專利名稱：磁流體制冷循環裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種制冷循環裝置，特別是一種以順磁材料磁熱效應理論為基礎，以磁流體作為工質，在室溫條件下通過工質循環達到制冷目的的裝置。屬于制冷與低溫工程技術領域。
在已有技術中，文獻《Magnetocaloric Effect and Magnetic Refrigeration》(Journal ofMagnetism and Magnetic Materials 200(1999)44-56)中提到的磁制冷機采用稀土材料，其工作介質是固體。但是該技術增加了輔助驅動裝置，使得系統變得復雜，增加成本，而且稀土材料和蓄冷器之間的換熱效率不高。另外磁制冷材料價格也比較昂貴。
本發明的工作介質是水基磁流體。水基磁流體是由納米直徑的Fe3O4、水和活性劑組成。這種活性劑一般為油酸。磁流體綜合了流體和磁性材料的優點一方面它具有流動性的特點，另一方面也具有磁性材料的特點，包括具有磁熱效應。而且磁流體的原材料價格低廉，比昂貴的稀土材料更具有吸引力。
本發明涉及到的熱力過程包括絕熱退磁過程，在絕熱條件下，磁流體離開磁場，磁場強度下降，導致磁流體溫度下降；定壓吸熱過程，磁流體定壓放出冷量給載冷劑；絕熱加壓過程，通過給磁流體加壓，克服管道損失和磁場壓頭，提供正常循環所需的動力；定溫加磁過程，磁流體進入磁場，磁場強度增大，同時磁流體釋放熱量給冷卻水。這些熱力過程組成了一個完整的熱力循環。
本發明由四個關鍵設備以及附屬設備組成其中四個關鍵設備是線圈(或永磁體)、表面式加熱器、表面式冷卻器、泵；附屬設備是金屬管道。關鍵設備由金屬管道連接在一起，磁流體通過管道依次流過關鍵設備，從而形成一個有機的整體。其中線圈的作用是提供磁場。當磁流體流向線圈時，磁場增強；磁流體離開線圈時，磁場減弱。泵的作用是給磁流體加壓，提供正常循環所需的動力。
從泵出來的磁流體進入表面式冷卻器的管程，在表面式冷卻器中磁場強度由上到下增強，這時磁流體是一個加磁過程，溫度上升。同時冷卻水進入表面式冷卻器的殼程，與磁流體交換熱量。在冷卻水和磁場的共同作用下，磁流體的溫度基本保持不變。磁流體流過線圈形成的空間內部時，磁場強度是一個常數，因此磁流體溫度仍保持不變。當磁流體通過線圈下部與表面式加熱器上部之間的管道時，磁場強度由上到下減弱，磁流體是一個絕熱退磁過程，溫度下降。之后，磁流體進入表面式加熱器的管側，與殼側的載冷劑交換熱量，溫度升高。載冷劑根據實際應用場合可以采用鹽水等常規載冷劑。最后磁流體通過泵增加壓頭后，送入表面式冷卻器完成一個循環。載冷劑在表面式加熱器中獲得冷量，然后提供給用戶。
本發明具有結構簡單、磁流體換熱效率高的特點。而且磁流體原材料價格低廉，成本低，適合推廣。
圖中1是泵，2是表面式冷卻器，3是線圈，4是表面式加熱器，5是金屬管道。
如
圖1所示，本發明主要由泵1、表面式冷卻器2、線圈3、表面式加熱器4和金屬管道5組成。金屬管道5內的工作介質是水基磁流體，水基磁流體在金屬管道5內依次通過泵1、表面式冷卻器2、線圈3、表面式加熱器4，從而形成一個有機的循環。金屬管道5采用鋁管，表面式冷卻器2和表面式加熱器4內部的管程采用銅管。
泵1出口通過金屬管道5與表面式冷卻器2的管程進口相連。表面式冷卻器2的管程出口通過金屬管道5與表面式加熱器4的管程進口相連，在表面式冷卻器2的管程出口處安裝一個中空環形線圈3，金屬管道5穿過線圈3。線圈3的上部緊靠表面式冷卻器2，線圈3的下部與表面式加熱器4的上部相距0.5m。表面式加熱器4的管程出口通過金屬管道5與泵1的進口相連。
從泵1出來的磁流體進入表面式冷卻器2的管程，在表面式冷卻器2中磁場強度由上到下增強，這時磁流體是一個加磁過程，溫度上升。同時冷卻水進入表面式冷卻器2的殼程，與磁流體交換熱量。在冷卻水和磁場的共同作用下，磁流體的溫度基本保持不變。磁流體流過線圈3形成的環形空間時，磁場強度是一個常數，因此磁流體溫度仍保持不變。當磁流體通過線圈3下部與表面式加熱器4上部之間的金屬管道時，磁場強度由上到下減弱，磁流體是一個絕熱退磁過程，溫度下降。之后，磁流體進入表面式加熱器4的管側，與殼側的載冷劑交換熱量，溫度升高。最后磁流體通過泵1增加壓頭后，送入表面式冷卻器2完成一個循環。
權利要求
1.一種磁流體制冷循環裝置，主要包括泵(1)、表面式冷卻器(2)、線圈(3)、表面式加熱器(4)、金屬管道(5)，其特征在于磁流體制冷循環裝置的工作介質是水基磁流體，水基磁流體在金屬管道(5)內依次通過泵(1)、表面式冷卻器(2)、線圈(3)、表面式加熱器(4)，從而形成一個有機的循環，泵(1)出口通過金屬管道(5)與表面式冷卻器(2)的管程進口相連，表面式冷卻器(2)的管程出口通過金屬管道(5)與表面式加熱器(4)的管程進口相連，在表面式冷卻器(2)的管程出口處安裝一個中空環形線圈(3)，金屬管道(5)穿過線圈(3)，線圈(3)的上部緊靠表面式冷卻器(2)，線圈(3)的下部與表面式加熱器4的上部相距0.5m，表面式加熱器(4)的管程出口通過金屬管道(5)與泵(1)的進口相連。
2.由權利要求1所述的磁流體制冷循環裝置，其特征還在于水基磁流體是由納米直徑的Fe3O4、水和油酸組成。
3.由權利要求1所述的磁流體制冷循環裝置，其特征還在于金屬管道(5)采用鋁管，表面式冷卻器(2)和表面式加熱器(4)內部的管程采用銅管。
全文摘要
磁流體制冷循環裝置是以磁流體的磁熱效應原理為基礎，以水基磁流體作為工質，通過工質循環達到制冷目的的裝置。水基磁流體是由納米直徑的Fe
文檔編號F25B21/00GK1421661SQ0215772
公開日2003年6月4日 申請日期2002年12月25日 優先權日2002年12月25日
發明者顏志猛, 連之偉 申請人:上海交通大學