Магнитный рефрижератор

(191 . (1 И 51)5 Р 25 В 2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОБ У ЕТЕЛЬС 23-0 Бюл, 48 лин, В.А. Ш А,В. Кортик ко и Л.Н, Е 88.8) е свидетель . Р 25 В 21 апошнов,фи мова ОПИСАНИК АВТОРСКОМ(54) МАГНИТНЫЙ Р (57) Изобретение относитс генной техники и может б для производства холода генных температур. Цель и вышение холодопроизводи Для этого рефрижератор тво СССР 00, 1987.ЕФРИЖЕРАТОР я к области криоыть использовано в области криозобретения - потельности и КПД.снабжен герме-,тичной перегородкой 5, разделяющей ванны 3, 4 со средой-теплоприемннком и средойтеплоотдатчиком, и верхний торец рабочего тела 2 установлен в тепловом контакте с нижней поверхностью этой перегородки, верхняя поверхность которой, обращенная в ванну 3, снабжена оребрением. На нижней поверхности перегородки 5 м,б. выполнено многослойное тонкое покрытие нз различных материалов, а на верхнем торце рабочего тела 2 м,б. выполнен по крайней мере один выступ или установлен стержень из тепло- проводного материала. В перегородке 5 также м.б. выполнено сквозное отверстие, в котором стержень установлен герметично, и его поверхности, обращенные в ванну 3, снабжены оребрением. 8 з.п. ф-лы, Ф ил.Изобретение относится к криогенной тех;нике и может быть использовано для производства холода в области криогенных температур.Цель изобретения - повышение холодопроизводительности и КПД,На фиг. 1 схематично представлен магнитный рефрижератор; на фиг. 2 - то же,с выступом на поверхности рабочего тела;обращенной к перегородке; на фиг. 3 - то же,со стержнем из теплопроводного материалаи тепловой изоляцией; на фиг. 4 - то же,с перегородкой из малотеплопроводного материала, имеющей сквозное отверстие с гер, метично установленным в нем стержнем.Магнитный рефрижератор содержит неподвижный соленоид 1 - источник пульсирующего магнитного поля, рабочее тело 2,размещенное внутри соленоида 1, ванну 3 сосредой-теплоприемником, ванну 4 со средойтеплоотдатчиком, герметичную перегородку5, на верхней поверхности которой, обращенной в ванну 3 со средой-теплоприемником, выполнено оребрение, а к нижнейповерхности присоединено рабочее тело 2,На нижней поверхрности перегородки 5, сопряженной с рабочим телом 2, может бытьвыполнено многослойное тонкое покрытие изразличных материалов, а. на верхнем торцерабочего тела 2 может быть выполнен покрайней мере один выступ 6.На стороне рабочего тела 2, обращенной к перегородке 5, может быть установлен по крайней мере один стержень 7 из теплопроводного материала с отношением коэффициентов теплопроводности при температуре среды-теплоприемника и при температуре среды-теплоотдатчика более пяти.При наличии стержней 7 или выступов6 на верхнем торце рабочего тела 2 перегородка 5 может быть выполнена из того жематериала, что и рабочее тело 2, из того жематериала, что и стержни 7, из материала свысокой теплопроводностью, например из меди, алюминия и т.д.На свободных поверхностях перегородки 5 и стержней 7, обращенных в ванну 4со средой-теплоотдатчиком, может быть выполнена тепловая изоляция 8 (например, ввиде сплошного покрытия из малотеплопроводного материала),Перегородка 5 может быть выполненаиз малотеплопроводного материала, например из фторопласта, стеклопластика и т.д.и в ней в этом случае выполнено сквозноеотверстие, в котором герметично установлен стержень 7, на боковой и торцовой новерхностях которого, обращенных в ванну 3со средой-теплоприемником, выполнено оребрение 9,Устройство работает следующим образом.Если рабочее тело 2 рефрижератора -паромагнитик, то при его намагничивании температура его увеличивается по адиабате до значения, равного температуре средытеплоприемника, при дальнейшем намагничивании температура рабочего тела превышает температуру среды-теплоприемника и происходит теплопередача от рабочего тела 2 через перегородку 5 к среде-теплоприемнику 3. По окончании намагничивания рабочего тела 2 температура его снижается до температуры среды-теплоприем ника 3. "О Затем следует адиабатическое подмагничивание рабочего тела 2, в процессе которого температура снижается до величины, соответствующей началу конденсации паров среды-теплоотдатчика на поверхности ра бочего тела. По окончании процесса конденсации снова производят намагничивание, и весь процесс циклически повторяется.Таким образом холодопроизводительность реализуется в процессе конденсации паров среды-теплоотдатчика на поверхносты рабо О чего тела 2.Весь тепловой поток от рабочего тела 2к среде-теплоприемнику и обратно проходит через тепловой диод, имеющий минимальное тепловое сопротивление в период тепло отдачи от рабочего тела 2 к перегородке 5,когда температура рабочего тела приближается к температуре среды-теплоприемника, а имеющий максимальное тепловое сопротивление в- в период размагничивания, когда температура рабочего тела мень- ЗО ше температуры среды-теплоприемника иприближается к температуре среды-теплоотдатчика.Тепловой диод может быть выполнен ввиде: многослойного тонкого сплошного покрытия из различных материалов на по верхности перегородки 5, сопрягаемой с рабочим телом 2, когда тепловое сопротивление этого покрытия определяется не только теплопроводностью материала каждого слоя покрытия, пропорциональной температуре, но главным образом контактным сопротивлением между слоями, которое в большей степени зависит от температуры контактное тепловое сопротивление примерно пропорционально третьей степени величины температуры); выступа 6 на сопрягаемой с 46 перегородкой 5 поверхности рабочего тела2,. у материала которого теплопроводность при температуре среды-теплоприемника в несколько раз больше теплопроводности при температуре среды-теплоотдатчика, когда уменьшение поперечного сечения рабо О чего тела 2 в той малой его части, котораяиспользуется в основном для транспорта тепла от него к перегородке 5, в большей степени влияет на увеличение холодопроизводительности и КПД за счет снижения паразитного теплопритока от среды-теплопри емника к рабочему телу 2, чем на ухудшение этих параметров за счет увеличения теплового сопротивления при теплоотдачеот рабочего тела к среде-теплоприемнику; стержня 7 между рабочим телом 2 и перегородкой 5, выполненного нз того же материала, что и рабочее тело 2, если этот материал обладает свойствами диода, или из материала с сильной зависимостью теплопроводности от температуры, например из монокристаллов германия или кремния, у которого теплопроводность, например, при температуре 4,5 К (50 Вт/м.к.) в 50 раз больше, чем при температуре 1,8 К; перегородки из материала с описанными диод- ными свойствами.Формула изобретения1. Магнитный рефрижератор, содержащий ванну со средой-теплоотдатчиком, в которой установлено рабочее тело, размещенное в периодически изменяющемся магнитном поле и обладающее магнитокалорическим эффектом, и ванну со средой-теплоприемником, к которой обращен верхний торец рабочего тела, отличающийся тем, что, с целью повышения холодопроизводительности и КПД, он дополнительно содержит герметичную перегородку, разделяющую ванны со средой-теплоотдатчиком и средой-теплоприемником, и верхний торец рабочего тела установлен в тепловом контакте с нижней поверхностью этой перегородки, верхняя поверхность которой, обращенная в ванну со средой-теплоотдатчиком, снабжена оребрением.2. Рефрижератор по п. 1, отличающийся тем, что верхний торец рабочего тела снабжен по крайней мере одним выступом, который контактирует с нижней поверхностью перегородки. 17270б3 Рефрижератор го п 1 отличающийся тем, что между верхним торцом рабочего тела и нижней поверхностью перегородки установлен по крайней мере один стержень 5 из теплопроводного материала, отношениекоэффи циентов теплоп роизводности которого при температуре среды-теплоприемника и при температуре среды-теплоотдатчика более пяти.4. Рефрижератор по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что сопрягаемые поверхности перегородки, стержня и верхнего торца рабочего тела снабжены многослойным покрытием, слои которого выполнены из различных материалов.155. Рефрижератор по п. 1, отличающийсятем, что перегородки выполнены из того жематериала, что и рабочее тело.6. Рефрижератор по пп.и 3, отличающийся тем, что перегородки выполнены из 20 того же материала, что и стержень.7. Рефрижератор по п. 1, отличающийсятем, что перегородка выполнена из высокотеплопроводного материала.8. Рефрижератор по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что свободные поверхности перегородки и стержня, обращенные в ванну со средой-теплоотдачиком, снабжены тепловой изоляцией.9. Рефрижератор по и. 1, отличающийся тем, что перегородка выполнена из малотеплопроводного материала и снабжена сквозным отверстием с герметично установленным в нем стержнем, на боковой и торцовой поверхностях которого, обращенных в ванну со средой-теплоприемником, выполнены оребрения.Добротво к К ретеииям аушская атент, г Редактор Н. ГораЗаказ 4111ИИП И 1 осулврс11 кнгвволетвгнно. СоставительТехред А. КавТираж 455венного комитета по изо035, Москва. Ж - -35,здательскнй комбинатцеворректор А, Осауленкоодписноеоткрытиям при ГКНТ СССРаб., д, 4/5жгород, ул. Гагарина, 101