвердевает).

Теорема о полной холодопроизводительности цикла.

В цикле есть холодопроизводящие процессы, в результате которых энтальпия рабочих веществ уменьшается на величину . Теоретической холодопроизводительностью цикла называется арифметическая сумма холодопроизводительностей всех холодопроизводящих процессов.

[кВт], где – массовый расход криоагента

Полной холодопроизводительностью цикла называется разность между теоретической холодопроизводительностью и потерями.

Основные виды потерь в низкотемпературных установках.

1) Теплопритоки из окружающей среды.

2) потери вследствие недорекуперации из–за несовершенства теплообмена.

3) Потери при смешении потоков, имеющих разные температуры.

4) Гидравлические или дроссельные потери.

5) Внутренние перетечки жидкого или газообразного криоагента.

6) Внешние перетечки хладагента и воздуха окружающей среды.

Дроссельные циклы.

Основным холодопроизводящим процессом в дроссельных циклах является изотермическое сжатие в компрессоре ниже линии инверсии.

Поскольку в большинстве случаев изотермическое сжатие происходит при температуре окружающей среды, то в дроссельных циклах в качестве рабочих веществ не используют .

Цикл простого дросселирования.

1) Рефрижераторный режим.

Рассмотрим частичный вид цикла простого дросселирования – парокомпрессионный цикл простейшей холодильной машины (бытовой холодильник).