Регистрация / Вход
Прислать материал

Высокоэффективные магнитные тепловые насосы

Сведения об участнике
ФИО
Востров Никита Владимирович
Вуз
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Альтернативная и возобновляемая энергетика
Тема
Высокоэффективные магнитные тепловые насосы
Резюме
Данный проект направлен на разработку и создание новых энергоэффективных магнитных тепловых насосов (холодильников). Заинтересованность в магнитных холодильниках, связанна с их энергетически и экономически выгодным потенциалом, высокой эффективностью и надежностью. Магнитные холодильники, работающие при комнатной температуре, предпочтительнее с экологической точки зрения, так как они не используют летучие жидкие хладагенты, которые имеют негативное влияние на атмосферу Земли. На сегодняшний день реализации проекта разработана принципиально новая конструкция компактного магнитного теплового насоса, работающего по каскадному циклу охлаждения.
Ключевые слова
магнетизм, магнитное охлаждение, энергоэффективность, экологическая безопасность
Цели и задачи
Развитие технологии магнитного охлаждения и создание на ее основе новых твердотельных магнитных холодильников, работающих по каскадному циклу охлаждения, для дальнейшего внедрения их в производство.
В ходе выполнения проекта планируется решение следующих задач:
1. Поиск и разработка магнитного материала (рабочего тела магнитного холодильника) обладающего гигантскими значениями магнитокалорического эффекта при комнатной температуре и приемлемой стоимостью.
2. Разработка и создание магнитных систем из постоянных магнитов для высокоэффективных и компактных магнитных холодильников
3. Разработка эффективного рабочего цикла, а также рабочей конструкции магнитного теплового насоса.
4. Создание прототипа компактного магнитного холодильника.
Введение

Дефицит энергоносителей (органического топлива) будет постоянно нарастать и к середине XXI века может стать критическим, если не будут найдены принципиально новые способы получения энергии. Вследствие этого будут исключены компромиссы в отношении использования энергетически неэффективных систем (способов) охлаждения.  

Для хранения продуктов и кондиционирования помещений  современное общество использует холодильники, работающие в основном по газокомпрессорному циклу охлаждения. Замена газокопрессионного цикла твердотельным магнитотепловым циклом позволит серьезно сократить потребление энергии в этом секторе экономики (оценочная эффективность превышает традиционные технологии охлаждения на 30-40%).

Методы и материалы

При конструировании прототипа магнитного теплового насоса использовались следующие технологические методы и материалы:

1- при синтезировании материала сплава для рабочего тела прототипа использовалась высокочастотная индукционная плавка. При этом использовались металлы высокой частоты 99.99%. 

2- при изготовлении магнитной системы использовались магниты, произведенные на кафедре физики конденсированного состояния. Ярмо магнитной системы было изготовлены из магнитомягкой марки стали методом лазерной резки.

3- детали корпуса прототипа изготавливались методом 3D печати.

Описание и обсуждение результатов

На сегодняшний день реализации проекта разработана принципиально новая конструкция компактного магнитного теплового насоса, работающего по каскадному циклу охлаждения. Отличительной особенностью созданного устройства является уникальная конструкция главного рабочего механизма, при которой рабочие тела осуществляют теплообмен и одновременно выполняют роль насоса, тем самым создавая поток теплопередающей жидкости. Данное техническое решение исключает из схемы нагнетательные насосы, которые являются дополнительной тепловой нагрузкой для холодильника. Помимо этого в качестве источника магнитного поля для прототипа разработана и создана система из постоянных магнитов, благодаря конструктивным особенностям которой возможно намагничивание и размагничивание рабочего тела без перемещения магнитной системы.

Используемые источники
1. Pecharsky V.K., Gschneidner Jr. K.A., 2006. Advanced magnetocaloric materials: what does the future hold? // International Journal of Refrigeration 29 (8), 1239–1249.
2. Barclay J.A., 1988. Magnetic refrigeration: a review of a developing technology. // Advances in Cryogenic Engineering 33, 719–731.
3. Yu B., Gao Q., Zhang B., Meng X., Chen Z., 2003. Review on research of room temperature magnetic refrigeration. // International Journal of Refrigeration 26 (6), 622–636.
4. Pecharsky V.K., Gschneidner Jr. K.A., 2008. Private communication.
5. Tishin A.M., Spichkin Y.I. The magnetocaloric effect and its applications // Philadelphia: Institute of Physics Publishing, Bristol. 2003. 475 P.
6. Brown G.V. Magnetic heat pumping near room temperature // J. Appl. Phys. 1976. V.47. N.8. P.3673–3680.
Information about the project
Surname Name
Vostrov Nikita
Project title
High efficiency magnetic heat pump
Summary of the project
This project devoted to development and creation of new energy-efficient magnetic heat pumps (coolers). Interest in magnetic refrigerators connected with their energy and cost-effective potential, high efficiency and reliability. Magnetic refrigerators operating at room temperature is preferable from an environmental standpoint because they do not use volatile liquid refrigerants which have a negative impact on the Earth's atmosphere. On today there is a new compact design of the magnetic heat pump operating according to a cascade refrigeration cycle.
Keywords
magnetism, magnetic cooling technology, heat pump, ecological