余热制冷

时间：2023-05-09来源：佚名

一、什么是余热制冷？

余热制冷是利用生产过程中的气体或废气、废液，以及某些动力机械排出的热量作能源，驱动压缩式或吸收式制冷机制冷的技术。

三、余热制冷分类

余热制冷方式较多，以汽车预热制冷技术为例：有喷射式，吸收式，混合式等方式。

1、吸收式制冷技术：

余热驱动吸收式制冷装置以溴化锂水溶液为工质，各换热器独立安装于车厢底板下且位于同一平面内，利用特殊设计的连接管道连接形成密闭回路，合理利用车上的有限空间，解决现有汽车发动机余热驱动吸收式制冷设备因体积和重量过于庞大而无法应用于车辆上的问题。

2、喷射式制冷：

由蒸汽喷射器、蒸发器和冷凝器（即凝汽器）等设备组成，依靠蒸汽喷射器的抽吸作用在蒸发器中保持一定的真空，使水在其中蒸发而制冷。

五、余热制冷应用前景和方向

目前，吸收式/余热制冷正在向着小型化、高效化的方向发展，各国对吸收式技术的开发研究主要集中在联合循环、余热利用、吸收式热泵、吸收和发生过程的机理研究、换热结构和换热表面、界面活性剂及缓蚀剂、机组优化设计及经济性分析、系统的特性仿真等方面。吸收式制冷已经成为制冷技术的主要发展方向之一，有着非常广阔的前景。

磁制冷

二、磁制冷基本优势

1、无环境污染。

由于工质本身为固体材料以及可用水来作为传热介质，消除了因使用氟利昂、氨及碳氢化合物等制冷剂所带来的破坏臭氧层、有毒、易泄漏、易燃、易爆等损害环境的缺陷；

2、高效节能。

磁制冷的效率可达到卡诺循环的30%~60%，而气体压缩制冷一般仅为5%~10%，节能优势显著；

3、易于小型化。

由于磁工质是固体，其熵密度远远大于气体的熵密度，因而易于做到小型化；

4、稳定可靠。
由于无需压缩机，运动部件少且转速缓慢，大幅降低振动与噪声，可靠性高，寿命长，便于维修。

5、其应用范围广。

从μK、m K 直到室温以上均适用；在低温（制取液氮、液氦、液氢）领域和高温（特别是近室温）领域都有广泛应用前景；

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三、磁制冷研究现状

2001年美国宇航公司(AstronauticsCooperation of America)联合Ames实验室开发成功了采用永磁体提供磁场的回转式磁制冷机,成为第一台室温磁制冷的制冷机。当前，低温区（20 K 以下）磁制冷的研究已比较成熟并实用化。高温区磁制冷还处于试验研究开发阶段，目前 80 K 至室温的磁制冷技术是研究的热点。

研究出低成本且具有巨磁卡效应的材料以及利用NdFeB 等永磁体产生外场（不用结构复杂而昂贵的超导磁体）是室温磁制冷关键。

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五、磁制冷应用前景

磁制冷技术在医药、生物、储藏、电力电子等行业领域具有重要应用前景。典型的应用案例是磁制冷技术可以实现半导体热电堆热端的散热，如图2所示。半导体热电堆的热端所散发的热量对环管中的局部磁性液体进行加热，在环管中形成热磁循环。流出热端的磁性液体再向周围空气散热，通过磁液的循环流动实现对半导体热电堆热端的散热，有效地提高半导体制冷器的制冷系数。不仅如此，该磁制冷装置还可以作为冷藏器和空调器，应用于家庭、宾馆、车辆、潜艇、航天器，也可应用于生物组织及医药的冷藏、半导体电子设备的冷却以及热电恒温控制器等。

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图2 半导体热电堆散热装置原理

此外，磁制冷技术也可应用于高效节能长寿命LED路灯的研发。图3是LED路灯制冷散热和恒温系统示意图。该系统在散热器上面设置气液转化空心腔，并将LED灯珠与其对应的磁工质分别安装在气液转化空心腔两侧的平面上，其中磁工质设有励磁装置。当工作温度超过70℃时，励磁装置对磁工质进行磁制冷工作达到散热的目的。当工作温度低于50℃时，励磁装置停止工作，而当工作温度低于LED抗冷极限时，励磁装置对磁工质进行不间歇等温励磁，又可以达到散热器恒温工作的目的。

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