ОКР: Магнитокалорическая холодильная машина            

            Не секрет, что работа большинства современных тепловых машин основана на прямых термодинамических циклах (Дизеля, Отто, Миллера и др.), самым эффективным из которых (но не реализуемым на практике) является цикл Карно, описанный Сади Карно в начале XIX века. Согласно первому закону термодинамики, механическая работа в этих циклах производится путём передачи тепла от нагревателя к холодильнику, а КПД при этом не может превышать КПД идеальной машины Карно, который в свою очередь всегда < 1.  Но если тепловая машина работает по обратному циклу Карно, то ее эффективность может быть гораздо > 1!  Рис.1. Схематическое изображение обратного цикла Карно.

            При этом затрачивается работа на передачу тепла от холодного тела к горячему. Мощность такой холодильной машины (теплового насоса) зависит от количества циклов, произведённых в единицу времени, и от энергии, переданной за цикл. А эффективность работы главным образом определяется количеством необратимой работы, производимой в течение цикла – для эффективных устройств она должна быть как можно ниже. В газовом рефрижераторе существуют устройства, производящие значительное количество необратимой работы - это регенератор, компрессор и теплообменники. Значительная часть необратимой работы производится в теплообменниках - она прямо пропорциональна адиабатическому изменению температуры рабочего тела, которое значительно больше в газе, чем в магнитном материале. 

            В     случае     организации     циклического процесса размагничивания - намагничивания магнитного материала, используемого в качестве рабочего тела в охлаждающем устройстве, можно добиться последовательного снижения температуры. Таким образом, магнитное рабочее тело служит аналогом хладагентов, используемых в традиционных парогазовых холодильных установках, а процесс намагничивания - размагничивания  аналогом циклов сжатия - расширения. В магнитных холодильных установках используются регенеративные термодинамические циклы Брайтона, Эрикссона, а также специальный активный магнитный регенеративный (АМР) цикл. 

Рис.2. Схематическое изображение процесса магнитного охлаждения.

             Методы магнитного охлаждения, включающие в себя тепловую регенерацию и циклические изменения магнитного поля, были предложены в 60-х годах прошлого столетия. Дж. Браун из НАСА в 1976 году продемонстрировал регенеративный магнитный холодильник, действующий уже вблизи комнатной температуры с рабочим интервалом температур в 50 К. Мощность и эффективность холодильника и в этом случае были низкими, поскольку температурный градиент необходимо было поддерживать путем перемешивания теплоотводящей жидкости, а время, необходимое для зарядки и разрядки магнита было слишком большим. Небольшие маломощные холодильные устройства были построены в 80-х-90-х годах сразу в нескольких исследовательских центрах в США и Японии.

            Мы предлагаем холодильную машину на основе магнитокалорического эффекта, кардинально отличающуюся от классических, работающих на АМР цикле. Патент на "Многокаскадную холодильную машину с магнитокалорическим рабочим телом на базе теплового сепаратора"  будет подан в самое ближайшее время.

 ----> Функциональные материалы с магнитной памятью формы и гигантским магнитокалорическим эффектом <----

---->МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ<----