旋转式室温磁制冷机的调试

对旋转式室温磁制冷机进行了实验研究,研究了水泵转角、水泵转速、磁体Ⅰ区转速和磁体Ⅱ区转速等对冷热端平均温差和换热周期的影响。结果表明,当水泵的转角在3000~3600°、水泵转速在400~600°/s、磁体I区转速在9000~10000°/s、磁体II区转速在4000~8000°/s时,冷热端平均温差较大。室温磁制冷机的换热周期宜在12~20 s,冷热端换热器的容积宜为60~100 m L。     

稀土基室温磁工质的开发与磁制冷机的研究进展

作为一种固态制冷技术，室温磁制冷技术具有环境友好、能效高、运行可靠等优点，被公认有望替代传统的气体压缩制冷。磁制冷技术利用磁工质的磁热效应和主动式磁蓄冷技术实现制冷，主要集中于具有大磁热效应的磁工质的研发、永磁系统的设计以及换热系统的优化。二十世纪末至今，中国、美国、丹麦、德国、意大利、法国、斯洛文尼亚等国家先后开展了磁制冷方面的相关研究。本研究主要综述了现已在磁制冷机中取得应用的室温磁工质和室温磁制冷机所能达到的性能指标。已取得应用的室温磁工质可分为一级相变材料和二级相变材料，一级相变材料主要指La(Fe, Si)₁₃基化合物，二级相变材料主要是金属Gd及其合金，为室温磁制冷机中普遍采用的磁工质。根据运行方式的不同，室温磁制冷机可分为往复式磁制冷机和旋转式磁制冷机。从运行频率、磁工质、温跨、制冷能力等方面，本研究对比了不同典型的室温磁制冷机的性能。     

掺杂Sn对(La, Ce)(Fe, Al, Si)13 合金磁热效应和相变性质的影响

研究了磁制冷材料La_0.75Ce_0.25Fe_11.5-xAl_0.2Si_1.3Sn_x(x=0,0.05,0.1,0.2)的磁热效应和相变性质。X射线衍射结果表明，随着Sn掺杂浓度的增加，主相1:13相减少，α-Fe和LaFeSi相增加。引入密度泛函理论，结合实验结果得出，增加Sn掺杂浓度能够增大晶格常数，并增强相邻原子之间的交换相互作用，从而提高居里温度。当磁场变化为2 T时，体系中最大磁熵变为13.59 J·kg^-1·K^-1，其相对制冷能力为154 J/kg，具有成为磁制冷材料的潜力。通过Banerjee准则和等温熵变的场相关指数n确定当Sn掺杂浓度为0.05%(质量分数)时，合金由一级相变转变为二级相变。合金的相变行为对Sn含量非常敏感，可以通过调节Sn掺杂浓度，实现多级串联制冷。     

双层NdFeB永磁磁组的设计及数值模拟

磁场系统的设计是磁制冷技术中重要的研究内容，设计了一种新型的NdFeB永磁磁组，并研究了不同参数下磁场的分布。设计的双层NdFeB永磁磁组可产生高匀强磁场，大小连续可调。三维有限元模拟结果表明，双层NdFeB永磁磁组中心轴线上最大磁感应强度随磁组高度的提高而增强，并趋于稳定。NdFeB磁块内外半径比的提高有利于提升匀强磁场的大小，但占用的空间和费用逐渐提高。NdFeB永磁块的剩余磁感应强度影响匀强磁场的大小，优化磁组尺寸和挑选不同型号的NdFeB永磁块可以实现匀强磁场大小范围的调节。