磁工质种类影响磁制冷系统运行特性的实验研究

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1、类号：学校代码：１００６９：１２１１７３密级：学号０５０ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＣＯＭＭＥＲＣＥ硕士学位论文磁工质种类影响磁制冷系统运行特性的实验研究ＥｘｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｏｆｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＤｉｆｆｅｒｅｎｔＭａｎｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓｏｎｐｙｇｔｈｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＭａｎｅｔｉｃＲｅｆｒｉｅｒａｔｉｏｎＳｓｔｅｍｇｇｙ研究生：王琪专业名称：制冷及低温工程指导教师：刘斌教授＇｜ｕ提交

2、日期：２０１８年５月：天津商业大学独创性声明及使用授权声明一、学位论文独创性声明本人所撰写的学位论文是在指导教师的指导下独立完成的研究成果。除己明确标注或得到许可外，所撰写的学位论文中不包含他人已申请学位或其他用途所使用过的成果，，不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研宂成果本人的指导教师对此进行了审定。对本文的研究做出重要贡献的个人或集体，本人己在文中做出明确的说明并表示谢意。如有不实，本人承担相应责任。二、学位论文及研宄成果使用授权声明本人同意授权天津商业大学以非赢利方式保存、使用本人的学位论文

3、的电子版及纸质版。授权天津商业大学将本论文的全部内容或部分内容提供给有关方面编入数据库进行检索、出版及提供信息服务。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。本人在校期间取得的研宄数据、相关成果等知识产权归天津商业大学所有。：涉及保密的学位论文在解密后适用本授权注。学位论文作者签字：指导教师签字：■曰期：／月Ｊ日分类号：学校代码：10069密级：研究生学号：120150173磁工质种类影响磁制冷系统运行特性的实验研究ExperimentalStudyoftheInfluenceofDiffer

4、entMagneticMaterialsonthePerformanceCharacteristicsofMagneticRefrigerationSystem研究生姓名：王琪专业名称：制冷及低温工程指导教师姓名：刘斌教授论文提交日期：2018年5月学位授予单位：天津商业大学摘要基于往复式室温磁制冷系统，采用布雷顿磁制冷循环，对活性蓄冷器中磁工质和载冷剂水之间的对流换热过程进行了模拟计算和实验分析。模拟研究主要通过建立蓄冷器二维截面模型，研究活性蓄冷器内磁工质间隙中流体流动的速度场和蓄冷器入口流速大小对流换热效果的影响；实验研究主要针对活性

5、蓄冷器中填充不同粒径磁工质Gd与不同种类磁工质Gd和LaFeCoSi化合物条件下，对蓄冷器的冷端和冷热端温差进行实时测量，并对比不同孔隙率条件下，活性蓄冷器制冷系数的变化；结合通过磁热效应直接测量所得到的Gd和LaFeCoSi绝热温变和实验结果，分析比较Gd和LaFeCoSi两种磁工质制冷效果的优劣。研究所得主要结论如下：1.通过选取不同入口速度0.06m/s、0.08m/s、0.1m/s、0.12m/s，对填充半径1.5mmGd颗粒的平行和交叉两种分布的蓄冷器二维截面模型的流动过程进行模拟，结果表明：交叉分布可以实现颗粒表面与水的充分接触

6、，有利于换热，且其最佳的入口流速在0.1m/s附近。当流体横掠叉排颗粒发生绕流时，流体在入口处的温度分布均匀，贴近颗粒处的流体的温度上升，并且颗粒背流面的液体的温度比较高，这是由于颗粒背流处发生涡流过程，通过扰动增强了流体与固体间的传热，且换热系数Nu数沿颗粒轴向呈现先增大后减小趋势。2.通过半径0.8mm和0.3mmGd不同冷热流时间的实验，在不同的加磁（或退磁）速率0.1m/s、0.13m/s、0.16m/s情况下，测量了活性蓄冷器的冷端温度随时间的变化。结果表明：当流动水质量与驻留水质量比值V*不同时，不同加磁（或退磁）速率所对应的活

7、性蓄冷器的冷端温度变化趋势均保持一致。对半径0.8mm的Gd磁工质而言，当V*取0.8或0.9时，且V*趋近于1，加磁（或退磁）速率为0.16m/s时，所对应活性蓄冷器内磁工质Gd与换热流体水的换热效果最佳，所对应的活性蓄冷器冷端温度最低，最低为9.5℃；而对于半径为0.3mm的Gd磁工质，当V*取9.7时，且V*趋近于10，加磁（或退磁）速率为0.16m/s时，所对应活性蓄冷器冷端温度最低，最低为5.2℃。不同半径磁工质对应的最佳制冷系数COP相近，但两者的降温速率存在明显差异，0.3mmGd所对应的降温速率较0.8mmGd的要大。3.通

8、过磁工质LaFeCoSi化合物的实验研究，每种加磁（或退磁）速率所对应的制冷温跨均随对流时间在3.0~4.0℃之间波动变化，并且随着加磁（或退磁）速率的增加，制冷温跨呈上升趋势，