磁流变流体应用于室温制冷的可行性研究

论文摘要

节能和环保一直是制冷空调领域的核心研究课题，磁制冷技术由于其能效高、无环境污染而受到各国的普遍重视。2005年首届国际室温磁制冷学术会议的召开，标志着室温磁制冷研究已经得到了世界各国的认同。磁制冷技术在低温领域的应用已经相当成熟，将其工作温度提高到室温、从而投入商业应用是当前的研究目标。本文详细介绍了磁制冷的原理以及常用的制冷循环，通过对相关外文资料的消化，得出了涉磁的内能关系式，并对磁制冷循环进行热力学分析，利用Maxwell方程给出了布雷顿循环、埃里克森循环及卡诺循环的性能指标的比热容描述。给出了铁磁磁制冷系统的磁熵变评价方法，分析了铁磁斯特林循环制冷系数和制冷率间的相互关系。本文重点探讨了磁流变流体在室温磁制冷活性蓄冷器循环中应用的可行性。介绍了一概念型制冷系统，采用悬浮物为粒径5.5纳米胶状金属钆颗粒、基液为钠钾共晶溶液的磁流变浆体作为制冷工质，模拟计算系统的性能系数，从理论上验证了磁纳米流变流体应用于室温制冷的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 磁工质及其特性研究
• 1.2.2 磁制冷样机研究
• 1.2.3 磁制冷循环研究
• 1.3 本文的主要内容
• 2 磁制冷循环分析
• 2.1 涉磁内能、热和功
• 2.2 热力学能与 Maxwell方程的关系
• 2.2.1 比焓
• 2.2.2 Helmholtz能
• 2.2.3 吉布斯能
• 2.2.4 比热容、比熵及比焓
• 2.3 循环过程
• 2.3.1 等温磁化/等温去磁过程
• 2.3.2 绝热磁化/绝热退磁过程
• 2.4 磁制冷循环
• 2.4.1 布雷顿循环
• 2.4.2 埃里克森循环
• 2.4.3 卡诺循环
• 3 磁制冷评价分析
• 3.1 磁性介质的基本特性
• 3.2 居里温度及居里-外斯定律
• 3.3 磁性介质的熵和比热容
• 3.4 磁制冷相关问题评价分析
• 4 磁流变流体应用于室温制冷的可行性探讨
• 4.1 磁流体的基本特性
• 4.2 磁流变流体的基本理论
• 4.3 磁流变流体应用于室温制冷的可行性
• 4.3.1 悬浮颗粒的选择
• 4.3.2 基液的选择
• 4.3.3 蓄冷器尺寸及制冷系统性能估算
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 问题和展望
• 致谢
• 参考文献