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    余熱制冷、磁制冷、吸收式制冷等各類制冷方式詳解
    來源:諾冰制冷   發布時間:2019-6-5
          做空調的,很多人只知道壓縮機制冷或者吸附式制冷,還有好多人不知道,其實還有很多其他制冷方式,比如太陽能制冷、熱聲制冷、余熱制冷等,今天就讓我們好好認識一下余熱制冷和磁制冷。
      余熱制冷
      一、什么是余熱制冷?
      余熱制冷是利用生產過程中的氣體或廢氣、廢液,以及某些動力機械排出的熱量作能源,驅動壓縮式或吸收式制冷機制冷的技術。
      二、余熱制冷原理是什么?
      它是一種吸收式制冷。這種熱能主要是低位熱能,是靠消耗熱能采作為補償的。它用溴化鋰作為工質的吸收式制冷。溴化鋰溶液只是吸收劑,其中水才是真正的制冷劑,利用水在高真空下低沸點汽化,吸收熱量達到制冷目的。
      三、余熱制冷分類
      余熱制冷方式較多,以汽車預熱制冷技術為例:有噴射式,吸收式,混合式等方式。
      1、吸收式制冷技術:
      余熱驅動吸收式制冷裝置以溴化鋰水溶液為工質,各換熱器獨立安裝于車廂底板下且位于同一平面內,利用特殊設計的連接管道連接形成密閉回路,合理利用車上的有限空間,解決現有汽車發動機余熱驅動吸收式制冷設備因體積和重量過于龐大而無法應用于車輛上的問題。
      2、噴射式制冷:
      由蒸汽噴射器、蒸發器和冷凝器(即凝汽器)等設備組成,依靠蒸汽噴射器的抽吸作用在蒸發器中保持一定的真空,使水在其中蒸發而制冷。
      四、余熱制冷發展和應用
      1、韓國忠北大學提出的高低溫雙熱電發生裝置的余熱回收系統,可提高燃油經濟性10% 以上。試驗證明在室溫30℃的環境下,4 cm×4 cm Bi2Te3 熱電模塊高溫端在100℃~ 200℃時,能產生6.7 V/3.39 A;1.44 ~ 5.68 W 的電能。在改善燃油經濟性和混合動力汽車的研究方面發揮了巨大的潛力。
      2)、Ford 汽車公司利用發動機廢氣余熱發電技術設計了暖通空調系統(HVAC)來改善輕型車的舒適性,提高了能源的利用效率。該系統的能源利用系數設定在制冷系統cop>1.3,熱泵系統cop>2.3,并且優化了熱點轉化材料的轉換優值ZT,提高了熱點轉換效率。
      五、余熱制冷應用前景和方向
      目前,吸收式/余熱制冷正在向著小型化、高效化的方向發展,各國對吸收式技術的開發研究主要集中在聯合循環、余熱利用、吸收式熱泵、吸收和發生過程的機理研究、換熱結構和換熱表面、界面活性劑及緩蝕劑、機組優化設計及經濟性分析、系統的特性仿真等方面。吸收式制冷已經成為制冷技術的主要發展方向之一,有著非常廣闊的前景。
      磁制冷
      一、什么是磁制冷?
      制冷就是利用磁熱效應,又稱磁卡效應的制冷。磁熱效應是指融制冷工質在等溫磁化時向外界放出熱量,而絕熱去磁時溫度降低,從外界吸收熱量。磁制冷技術中的制冷工質是固態的磁性材料。
      二、磁制冷基本優勢
      1、無環境污染。
      由于工質本身為固體材料以及可用水來作為傳熱介質,消除了因使用氟利昂、氨及碳氫化合物等制冷劑所帶來的破壞臭氧層、有毒、易泄漏、易燃、易爆等損害環境的缺陷;
      2、高效節能。
      磁制冷的效率可達到卡諾循環的30%~60%,而氣體壓縮制冷一般僅為5%~10%,節能優勢顯著;
      3、易于小型化。
      由于磁工質是固體,其熵密度遠遠大于氣體的熵密度,因而易于做到小型化;
      4、穩定可靠。
      由于無需壓縮機,運動部件少且轉速緩慢,大幅降低振動與噪聲,可靠性高,壽命長,便于維修。
      5、其應用范圍廣。
      從μK、m K 直到室溫以上均適用;在低溫(制取液氮、液氦、液氫)領域和高溫(特別是近室溫)領域都有廣泛應用前景;
      三、磁制冷研究現狀
      2001年美國宇航公司(AstronauticsCooperation of America)聯合Ames實驗室開發成功了采用永磁體提供磁場的回轉式磁制冷機,成為第一臺室溫磁制冷的制冷機。當前,低溫區(20 K 以下)磁制冷的研究已比較成熟并實用化。高溫區磁制冷還處于試驗研究開發階段,目前 80 K 至室溫的磁制冷技術是研究的熱點。
      研究出低成本且具有巨磁卡效應的材料以及利用NdFeB 等永磁體產生外場(不用結構復雜而昂貴的超導磁體)是室溫磁制冷關鍵。
      四、磁制冷面臨的主要困難
      1、每次磁制冷循環所產生的溫差還不夠大,只有1~3 K,磁性材料磁熵太小;
      2、熱交換速度不夠快,使制冷周期延長,整個循環效率下降;
      3、室溫條件下,不利用超導技術,仍利用電磁鐵或稀土永磁材料產生磁場,則兩磁極面總存在空氣隙,進入磁場的磁制冷材料有限,這要求有絕熱效果好的隔熱層。
      五、磁制冷應用前景
      磁制冷技術具有節能環保的特點,非常具有開發潛力,因此應用前景廣闊,可用于家用、商業、工業生產、汽車空調、超級市場、醫療衛生事業及其他用途的制冷。
      磁制冷技術要真正得以廣泛應用,還需要在高性能磁性材料的開發、磁體和磁場結構的設計、蓄冷及換熱技術的改進、磁制冷裝置的設計等方面取得新的突破。
      在極低溫和液化氦等小型裝置中,其高效、無污染、無噪聲等眾多特點使其在未來的太空開發和民用需要方面讓人充滿期待;在要求制冷源設備重量輕、振動和噪音小、操作方便、可靠性高、工作周期長、工作溫度和冷量范圍廣的國防領域也有很好前景。
     
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