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磁制冷的成長與發展
百里飛凨 / 2021-10-11

 


 

 

 

早在1881年,E.Warburg就在鐵中發現了磁熱效應。后來,1907年P.Langevin也注意到了恒磁體絕熱去磁過程中,其溫度會降低。


1926年Debye和Giauque都預言了可以用磁熱效應制冷。隨后Giauque和MacDougall于1933年用Gd2(SO4)3.8H2O作為介質進行了絕熱退磁的首次試驗,達到了0.53~0.1K超低溫。


從此,在超低溫范圍內,磁制冷發揮了很大的作用,一直到現在這種超低溫磁制冷技術已經很成熟。


隨著磁制冷技術的迅速發展,其研究工作也逐步從低溫向高溫發展。1976年,美國NASALewis和G.V.Brown首先采用金屬Gd為磁制冷介質,采用Stiring循環,在7T磁場下進行了室溫磁制冷試驗,開創了室溫磁制冷的新紀元。


美國LosAlamos實驗室的W.A.Steyert等設計了一個回轉式的磁制冷裝置,采用Brayton循環,當高低磁場差為1.2T、冷熱端溫差為7K時獲得了500W的制冷功率。


1996年12月宇航公司的工程師CarlZimm研制的室溫磁制冷樣機取得了突破性進展。他們采用3kg稀上金屬作為磁工質,以水(加防凍劑)作為傳熱介質,以NbTi超導磁體產生磁化場,建立了一套室溫的磁制冷樣機(原理機)系統。該機設計較為完美,在磁制冷循環過程中能量損失很小,制冷效率很高(實際效率可達卡諾循環的30%)。


  

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