磁制冷系統(tǒng)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-05
磁制冷系統(tǒng)的實(shí)例教程
該解決方案不僅優(yōu)化了我們的建模方法，更為研發(fā)更可靠、更高效的 AMR 系統(tǒng)指明了清晰方向。
—— Magnoric 首席運(yùn)營(yíng)官
Rémi Dubois
”
關(guān)于客戶
Magnoric 是總部位于法國(guó)的磁制冷技術(shù)先行者，其創(chuàng)新系統(tǒng)基于主動(dòng)磁熱回?zé)崞鳎ˋMRs）構(gòu)建，為傳統(tǒng)氣體壓縮制冷提供了可持續(xù)的固態(tài)替代方案。該公司利用磁熱材料與傳熱流體，研發(fā)出高效節(jié)能且環(huán)境友好的制冷解決方案，旨在革新從食品保鮮到氣候控制等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。憑借對(duì)精密工程與創(chuàng)新技術(shù)的堅(jiān)定追求，Magnoric 持續(xù)提升其尖端制冷技術(shù)的性能與耐久性。
面臨的挑戰(zhàn)
Magnoric 的 AMR 系統(tǒng)內(nèi)置精密冷卻通道，通道內(nèi)裝有多層磁熱板，板片之間由間隔層分隔。間隔層雖能防止板片發(fā)生機(jī)械卡滯，但也會(huì)干擾流體流動(dòng)，且顯著增加壓降 —— 這不僅會(huì)提高泵送功率需求，還會(huì)降低系統(tǒng)整體效率。為優(yōu)化設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)需重點(diǎn)考量間隔層的規(guī)格參數(shù)：較薄的間隔層可最大限度減少壓降，但機(jī)械強(qiáng)度不足，易產(chǎn)生碎屑堵塞流道；較厚的間隔層強(qiáng)度更高，卻會(huì)增加死體積，對(duì)傳熱性能造成負(fù)面影響。
間隔層的優(yōu)化工作引出了兩個(gè)關(guān)鍵工程問(wèn)題：
實(shí)際 AMR 系統(tǒng)中的壓力損失，與理想化通道模型預(yù)測(cè)的結(jié)果存在多大差異？
何種間隔層厚度能在結(jié)構(gòu)耐久性與液壓效率之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡？
為找到答案，Magnoric 需要一套先進(jìn)的仿真與測(cè)量解決方案，能夠精準(zhǔn)捕捉復(fù)雜 AMR 幾何結(jié)構(gòu)中的流動(dòng)特性、壓降及熱傳遞過(guò)程。
展開(kāi) 金聽(tīng)祥等將半導(dǎo)體制冷運(yùn)用到家用空調(diào)系統(tǒng)的過(guò)冷器中，以增加系統(tǒng)的過(guò)冷度，在最小制冷、額定制冷和最大制冷 3 種工況下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果顯示系統(tǒng)的制冷量分別提升了3. 6%、3. 2%和 4. 0%，系統(tǒng)的性能指數(shù)分別提升了 3. 7%、3. 1%和 4. 2%。
王振雨等提出了熱管型半導(dǎo)體制冷器，半導(dǎo)體制冷片和冷端散熱器、熱端散熱器并排布置，通過(guò)熱管相 連。與常規(guī)半導(dǎo)體制冷器相比，改進(jìn)后的熱管半導(dǎo)體制冷器厚度減小了29. 2%，制冷量提高了2. 7%，COP提高了3. 45%，如圖13 所示。
4 其他新型微型制冷系統(tǒng)
近年來(lái)，一些新型的制冷方式被應(yīng)用到微型制冷系統(tǒng)中，如磁制冷、激光制冷、熱聲制冷等，越來(lái)越多的新型制冷機(jī)被設(shè)計(jì)和制造出來(lái)，制冷系統(tǒng)不斷走向多元化。
4．1 磁制冷
是指利用具有磁化放熱、退磁吸熱的磁制冷材料獲取冷量的制冷方式，因?yàn)?em>系統(tǒng)小、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、運(yùn)行可靠、無(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)，磁制冷在微型制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)展。磁制冷材料是磁制冷系統(tǒng)的核心，Gd系材料，GdSiGe 系材料，Mn 基化合物，LaFeSi 系材料等是目前磁制冷材料的研究重點(diǎn)。
4．2 激光制冷
基于反Stokes 熒光制冷原理，相較于蒸 氣壓縮制冷和熱電制冷具有結(jié)構(gòu)經(jīng)湊、制冷溫度更低等優(yōu)點(diǎn)，在微型制冷系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。與磁制冷類似，固體激光制冷材料是其主要研究方向，常見(jiàn)的材料有: 摻雜濃度為 1 mol% 的塊狀 Tm3+ : ZBLANP 玻璃; 雜濃度為 2 mol% 的圓柱 狀Yb3+ : ZBLANP玻璃; 摻雜濃度為 5 mol%的塊狀Yb3+ : YLiF4玻璃等。
展開(kāi) 在半圓形區(qū)域內(nèi)，制冷 劑達(dá)到熱平衡，以蒸氣和液體的混合物形式存在。
3）、混合物中的蒸氣含量從 0%（飽和半圓的左側(cè)） 變?yōu)?100%（半圓的右側(cè)）。
4）、在飽和曲線的左外側(cè)，制冷劑僅以液體形式存在。在飽和曲線的右外側(cè)，制冷劑僅以蒸氣形式存在。
2、壓焓圖與制冷循環(huán)
現(xiàn)在我們用 Log(P)-h 圖來(lái)表現(xiàn)一個(gè)制冷循環(huán)。
3、詳細(xì)理解壓焓圖
我們來(lái)看看如何閱讀真正的制冷劑——R134a 的壓焓圖
1）、等溫線的繪制
2）、等容線的繪制
3）、等熵線的繪制
4）、等濕線的繪制
5）、最后來(lái)看看完整的壓焓圖
3、制冷劑基礎(chǔ)知識(shí)
1、制冷劑概述
制冷劑是一種熱循環(huán)中使用的純物質(zhì)，它經(jīng)歷從液態(tài)到氣態(tài)的可逆的相態(tài)改變，而化學(xué)成分并沒(méi)有發(fā)生變化。
2、制冷劑的特性
1）理想的制冷劑應(yīng)當(dāng)具備良好的熱力學(xué)特性：
? 沸點(diǎn)低于目標(biāo)溫度。
? 氣化時(shí)吸熱量大。
? 液態(tài)密度適中。
? 氣態(tài)密度較高。
? 臨界溫度高。
? 全球變暖潛能值（GWP） <150。
? 臭氧消耗潛能值（ODP） = 0。
? 變暖影響總當(dāng)量（TEWI）低。
? 蒸發(fā)器出口壓力（Po）高于大氣壓力。
? 在制冷系統(tǒng)內(nèi)具有化學(xué)穩(wěn)定性。
2）應(yīng)具備的其他特性有：
3）制冷劑的特性應(yīng)當(dāng)選擇可在適宜條件下使用的制冷劑。
展開(kāi) 我國(guó)冷凍食品工業(yè)和化工行業(yè)迅速發(fā)展，各種大中小型冷庫(kù)及冷凍站越來(lái)越多，其制冷系統(tǒng)廣泛采用氨或氟利昂制冷劑。氨或氟制冷系統(tǒng)的專業(yè)性、技術(shù)性很強(qiáng)，制冷裝置的使用、維修、管理，必須嚴(yán)格按照科學(xué)辦事，認(rèn)真執(zhí)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，做到科學(xué)、安全、衛(wèi)生、節(jié)能。下面工采網(wǎng)小編著重為大家介紹下氟制冷系統(tǒng)
氟利昂制冷系統(tǒng)特點(diǎn)
應(yīng)用于大型商場(chǎng)或建設(shè)在人員較密集地區(qū)的中小型冷庫(kù)一般采用氟利昂制冷系統(tǒng)。采用氟利昂系統(tǒng)冷庫(kù)優(yōu)勢(shì)在于氟利昂類制冷劑無(wú)毒無(wú)刺激氣味且機(jī)組的配置經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展非常完備，只需簡(jiǎn)單的接管即能投入運(yùn)行。系統(tǒng)的設(shè)備簡(jiǎn)單且體積小，大幅度節(jié)省了建設(shè)空間，機(jī)組低噪聲運(yùn)行，在閥件密閉良好的情況下制冷劑不會(huì)泄漏。
缺點(diǎn)在于氟利昂制冷劑一旦泄漏會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞，且緩慢泄漏時(shí)難以檢測(cè)，同等設(shè)計(jì)下系統(tǒng)運(yùn)行效率低于氨制冷系統(tǒng)。
冷凍站、冷庫(kù)中冷媒，俗稱雪種，是在制冷系統(tǒng)中用以傳遞熱能，產(chǎn)生冷凍效果的工作流體。冷媒是在制冷過(guò)程中的一種中間物質(zhì)，它先接受制冷劑的冷量而降溫，然后再去冷卻其他的被冷卻物質(zhì)，我們稱該中間物質(zhì)為冷媒，而其中最常見(jiàn)的冷媒就是氟利昂了。
冷媒氟利昂主要分為以下三大類：
1、氯氟烴類
氯氟烴類產(chǎn)品，簡(jiǎn)稱CFC，主要包括R11、R12、R13、R14、R15、R500、R502等，該類產(chǎn)品對(duì)臭氧層有破壞作用，被《蒙特利爾議定書(shū)》列為一類受控物質(zhì)。
2、氫氯氟烴類
氫氯氟烴類產(chǎn)品，簡(jiǎn)稱HCFC，主要包括R22、R123、R141、R142等，臭氧層破壞系數(shù)僅僅是R11的百分之幾，因此，目前HCFC類物質(zhì)被視為CFC類物質(zhì)的最重要過(guò)渡性替代物質(zhì)，在《蒙特利爾議定書(shū)》中R22被限定2020年淘汰，R123被限定2030年淘汰。
展開(kāi) 磁制冷的應(yīng)用關(guān)鍵取決于所使用的材料，需要在較寬的制冷溫度范圍內(nèi)具有大型MCE，Gd5(Si,Ge)4化合物的發(fā)現(xiàn)極大地刺激了一級(jí)相變材料的發(fā)展，使其獲得了較大的熵變。過(guò)去二十年，一級(jí)相變材料如La(Fe, Si)13，MnFeP1-xAsx和Heusler合金，已被廣泛研究作為磁制冷的候選材料。特別是對(duì)具有一級(jí)馬氏體相變(MTs)的全d區(qū)金屬Heusler合金Ni50Mn50-yTiy和Ni50-xCoxMn50-yTiy已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究，它們具有優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性和大的熱效應(yīng)。這些類型的Heusler合金易于加工成所需形狀以提高熱交換能力，使其成為理想的固態(tài)制冷劑。
然而，與一級(jí)相變材料的固有特性相關(guān)的低可逆性和較窄的溫度跨度也存在于全d區(qū)金屬Heusler合金中，這是其在制冷領(lǐng)域商業(yè)化的長(zhǎng)期障礙。一級(jí)相變材料中MCE的可逆性很大程度上取決于熱滯寬度。因此，迫切需要尋求一種有效的解決方案來(lái)減少滯后損失。已有研究表明通過(guò)快速凝固制備的Ni50-xCoxMn5-yTiy薄帶可以增強(qiáng)MCE。因此，有必要找到調(diào)節(jié)Ni50-xCoxMn50-yTiy的滯后損耗的方法。
北京科技大學(xué)的研究人員通過(guò)將Ni37.5Co12.5Mn35Ti15薄帶與鐵電型Pb(Mg1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O3(PMN-PT)襯底相結(jié)合，提出了通過(guò)應(yīng)變介導(dǎo)的磁電耦合解決上述可逆性差的問(wèn)題。在磁場(chǎng)和電場(chǎng)的耦合作用下，復(fù)合材料在室溫附近的可逆MCE可以有效增強(qiáng)，還可以擴(kuò)大可逆制冷溫度范圍，增加可逆制冷劑容量。
展開(kāi) 
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磁制冷系統(tǒng)的最新內(nèi)容
在磁約束核聚變產(chǎn)業(yè)鏈中，裝置總體、超導(dǎo)磁體、真空室、偏濾器、加熱系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)與電源系統(tǒng)共同構(gòu)成核心裝備體系。其中電源系統(tǒng)雖不直接參與等離子體物理機(jī)制研究，卻為所有子系統(tǒng)提供能量輸入與精確控制，是決定裝置能否穩(wěn)定運(yùn)行、能否達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件。
聚變電源與常規(guī)工業(yè)電源差異顯著：它強(qiáng)調(diào)高穩(wěn)定度、低噪聲、快速瞬態(tài)響應(yīng)、強(qiáng)抗干擾能力以及復(fù)雜工況下的高可靠性
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Altair 強(qiáng)大的解決方案幫助我們團(tuán)隊(duì)以無(wú)與倫比的速度與精度，探索復(fù)雜的設(shè)計(jì)權(quán)衡問(wèn)題。我們能夠快速仿真復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的多物理場(chǎng)模型，并自信地評(píng)估間隔層厚度對(duì)性能與耐久性的影響。該解決方案不僅優(yōu)化了我們的建模方法，更為研發(fā)更可靠、更高效的 AMR 系統(tǒng)指明了清晰方向。
—— Magnoric 首席運(yùn)營(yíng)官
Rémi Dubois
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傳統(tǒng)的氣體壓縮制冷大量使用高全球變暖潛值的制冷劑，排放大量溫室氣體，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了不可逆轉(zhuǎn)的影響。
磁制冷環(huán)境友好，能效比高，具有綠色高效、低碳排放的優(yōu)勢(shì)，是理想的新一代制冷技術(shù)。近期磁制冷相關(guān)研究動(dòng)態(tài)一覽。
01
綠色高效磁制冷新模式：混合式回?zé)?Lin Y.
隨著汽車科技的飛速發(fā)展，汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑選擇變得尤為關(guān)鍵。Mentor汽車制冷劑識(shí)別器，作為行業(yè)內(nèi)廣受認(rèn)可的檢測(cè)工具，旨在通過(guò)其先進(jìn)的NDIR（非分散紅外）技術(shù)，為汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷劑的維修和維護(hù)提供較好的便利。
NDIR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
NDIR技術(shù)是一種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的分析方法，具有高度的準(zhǔn)確性和可靠性。Mentor汽車制冷劑識(shí)別器利用這種技術(shù)，能夠準(zhǔn)確地區(qū)分和識(shí)別R1234yf
儲(chǔ)能系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)過(guò)程，涉及一個(gè)方面，本案例分別展開(kāi)介紹：
1、熱負(fù)荷，考慮不同倍率的電芯發(fā)熱功率、電氣熱損耗、太陽(yáng)熱輻射、隔熱設(shè)計(jì)等
2、空調(diào)制冷量校核，要注意工況點(diǎn)
3、循環(huán)風(fēng)冷計(jì)算，此部分要區(qū)分系統(tǒng)PQ曲線和風(fēng)機(jī)PQ曲線的區(qū)別
4、制冷溫度計(jì)算，作為后續(xù)熱設(shè)計(jì)的輸入
5、熱管理控制邏輯和熱測(cè)試驗(yàn)證環(huán)節(jié)
1 微型制冷系統(tǒng)的需求與應(yīng)用
1.1 空調(diào)服領(lǐng)域需求
受作業(yè)條件限制，作戰(zhàn)士兵會(huì)長(zhǎng)期處在飛行甲板
在很多領(lǐng)域如航天、生物醫(yī)藥、冷鏈運(yùn)輸?shù)榷夹枰偷臏囟葋?lái)保證生產(chǎn)制造的正常運(yùn)行。因此，復(fù)疊式制冷系統(tǒng)和雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)獲得了很多的關(guān)注。
（示意圖，不對(duì)應(yīng)文中任何具體產(chǎn)品）
來(lái)源 | Energy Conversion and Management
01
背景介紹
為了應(yīng)對(duì)氣候變化和當(dāng)前的能源危機(jī)，大多數(shù)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始推廣更換傳統(tǒng)燃料汽車。電動(dòng)汽車（EVs）具有零排放，零噪音的特性，因此受到廣大制造商的青睞。集成熱管理系統(tǒng)（ITMS）作為保證電動(dòng)汽車最佳運(yùn)行的框架，已受到越來(lái)越多關(guān)注
來(lái)源 | Science，西安交通大學(xué)
01
背景介紹
從空調(diào)到食品保鮮，制冷是現(xiàn)代生活中無(wú)處不在且不可或缺的一部分。蒸汽壓縮循環(huán)主導(dǎo)著所有冷卻技術(shù)，占全球能源消耗的20%左右。在蒸汽壓縮系統(tǒng)中用作制冷劑的氫氟碳化物是超級(jí)污染的溫室氣體——它們的全球變暖潛能值(GWP)是CO2的數(shù)百到數(shù)千倍，但目前沒(méi)有理想的低GWP制冷劑替代品，需要在環(huán)境影響和安全問(wèn)題（
我國(guó)冷凍食品工業(yè)和化工行業(yè)迅速發(fā)展，各種大中小型冷庫(kù)及冷凍站越來(lái)越多，其制冷系統(tǒng)廣泛采用氨或氟利昂制冷劑。氨或氟制冷系統(tǒng)的專業(yè)性、技術(shù)性很強(qiáng)，制冷裝置的使用、維修、管理，必須嚴(yán)格按照科學(xué)辦事，認(rèn)真執(zhí)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，做到科學(xué)、安全、衛(wèi)生、節(jié)能。下面工采網(wǎng)小編著重為大家介紹下氟制冷系統(tǒng)
氟利昂制冷系統(tǒng)特點(diǎn)
應(yīng)用于大型商場(chǎng)或建設(shè)在人員較密集地區(qū)的中小型冷庫(kù)一般采用氟利昂制冷系統(tǒng)。采用氟利昂系統(tǒng)冷庫(kù)優(yōu)勢(shì)在于氟利昂類制冷劑無(wú)毒無(wú)刺激氣味且機(jī)組的配置經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展非常完備
