磁制冷技术的环保价值及其巨大应用市场
发布时间:2017-11-27 06:56
作者:互联网
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磁制冷是一种以磁性材料为制冷工质
借助磁性材料本身的磁
热效应来实现制冷的新技术。磁热效应是指磁性材料在变化的外
磁场中磁矩的有序度发生变化引起熵变所产生的热冷效应。与传统的气体制冷
相比,磁
制冷机减少了高耗能的
压缩机装置,所以磁制冷的制冷效率远高于传统的气体压缩制冷,最好的蒸汽压缩制冷机的效率大概为理想卡诺循环的40%,而磁制冷机的效率可以达到60%,显著节省能源,并且具有体积小、振动和噪音小、运行时平稳可靠,寿命长等优点;更为重要的是,该技术是利用固体磁热材料作为制冷工质,无氟利昂、
氨等
制冷剂,无环境污染,对臭氧层无破坏作用,不产生温室效应,满足绿色环保的要求。磁制冷能够应用在
空调、
冰箱、保温设备等制冷设备,因其耗能低、无污染等优点,是替代目前使用的气体制冷技术的理想制冷技术。这类制冷设备的使用量是非常巨大的,以电冰箱为例,我国每年
产量有几千万台,使用氟利昂制冷剂的制冷设备都要逐步淘汰,更新使用无氟制冷设备,这是室温磁制冷技术应用的一个巨大市场。随着人们生活
水平的提高,空调器等制冷设备的市场也越来越大。据估算,如果磁制冷能够替代现有制冷设备的1%,磁制冷的
产值就超过31亿元。这些数字说明磁制冷设备具有巨大的市场。近些年,国内外许多
企业,特别是一些著名大型企业,包括中国的海尔集团(2015年海尔
公司首次展示了它所研发的基于磁制冷技术的无压缩机酒柜),都看到了磁制冷的前景,加入到磁制冷的研发队伍中来。另外,磁制冷在空间和核技术等国防领域也有广泛的应用前景。在这个领域里要求冷源设备重量轻、振动和噪音小、操作方便、
可靠性高、
工作周期长、
工作温度和制冷量
范围广,磁制冷机完全符合这些条件,例如核聚变设备中器件的
冷却,扫雷艇超导磁体的冷却等。磁制冷的机理是,磁性物质在受磁场作用磁化时,
系统的磁有序度加强,磁熵减小,对外放出热量;再将其去磁,则磁有序度下降,磁熵增大,又要从外界吸收热量。磁制冷的实现取决于磁热材料的性能,因此,研发具有优异磁热性能的材料是推广磁制冷技术的关键。室温磁制冷材料的选择
标准首先是有较大的等温磁熵变和绝热温变;还要有合适的居里温度,能确保最大磁熵变在室温温区内获得;有较大的磁熵
密度和调节温宽;有较小的热滞和
磁滞;有较高的
电阻率可避免涡流损耗和相应的热量产生;有高的导热率和低的比热,能确保工质有快速的热交换;性能稳定、易于加工、造价低、绿色无毒、安全环保等。最近由北京科技大学研发的Ni40Co10Mn40Sn10
合金,在室温附近获得了14.9J/kg·K的磁嫡变和高达33K的工作温度窗口,并最终获得了251J/kg的有效磁制冷
能力值,有望在室温磁制冷方面获得很广的应用前景。(
钢研)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。