海尔磁制冷技术是什么

㈠ 磁制冷的概念定义

磁制冷就是利用磁热效应，又称磁卡效应 (MagnetoCaloric Effect) 的制冷.磁热效应是指融制冷工质在等温磁化时向外界放出热量，而绝热去磁时温度降低，从外界吸收热量的现象.磁制冷技术中的制冷工质是固态的磁性材料.我们知道，物质由原子构成，原子由电子和原子核构成，电子有自旋磁矩还有轨道磁矩，这使得有些物质的原子或离子带有磁矩. JI顶磁性材料的离子或原子磁矩在无外磁场时是杂乱无章的，加外磁场后，原子的磁矩沿外磁场取向排列，使磁矩有序化，从而减少材料的磁惰，因而会向外放出热量;而一旦去掉外磁场，材料系统的磁有序减小，磁恼增大，因而会从外界吸收热量.磁'脑是温度和磁场的函数，如果把这样两个绝热去磁引起的吸热过程和绝热磁化引起的放热过程用一个循环连接起来，通过外加磁场，有意识地控制磁惰，就可使得磁性材料不断地从一端吸热而在另一端放热，从而达到制冷的目的。
(1)
不同的磁介质产生的附加磁场情况不同，附加磁场与原磁场方向相同的磁介质为顺磁体（如铁、锰）；附加磁场与原磁场方向相反的磁介质为抗磁体（如铋、氢等）。磁感应强度单位是特斯拉（Tesla），用符号T表示，量纲为N/Am。
依热力学方法讨论磁制冷。设物体的磁矩为 物体在磁场H中磁矩增加 时，磁场对物体作功为 。该过程中物体吸热 ，内能增加 。则由热力学第一定律有
(2)
式中 ----- 真空磁导率，；
―― ----- 磁场强度，A/m；
―― ----- 磁矩，。
将式(2)与熟知的气体热力学第一定律表达式 相类比。磁系统中的相当于气体系统中的压力 ； 则相当于体积 。并类似地引出磁熵 的概念。用 图可以描述磁性物体的磁热状态，反映出物体温度T、磁熵与磁场B（常用磁感应强度代替磁场度H）三者之者的关系。
低温磁制冷
在16K以下的极低温区，由于固体的晶格振动和传导电子的热运动可以忽略，故磁离子系统的磁熵变近似等于整个固体的总熵变这种情况下，磁制冷采用卡诺循环，磁材料用稀土顺磁盐。
磁制冷卡诺循环如图1所示。它由四个过程组成：
1－2 为等温磁化（排放热量）；
2－3 为绝热退磁（温度降低）；
3－4 为等温退磁（吸收热量制冷）；
4－1 为绝热磁化（温度升高）。

已开发出的磁材料有：钆镓石榴（Gd3Ga5O12）、镝铝石榴石（Dy3Al5O12）、钆镓铝石榴石（Gd3（Ga1-xAl2）5O12,x=(0.1~0.4)。其制冷温度范围：(4.2~20)K。
正在开发的磁材料有：Ral2和RNi2(R代表Gd,Dy,Ho,Er等重稀土)。其制冷温度范围：（15~77）K。
磁制冷装置 首先需要有超导强磁体，用于产生强度达(4~7)T的磁场。用旋转法实现循环：将钆镓石榴石（磁介质）做成小球状，充填入一个空心圆环中。使圆环绕中心轴旋转，转到冰箱外的半环受磁场作用，磁化放热；转到冰箱内的半环退磁，吸热制冷。日本川崎公司研究的这类转动式磁制冷机需要的最大磁场强度为4.5T；旋转速度为0.72r/min；制冷温度达(4.2~11.5)K；制冷量为0.12w。
高温磁制冷
温度20K以上，特别是近室温附近，磁性离子系统热运动大大加强，顺磁盐中磁有序态难以形成，它在受外磁场作用前后造成的磁系统熵变大大减小，磁热效应也大大减弱。所以，进入高温区制冷，低温磁制冷所采用的材料和循环都不适用。
图2 高温磁制冷循环的 图
图2示出金属钆（Gd）在(200~300)K条件下的 图。如图若按卡诺循环制冷（图中 ），则温降很小。故这时应采用艾里克森循环（Ericsson），如图中12341所示。它由四个过程组成：1－2为等温磁化；2－3为等磁场过程（温度降低）；3－4为等温退磁（吸热制冷）；4－1为等磁场过程（温度上升）。

布朗用7T的磁场和金属钆，按上述循环成功地从室温制取到－30℃的低温。布朗的实验装置如图3所示。将金属钆板（磁材料）浸在蓄冷筒的蓄冷液体（水+乙二醇溶液）中。利用磁场变化配合蓄冷筒上下运动实现循环。图3中示出了一个周期的变化过程。经过多次反复，筒体上部达到323K；下部达到243K。
目前，力图使高温磁制冷实用公的研究包括以下主要方面：①寻找合适的磁材料（工质）。它应具有的特点是：离子磁矩大、居里点接近室温、以较小磁场（例如1T）作用与除去作用时能够引起足够大的磁熵变（即磁热效应显著）。现已研制出一系列稀土化合物作磁制冷材料，如R-Al,R-Ni,R-Si等系列的物质（其中R代表稀元素），还有复合型磁制冷物质（由居里点不同的几种材料组成）。②外磁场。需采用高磁通密度的永磁体。③研究最合适的磁循环并解决实现循环所涉及到的热交换问题。

㈡ 电冰箱的制冷原理

冰箱的种类及对应冰箱制冷原理：

1、压缩式电冰箱:该种电冰箱由电动机提供机械能，通过压缩机对制冷系统作功。制冷系统利用低沸点的制冷剂，蒸发汽化时吸收热量的原理制成的。其优点是寿命长，使用方便，世界上91~95%的电冰箱属于这一类。常用的电冰箱利用了一种叫做R600冰箱a的制冷剂作为热的"搬运工"，把冰箱里的"热""搬运"到冰箱的外面。

2、吸收式电冰箱:该种电冰箱可以利用热源(如煤气、煤油、电等)作为动力。利用氨-水-氢混合溶液在连续吸收-扩散过程中达到制冷的目的。其缺点是效率低，降温慢，现已逐渐被淘汰。

3、半导体电冰箱:它是利用对PN型半导体，通以直流电，在结点上产生珀尔帖效应的原理来实现制冷的电冰箱。

4、化学冰箱:它是利用某些化学物质溶解于水时强烈吸热而获得制冷效果的冰箱。

5、电磁振动式冰箱:它是用电磁振动机作本动力来驱动压缩机的冰箱。其原理、结构与压缩式电冰箱基本相同。

6、太阳能电冰箱:它是利用太阳能作为制冷能源的电冰箱。

7、绝热去磁制冷电冰箱。

8、辐射制冷电冰箱。

9、固体制冷电冰箱。

冰箱制冷原理详解 ：

1、压缩机压缩制冷剂气体。这将升高制冷剂的压力和温度（橙色），而冰箱外部的热交换线圈帮助制冷剂散发加压产生的热量。

2、当制冷剂冷却时，制冷剂液化成液体形式（紫色），并流经安全阀。

3、当制冷剂流经安全阀时，液态制冷剂从高压区流向低压区，因此它会膨胀并蒸发（浅蓝色）

4、在蒸发过程中，它会吸收热量，发挥制冷效果。

5、冰箱内的线圈帮助制冷剂吸收热量，使冰箱内部保持低温。然后，重复该循环。

㈢ 常见的制冷方式

一、蒸气压缩式制冷循环
利用工质相变产生的潜热，通过压缩、冷凝、节流、蒸发4个过程的封闭循环实现制冷，是现在应用最广泛的一种制冷循环。
压缩机：将蒸发器中的制冷剂蒸汽吸收，并将其压缩至冷凝压力，然后排至冷凝器；
冷凝器：将来自压缩机的高压制冷剂蒸汽冷凝成液体，在冷凝过程中，将制冷剂蒸气放出的热量被冷却水或空气带走；
节流阀：制冷剂液体通过节流阀时，压力由冷凝压力降低至蒸发压力，部分液体闪发为蒸气；
蒸发器：节流后的制冷剂液体在蒸发器内蒸发成气体，同时吸收被冷却物体的热量，被冷却物体可以是液体载冷剂或空气。
1、螺杆压缩式制冷机
优点：体积小、重量轻；经构简单，易损件少，可靠性高；机器力矩变化小、振动少、运行平稳；能承受一定的液击；能量可以无级调节；压缩效率高，转子喷油后排气温度低，气密性好；
缺点：转子部件表面呈曲面形状，加工精度要求高；需庞大的油分离器来分离喷入机内的油，辅助设备复杂。
2、离心压缩式制冷机
优点：性能系数高、制冷量大；单位功率的机组重量轻、体积小；易于实现多级压缩和节流；自动化程度高；可通过进口导叶或变频，自动对制冷量进行无级调节，调节范围宽；制冷机中混入制冷剂的润滑油量少，对换热器传热效果影响小。
缺点：转速高，，必须适用于大流量场合，不适用于制冷量小的场合；离心压缩式制冷机固有的低负荷时的喘振现象得不到有效解决。
3、活塞压缩式制冷机
优点：出现最早的一种机型；热效率高、高速；多缸、能量可调；适用多种制冷剂、制造容易，价格较低、易于操作管理
缺点：结构较复杂，易损件多，检修周期短；往复运动的惯性大，输气不连续，排气压力有脉动，设备振动较大。适用冷量小
4、涡旋压缩式制冷机
与往复式活塞式相比，具有效率高、噪音低、零部件少、重量轻、体积小、节约能耗、振动小的特点。
5、冰蓄冷
优点：该系统能实现移峰填谷，结合不同时段的电价差，能节约不少运行费用；尤其对空调负荷出现在白天，且晚上不需要供冷，且电价差大的工程，其优势更明显。
缺点：加大初投资；占用机房面积大；控制复杂。
常用的蓄冰方法：冷媒盘管蓄冰、完全冻结式蓄冰、容器式蓄冰
6、水蓄冷
优点：可使用常规冷水机组、也可用吸收式制冷机在经济状态下运行；适用于常规系统的改造的扩容；技术要求低、维护方便，可利用消防水池、原有蓄水设施来进行蓄水
缺点：蓄冷量小于600*104Kcal/H或蓄冷容积小于760m3时，水蓄冷经济性得不到体现；占用空间大，控制复杂
常用水蓄冷方法：自然分层蓄冷、多罐式蓄冷、迷宫式蓄冷、隔膜式蓄冷
7、热泵：
热泵是近年来发展和应用速度较快的一种设备。热泵是夏季供冷、冬季供热的设备。由于具有节能和环保方面的优势，很快成为中央空调的重要冷、热源设备。
热泵的种类很多，诸如：空气源热泵、水源热泵、地源热泵、水环热泵、燃气热泵等
7.1、空气源热泵（风冷热泵）
空气源热泵（也称风冷热泵）通俗地说是一种无需水源，只与空气换热的电驱动供冷暖设备。它的作用是在低温分抽取热量，向温度高的部分放出热量的一种机械设备，它是一种热量（或冷量）交换设备，所耗费的电量并非用来发热，而是用来克服机械阻力，因此它的能效比（COP系数）较高，COP可达1：4.5以上．是一种高效节能产品．
夏季时以大气为放热侧，冬季时以大气为吸热侧。
在中国的主要适用城市：上海、南京、武汉、重庆、长沙、合肥、南昌等地，随着机组本身性能的提高，己应用于北京、天津等北方地区。北方地区以最佳能量平衡点来选择热泵机组，主要用于宾馆、办公楼等，而商场、剧院等则不适用。
7.2、水源热泵
水源热泵是以水为热源的可进行制冷/采暖循环的一种热泵型整体式水-空气空调装置，它在制热时以水为热源，而在制冷时以水为排热源。
水源热泵可分为三大类：地下水的热泵系统、地表水的热泵系统、闭式环路地表水热泵系统；
优点：水的质量热容大，传热性能好，传递一定热量所需的水量较少，换热器尺寸较小；不存在蒸发器表面上结霜的问题；
缺点：受区域限制，需在易于获得温度较为稳定、水量大的地区；水系统复杂；还需要消耗水泵的功率；如果水硬度较大，造成换热器表面结垢，使设备的传热性能下降；如含有氯离子，还会造成设备的腐蚀；在采用水源热泵前，需全面对地质、水文、水质等进行全面评估后进行。
7.3、地源热泵
地源热泵又称大地耦合热泵、土壤源热泵、地下换热器、地温热泵等，是一种新的空调冷热源方式，地源热泵从浅层土壤中通过竖向垂直埋管、水平埋管或蛇形埋管取热热向其排热。
优点：不用打井开采地下水，而是从土壤中直接换热；不受地质条件、井水量多少、地面沉降和地下水污染等影响
缺点：换热土壤要求面积大；施工难度大；隐蔽工程维护困难，维护费用高；如冬夏季冷暖不平衡，易形成“热岛”问题
7.4、水环热泵
水环热泵系统用一个循环水路作为加热源和排热源。当环路中水的温度超过一定值时，环路中的水将通过冷却塔将热量放给大气。
当环路中水的温度低于一定值时，通常使用加热装置对循环水进行加热。在装有多台水环热泵的空调机的建筑中，有的以制冷工况运行，有的以制热工况运行，而控制系统的作用是保持环路中的循环水温在一定范围以内。
7.5、燃气热泵
以上各类热泵均是电动式热泵，而燃气热泵的驱动能源为燃气。工作原理为燃气发动机驱动压缩
机工作，与以上各类热泵相比，运行更经济、冬季采暖效果好的特点。
二、吸收式制冷循环
由吸收剂和工质组成制冷溶液，利用热能驱动，通过发生、冷凝、蒸发、吸收四个过程的封闭循环，目前最普遍的是水-溴化锂吸收式制冷机，大量应用于空调工程中。
蒸发器：制冷剂-水在其中蒸发，吸收载冷剂的热量。
吸收器：在吸收器中，浓吸收液吸收蒸发器中产生的蒸汽，使蒸发器持续的蒸发。
发生器：加热吸收蒸汽后的稀吸收液，使吸收液浓度增加。
冷凝器：发生器中蒸发出的蒸汽在冷凝器中被冷凝成液态，这部分蒸汽补充到蒸发器中。
1、直燃型溴化锂吸收式冷温水机组
优点：能源为燃料，可以利用燃油、天燃气、城市煤气等多种燃料；冷暖两用，可实现夏季制冷与冬季采暖；在一次能源基出上，排出有害气体较离心机、螺杆机等制冷设备更少，环保；节约电耗、环保；运行安静、使用安全；制冷调节范围广，对外界环境变化的适应性强
缺点：气密性要求高；相对电动制冷机来讲体积大、占地面积大；
2、蒸汽型（热水型）溴化锂吸收式冷水机组
优点：利用余热蒸、废热来制冷，实现能源的综合利用；实现能源的冬夏季平衡，实现夏季富裕蒸汽的使用，提高能源利用率；节约电耗、环保；运行安静、使用安全；制冷调节范围广，对外界环境变化的适应性强
缺点：气密性要求高；相对电动制冷机来讲体积大、占地面积大；
3、烟气型溴冷机、氨水吸收式制冷机和吸收式热泵
三、商用空调系统
商用空调是新兴的一种空调方式，一般多用于商业建筑、办公楼宇和公寓建筑。一般不设制冷机房，而是将制冷主机与冷凝器等安装于一箱体内并设置于室外（即室外机），而将蒸发器直接设置在室内（即室内机）。
商用空调分类方法很多，可按使用功能，也可按控制方式
主要生产厂商：大金（VRV）、麦克维尔（MCC）、日立海信（RAS-FS）、美的（MDV）、格力（GMV）、小天鹅（SMV-M）、海尔（C-MRV）、LG（变频Multi）等
VRV系统：VRV空调系统全称是Varied Refrigerant Volume，简称VRV，通过变制冷剂流量来调节输冷量，是一种冷剂式空调系统，它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成，末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机。一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，可以适时地满足室内冷、热负荷要求VRV系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间不同空调负荷的需求。但该系统控制复杂，对管材材质、制造工艺、现场焊接等方面要求非常高，且其初投资比较高