室温脉冲磁制冷回热器性能分析及循环优化

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanyiblue
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
室温磁制冷作为一种绿色高效的制冷技术,被认为是应对制冷剂替代的重要技术路线。然而,受永磁体磁场强度限制,目前室温磁制冷机仍存在制冷量和温跨不足、效率低等问题。采用脉冲磁体替代永磁体是解决上述问题的潜在有效方案之一,但目前缺乏室温脉冲磁制冷性能的相关研究,因此本文开展了脉冲磁场下室温磁制冷机核心部件回热器的性能分析及循环优化以提升室温磁制冷机的性能。本文建立了磁材料磁热效应计算模型及回热器数值模型,并对模型进行了实验验证。分析了脉冲磁场下回热器的热力循环过程,对比了脉冲和永磁场下回热器的性能,探究了脉冲磁场特征参数对回热器性能的影响规律。最后,为进一步改善回热器的性能,对其热力循环进行优化,提出了三种不同磁化或退磁过程组合的新型循环,并分析了运行工况和不可逆因素对新循环性能的影响。回热器性能分析表明,磁场强度为1 T,温跨为30 K时,脉冲磁场下回热器的最大制冷量是永磁场下的2.7倍。矩形脉冲磁场下回热器的性能优于梯形和三角形磁场,且存在最佳磁场频率和临界磁场强度使回热器的性能最好。回热器热力循环优化研究表明,两级磁化两级退磁循环的性能优于其他循环,其最大热力完善度为0.635,比单级循环高27.55%。存在最佳磁场比(即一级磁化和两级磁化末态磁场的比值)使该循环性能最好,且与工作温度有关。另外,绝热不可逆性对该循环的影响比对单级循环更显著,故当绝热不可逆因子小于0.65时,磁场比须大于0.15以保证其性能优于单级循环。
其他文献
后向离心风机因具有高效和大流量的特点,广泛地应用于家用电器领域的通风、冷却,改善和抑制叶道中的流动分离和复杂漩涡是提高风机气动性能的关键。本文针对一款吊顶式无蜗壳式后向离心风机,完成以下工作:(1)建立并验证了后向离心风机数值计算方法,基于此对风机内部流动特性展开诊断分析。模拟结果表明叶片吸力面分离涡、尾流涡和角区涡是主要涡区,依次截取叶轮不同截面,从流线特征、压力梯度和速度分布等方面分析涡流的成
学位
低温液滴撞击加热壁面的行为存在于液体火箭燃烧室、低温喷雾冷却等过程中,壁面与液滴之间存在极大温差时,液滴易在壁面发生膜态沸腾,形成一个阻碍换热的薄气膜。液滴与热表面的相互作用包含高度复杂的输运机制和界面变化,发生在极短的时间和毫米尺度,表面温度和We数是影响冲击行为和传热的主要因素。对介观尺度下液滴撞击加热壁面过程的流动特性和换热规律进行分析有助于更深刻理解喷雾冷却的机理。因此,本文建立直接数值模
学位
由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒引起的大流行性冠状病毒传染病在全球蔓延并传播开来,严重影响着人们的身心健康、日常生活。现如今全球在疫情局势依然紧张的情况下,为了有效进行疫情防控、保护人们的生命健康,如何有效的防护或者对新冠病毒进行消毒就显得尤为重要。结合半导体热电片自身的特征及空气杀菌净化的方式,提出了热电加热与冷却相结合的一体式空气消毒系统,将热电应用于消毒卫生领域。对该系统进行数值计算和分析,
学位
CO2作为环保高效、成本低廉的自然工质应用于制冷空调行业,有利于减少碳排放和减缓温室效应。而喷射器可以回收CO2跨临界循环中的膨胀功,减少节流损失。本文将压缩/喷射循环与舒适性空调温湿度独立控制技术相结合,建立CO2压缩/喷射双温蒸发空调系统,主要研究内容和结论如下:(1)提出带分离器的压缩/喷射双温蒸发空调系统(DECECS)和部分节流的压缩/喷射双温蒸发空调系统(DECECT),建立热力学模型
学位
近年来,单晶硒化亚锡拥有极高的热电转换效率,二维材料黑磷烯具有优异的电学性质,吸引了广泛关注。本文基于密度泛函理论,通过求解玻尔兹曼方程,研究了高温相硒化亚锡(β-SnSe)电和热输运性质,以及磷烯电输运性质。研究内容如下:研究了β-SnSe在电声耦合作用下的电输运性质。使用有限温度方法,去除基于传统第一性原理方法计算β-SnSe时产生的声子虚频,得到准确的电声耦合矩阵元和散射率。结果表明,谷间散
学位
在“双碳”背景下,寻找新型的环保制冷剂已变得越来越重要。氢氟烯烃类工质(HFOs)作为新型的第四代制冷剂,其消耗臭氧潜能值为0,全球变暖潜值极低,但是纯HFOs类工质的汽化潜热值低,换热性能不突出,且部分工质具有弱可燃性。而碳氢制冷剂(HCs)的潜热高,但具有可燃性,大部分氢氟烃(HFCs)安全性好,但是GWP值相对比较高。混合制冷剂相较于纯制冷剂可以取长补短,在安全性、环保性和热物性上具有更突出
学位
空调系统故障检测与诊断有利于降低能耗与碳排放,是实现碳达峰、碳中和目标的重要一环。基于数据驱动的故障检测与诊断方法已经在空调系统中得到了有效验证并取得了诸多成果,但仍旧存在部分研究难点与问题,例如在数据不均衡场景下,模型性能严重衰减。本文针对这一问题,提出了一种基于深度Q网络(Deep QNetworks,DQN)的多联机系统故障检测与诊断方法,并在一台典型的多联机空调系统上进行了四类常见故障实验
学位
建筑空调系统总是遭受各种故障和退化,导致室内环境舒适度降低、空气质量变差,以及严重的能源浪费。如何利用系统中大量的监测数据自动对故障进行检测和诊断,对于减少设备停机时间、降低能源损失和服务成本起着至关重要的作用。本文探索、构建了一种基于数据挖掘方法的多联机系统故障检测与诊断策略,该策略具有可自适应不同建筑空调系统的潜力。针对系统运行中的波动,数据预处理模块采用Savitzky-Golay算法进行平
学位
燃气轮机因其诸多优点在电力、航空、船舶等国民经济和国防领域发挥着重要作用。随着电网特性日趋复杂,以及燃气轮机转子结构的特殊性,其轴系的扭振安全性问题受到越来越多的关注。本文以三种不同用途、不同功率等级的燃气轮发电机组轴系为研究对象,对机组轴系扭振安全性问题进行分析,利用有限元方法分析比较了不同轴系扭振特性的差异,对特定工况下轴系的疲劳寿命损伤进行了评估,并对某船用燃气轮发电机组轴系扭振测试方法进行
学位
固体氧化物燃料电池(SOFC,Solid Oxide Fuel Cells)是以高效、清洁和安静的方式将气化材料的化学能直接转换为热能和电能的新型发电装置,具有能量转化效率高、零污染、全固态结构、燃料适用范围广等优点。本文采用数值模拟的方法对阳极/阴极扩散层和催化层的结构与孔隙率进行了设计和优化,以提高电池的极限电流密度和输出功率,改善气体浓度分布以及流场内的传质协同性。首先,研究了相同总扩散层厚
学位